FG5绝对重力仪观测数据的实测重力潮汐改正.docx资源-CSDN文库

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地球表面任一点的重力是指在该点的单位质量受到地球总质量的万有引力和地球自转

产生的离心力的合力，测定该点重力值的大小就是绝对重力测量，绝对重力值是地表其他

重力观测的基准

[1-2]

。绝对重力测量广泛应用于地震监测、地壳运动、地质勘探、导弹制

导、地球内部物质结构反演等

[3-7]

。测定地表绝对重力值的仪器称为绝对重力仪，目前 FG5

绝对重力仪是国际上精度最高的商用绝对重力观测仪器

[8]

。

FG5 绝对重力仪是自由落体型绝对重力仪，观测数据会受固体地球潮汐（固体

潮）、海洋潮汐、大气变化、水质量迁移、极移、日长、重力梯度、有限光速、有效仪器

高度等因素的影响

[9-10]

，因此要提高绝对重力测量的观测精度，必须有效去除这些干扰因素

的影响。其中与仪器本身有关的影响因素包括有限光速、有效仪器高和重力梯度，在数据

采集时已考虑了这 3 项影响因素；极移和日长的重力影响可采用国际地球自转与参考系服

务（international earth rotation and reference systems service，IERS）公布的极移和日

长变化计算得到并改正；大气变化的重力影响通常采用经验大气重力导纳值−0.3

μGal/mbar 来改正；而水质量迁移的重力影响一般在绝对重力观测中不考虑，主要原因是

其影响为季节性影响，而绝对重力观测一般时间比较短（约 1~3 d）

[11-12]

。基于这些考

虑，本文主要讨论固体潮和海潮对绝对重力观测的影响，且着重讨论实测重力潮汐的影

响。

重力固体潮是影响绝对重力观测最大的干扰因素，地面重力固体潮根据纬度不同可引

起 200~350 μGal 的重力变化

[13]

。中国大多数绝对重力观测点没有进行重力潮汐观测，固

体潮改正用的是理论潮汐参数计算的理论重力固体潮。由于理论潮汐参数所用的地球模型

与实际地球存在差异，因此采用理论固体潮代替实测潮汐会带来较大误差

[14]

。文献[15]通

过对比不同潮汐因子差异对绝对重力测量的影响，认为选用实测潮汐因子更为准确。文献

[16]指出，由于仪器中潮汐改正采用的理论潮汐因子与实际潮汐因子不同，因此对观测结

果有一定影响。虽然已知仅用理论潮汐进行绝对重力观测潮汐改正会有差异，但目前鲜有

用实测重力潮汐进行绝对重力改正的研究。

海洋潮汐会导致重力场发生变化，称为重力海潮负荷，其值可达 3~10 μGal

[17]

。由于

近海海潮的影响，海潮重力影响在沿海比内陆更为明显；远离沿海地区的绝对重力观测，

用不同海潮模型计算的海潮重力影响无明显实质性的差异

[18-19]

。采用精确的海潮模型能够

去除 80% 或更多的海潮负荷对地表重力观测值的影响。FG5 绝对重力仪软件 g 中内嵌

Sch80、FES2004 和 CSR3.0 3 个全球海潮模型，用这 3 个海潮模型计算的海潮重力负荷

效应大致相等

[20]

。在实际绝对重力测量中可选其中一个进行海潮重力负荷效应改正，另外

也可自行加入海潮模型。本文以 g 软件中内嵌的 FES2004 全球海潮模型为例，详细研究

了在北京昌平绝对重力观测中海潮重力的影响。

本文基于中国计量科学研究院北京昌平院区 iGrav-012 超导重力仪的实测重力潮汐数

据，以 FG5X-249 绝对重力观测为例，详细研究了绝对重力观测中的实测重力潮汐改正问

题，以及考虑海潮重力影响对绝对重力观测的必要性。并分析了用高精度超导重力仪获得

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