連續(xù)重力數(shù)據(jù)處理與分析

目錄
第1章　概述　1
1.1　連續(xù)重力觀測的意義與臺網(wǎng)　1
1.1.1　連續(xù)重力觀測意義　1
1.1.2　連續(xù)重力觀測臺網(wǎng)　2
1.2　連續(xù)重力觀測臺網(wǎng)的任務與作用　3
1.3　連續(xù)重力觀測臺網(wǎng)的建立　3
1.3.1　連續(xù)重力觀測臺網(wǎng)建設歷程　4
1.3.2　中國數(shù)字地震觀測網(wǎng)絡連續(xù)重力觀測網(wǎng)　5
1.3.3　中國大陸構(gòu)造環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡重力網(wǎng)　6
1.4　連續(xù)重力觀測臺網(wǎng)的構(gòu)成　6
1.4.1　臺站觀測類型和技術(shù)系統(tǒng)　7
1.4.2　觀測數(shù)據(jù)報送流程　10
1.4.3　連續(xù)重力觀測臺網(wǎng)的特色　10
第2章　連續(xù)重力觀測基礎　12
2.1　相關(guān)概念　12
2.1.1　固體地球潮汐　12
2.1.2　引潮位　12
2.1.3　杜德森展開　14
2.1.4　勒夫數(shù)　15
2.1.5　潮汐因子　15
2.2　潮汐理論模型　16
2.2.1　地球微小彈性運動方程　16
2.2.2　流體靜力平衡及各向同性條件下地球微小彈性運動方程　18
2.2.3　地球微小彈性運動邊界條件　18
2.2.4　球?qū)ΨQ地球常微分方程組　20
2.2.5　球?qū)ΨQ地球常微分方程組邊界條件　25
2.2.6　SNREI地球常微分方程組的變換　26
2.2.7　數(shù)值積分過程及數(shù)值結(jié)果　28
2.3　重力固體潮理論值計算　28
2.3.1　精密引潮位表　29
2.3.2　嚴密公式　30
2.3.3　隨時間變化的重力合成潮汐的構(gòu)制　31
2.4　重力固體潮的潮汐分析　32
2.4.1　VAV調(diào)和分析　32
2.4.2　ETERNA調(diào)和分析　32
2.4.3　Baytap-G調(diào)和分析　32
第3章　非潮汐理論基礎　33
3.1　單位點源影響函數(shù)　33
3.2　平衡方程　34
3.3　重力的負荷格林函數(shù)　35
3.3.1　牛頓引力項　35
3.3.2　地球彈性項　36
3.4　重力敏感場　36
3.4.1　有限元解算重力場的泛函表達　36
3.4.2　重力敏感場分布的數(shù)學模型　37
3.4.3　累積敏感場分布的數(shù)學模型　38
3.4.4　地面重力與衛(wèi)星重力敏感場分布特征　38
3.5　連續(xù)重力觀測信號的潮汐改正方法　39
3.5.1　潮汐改正　39
3.5.2　氣壓改正　40
3.5.3　極潮改正　41
3.5.4　海潮負荷改正　41
3.6　水負荷重力效應的計算和有效性檢驗　41
3.6.1　負荷格林函數(shù)法水負荷重力效應的計算　42
3.6.2　負荷效應球諧系數(shù)的計算　42
3.6.3　布格平板模型的計算　43
3.6.4　湖泊河流水位漲落的重力負荷計算　43
3.6.5　全球陸地水模型的負荷效應有效性檢驗　44
第4章　連續(xù)重力觀測技術(shù)　46
4.1　連續(xù)重力觀測儀　46
4.1.1　DZW型微伽重力儀　47
4.1.2　GS15重力儀　48
4.1.3　PET & gPhone重力儀　49
4.1.4　GWR超導重力儀　50
4.2　臺站勘選技術(shù)　51
4.2.1　勘選前準備工作　52
4.2.2　勘選過程　52
4.3　建站技術(shù)　58
4.3.1　觀測場地的建設　59
4.3.2　觀測室的建設　59
4.3.3　連續(xù)重力觀測站的防雷措施　65
4.4　標定技術(shù)　65
4.4.1　電子系統(tǒng)標定技術(shù)　65
4.4.2　同址比測標定技術(shù)　66
4.4.3　連續(xù)重力觀測儀標定比較　66
4.4.4　潮汐分析結(jié)果比較　67
4.5　臺網(wǎng)運行相關(guān)技術(shù)　70
4.5.1　云技術(shù)　70
4.5.2　電子系統(tǒng)標定技術(shù)　70
4.5.3　野外實驗觀測技術(shù)　71
4.5.4　重力梯度技術(shù)　71
4.6　連續(xù)重力觀測未來的發(fā)展及其相關(guān)技術(shù)　72
4.6.1　連續(xù)重力儀觀測的無漂移化　72
4.6.2　旋轉(zhuǎn)加速度計重力梯度儀　73
4.6.3　連續(xù)重力觀測站環(huán)境全監(jiān)測　73
第5章　連續(xù)重力觀測數(shù)據(jù)處理方法　74
5.1　連續(xù)重力觀測數(shù)據(jù)預處理　74
5.1.1　觀測數(shù)據(jù)干擾特征　74
5.1.2　觀測數(shù)據(jù)預處理軟件　76
5.1.3　觀測數(shù)據(jù)預處理方法　78
5.2　連續(xù)重力觀測數(shù)據(jù)潮汐分析　81
5.2.1　VAV調(diào)和分析　81
5.2.2　ETERNA調(diào)和分析　83
5.2.3　Baytap-G調(diào)和分析　83
5.2.4　相同重力儀潮汐改正比較　84
5.2.5　不同重力儀潮汐分析比較　85
5.3　零漂改正和模擬方法　87
5.3.1　多項式擬合　87
5.3.2　傅里葉級數(shù)　93
5.3.3　氣壓負荷對彈簧重力儀的非線性因素影響　99
5.3.4　超導重力儀的零漂改正　103
5.4　不同重力儀連續(xù)重力觀測數(shù)據(jù)水負荷季節(jié)性比較　105
5.4.1　姑咱地震臺DZW型微伽重力儀　105
5.4.2　昆明地震臺GS15重力儀　107
5.4.3　PET & gPhone重力儀　108
5.4.4　SG　111
第6章　臺網(wǎng)管理和服務　112
6.1　臺網(wǎng)站點類型　112
6.2　臺網(wǎng)運行機制和規(guī)章制度　113
6.2.1　數(shù)字觀測臺網(wǎng)總體運行機制　113
6.2.2　臺網(wǎng)運行主要規(guī)章制度　114
6.3　不同層級觀測臺網(wǎng)運行規(guī)范　115
6.3.1　連續(xù)重力觀測站　115
6.3.2　省級臺網(wǎng)中心　119
6.3.3　重力臺網(wǎng)中心　120
第7章　連續(xù)重力觀測數(shù)據(jù)分類與異常識別　124
7.1　重力觀測異常與分類　124
7.1.1　連續(xù)重力觀測數(shù)據(jù)的變化分類　124
7.1.2　連續(xù)重力觀測數(shù)據(jù)的正常動態(tài)　124
7.1.3　連續(xù)重力觀測數(shù)據(jù)的非正常動態(tài)　126
7.2　重力觀測異常信息提取方法　128
7.2.1　重力潮汐異常信息提取方法　129
7.2.2　重力非潮汐異常信息提取方法　130
7.3　相關(guān)干擾因素　135
7.3.1　觀測系統(tǒng)故障　136
7.3.2　自然環(huán)境　137
7.3.3　場地環(huán)境　139
7.3.4　人為干擾　140
7.3.5　異常相關(guān)干擾　141
　7.4　典型地震震前重力變化特征　146
7.4.1　潮汐與地震的關(guān)系　146
7.4.2　非潮汐與地震的關(guān)系　148
第8章　連續(xù)重力觀測數(shù)據(jù)應用　151
8.1　潮汐參數(shù)特征分析　151
8.1.1　潮汐參數(shù)計算　151
8.1.2　潮汐參數(shù)時變分析　152
8.2　潮汐參數(shù)變化與地震震中的關(guān)系　153
8.2.1　巴東Ms5.1級地震前潮汐觀測的變化特征　153
8.2.2　蘆山Ms7.0級地震前潮汐觀測的變化特征　154
8.3　非潮汐變化特征分析　155
8.3.1　重力殘差、氣壓變化的功率譜和積譜　155
8.3.2　水文資料與重力變化之間的關(guān)系　157
8.3.3　超導重力儀背景噪聲分析　159
8.4　地殼應變及其同震重力變化效應分析　160
8.4.1　蘆山Ms7.0級地震同震重力變化數(shù)據(jù)分析　160
8.4.2　同震重力變化的計算和比較　161
8.4.3　GS15重力儀同震重力變化的有效性　162
8.5　地球自由震蕩信號分析　163
8.5.1　PET & gPhone重力儀的地球自由震蕩信號分析　163
8.5.2　SG的地球自由震蕩信號分析　164
8.6　連續(xù)重力觀測臺網(wǎng)在地震預測中的應用　165
8.6.1　異常核實報告的編寫　166
8.6.2　巴東Ms5.1級地震前重力觀測異?！?67
8.6.3　地震預測理論　171
第9章　問題與展望　173
9.1　連續(xù)重力觀測臺網(wǎng)布局優(yōu)化　173
9.2　觀測技術(shù)的發(fā)展　174
9.2.1　超導重力觀測在時變重力場的監(jiān)測推廣應用　174
9.2.2　組網(wǎng)觀測技術(shù)的推廣應用　174
9.3　重力變化的數(shù)值模擬與數(shù)據(jù)分析探索　174
9.4　展望與需求　175
9.4.1　技術(shù)方法需求　175
9.4.2　研究需求　176
9.4.3　監(jiān)測需求　177
參考文獻　178
附錄1　重力觀測常用儀器校準　181
附1.1　GS重力儀　181
附1.2　DZW型微伽重力儀　184
附1.3　PET & gPhone重力儀　185
附錄2　日志記錄事件的類型代碼　186
附錄3　連續(xù)觀測數(shù)據(jù)跟蹤分析事件分類和變化描述說明　187
附錄4　連續(xù)重力觀測站運行報告格式及內(nèi)容　189
附4.1　臺站觀測月報　189
附4.2　臺站觀測年報　190
附錄5　重力與形變數(shù)據(jù)共享審批表　192