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利用重力地质法反演南极阿蒙森海海底地形

极地研究 2023年第1期35卷 24-33页

作者：袁寒箫王永康李杰张化疑唐秋华自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 国家海洋环境监测中心辽宁大连116023

根据船测单波束数据和V30.1重力异常模型,采用重力地质法(Gravity Geologic Method,GGM)反演得到南极阿蒙森海1'×1'分辨率海底地形。在精度分析中,首先通过GGM反演模型与其他常用的水深模型对比,验证了使用GGM水深模型所反演的南极阿... 详细信息

根据船测单波束数据和V30.1重力异常模型,采用重力地质法(Gravity Geologic Method,GGM)反演得到南极阿蒙森海1'×1'分辨率海底地形。在精度分析中,首先通过GGM反演模型与其他常用的水深模型对比,验证了使用GGM水深模型所反演的南极阿蒙森海海底地形的整体精度最高;然后,分析了水深控制点数量和地形起伏度对反演精度的影响,结果表明地形起伏对反演精度影响较大,而通过增加水深控制点数量则能够提高反演精度;最后,对研究区域进行水深分区处理,分析了密度差异常数与外界因素的关系,得出密度差异常数也受地形起伏影响较大,为此提出了一种基于水深分区计算局部区间最优密度差异常数的GGM法,相比采用全局最优密度差异常数反演海底地形,该方法使反演精度有了明显提高。

关键词：重力地质法重力异常海底地形阿蒙森海水深分区

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应用重力地质法反演马里亚纳海沟地形

海洋科学进展 2020年第4期38卷 708-716页

作者：王永康周兴华唐秋华王盼龙姜传苓刘豪张孝首自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 山东科技大学测绘科学与工程学院山东青岛266590 南京大学地理与海洋科学学院江苏南京210023

根据重力地质法(Gravity Geological Method,GGM),利用6736个已知水深点数据和卫星测高重力异常反演了马里亚纳海沟(142°36′~147°18′E,23°~27°N)1′×1′分辨率的海底地形,该计算中的密度差常数为1.20 g/cm^3。将反演的地形与实... 详细信息

根据重力地质法(Gravity Geological Method,GGM),利用6736个已知水深点数据和卫星测高重力异常反演了马里亚纳海沟(142°36′~147°18′E,23°~27°N)1′×1′分辨率的海底地形,该计算中的密度差常数为1.20 g/cm^3。将反演的地形与实测检核水深数据相比,两者较差标准差为152.9 m,平均误差为(±3.0)m,均方差为153.0 m,优于ETOPO1模型和直接把船测水深控制点格网化后的模型。将重力地质法反演的模型、ETOPO1模型、直接格网模型进行功率谱密度分析,结果显示3种模型在中长波地形能量一致,但对于短波地形,重力地质法模型能量高于其他2个模型,说明重力地质法更能描绘细致的海底地形地貌。选取2条测线与重力地质法模型进行对比研究,结果表明重力地质法在海底地形起伏小的区域优于在海底地形起伏较大区域的反演效果。

关键词：重力地质法重力异常海底地形

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基于重力地质法反演南海海底地形

海洋测绘 2018年第2期38卷 8-11页

作者：彭聪王鹏周兴华杨磊山东科技大学测绘科学与工程学院山东青岛266590 国家海洋局第一海洋研究所山东青岛266061 邢台市勘察测绘院河北邢台054000

基于重力地质法(GGM)采用卫星重力异常数据反演了中国南海112°E^119°E,16°N^20°N范围1'×1'的海底地形模型,通过船测水深数据的直接格网化结果和ETOP01模型的检核进行了精度评价。结果表明,GGM模型较船测水深的直接格网化结果更为精... 详细信息

基于重力地质法(GGM)采用卫星重力异常数据反演了中国南海112°E^119°E,16°N^20°N范围1'×1'的海底地形模型,通过船测水深数据的直接格网化结果和ETOP01模型的检核进行了精度评价。结果表明,GGM模型较船测水深的直接格网化结果更为精细,在船测控制点分布均匀的海域,GGM模型能获得比ETOP01模型更高的精度。为进一步验证GGM模型受海底地形特征影响的情况,采用GGM模型与ETOP01模型分别内插出9356个检核点处的水深,并统计得到两模型差值的较差结果平均值为19.560m,标准差为130.156m,相对精度为4.79%。经分析得出:GGM模型与ETOP01模型在坡度变化平缓深海区有着较好的一致性,随着水深的依次变浅,二者的差异逐渐显现,在多海山的海域差异达到最大。最后,为充分发挥重力地质法在海底地形反演中的优势总结了其最佳适用条件。

关键词：海底地形重力地质法重力异常重力反演南海

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利用重力异常反演马里亚纳海沟海底地形

吉林大学学报（地球科学版） 2018年第5期48卷 1483-1492页

作者：范雕李姗姗孟书宇邢志斌冯进凯信息工程大学地理空间信息学院郑州450001 西安航天天绘数据技术有限公司西安710054

针对利用船舶测量海底地形效率低和成本高的缺点,选取西太平洋板块俯冲菲律宾板块而形成的马里亚纳海沟所在海域作为实验区域,依据重力地质方法(GGM),利用重力异常数据反演海底地形。采用移去恢复技术确定了重力地质法模型的密度差异常... 详细信息

针对利用船舶测量海底地形效率低和成本高的缺点,选取西太平洋板块俯冲菲律宾板块而形成的马里亚纳海沟所在海域作为实验区域,依据重力地质方法(GGM),利用重力异常数据反演海底地形。采用移去恢复技术确定了重力地质法模型的密度差异常数为2.32g/cm3。分析比较了GGM海深模型、ETOPO1模型和直接将船测点海深数据格网化(模型1)3种海深模型之间的差异,并依据反演结果对"挑战者深渊"两侧地貌进行了研究。结果表明:GGM模型反演海底地形的结果优于ETOPO1模型,更优于将船测点海深数据直接格网化的结果;模型相对误差与海深的关系不大,受海底地形变化影响明显;在船测数据匮乏或者过于稀疏的海域,模型间海深差值结果较大;"挑战者深渊"海沟两侧的地貌有明显差异,在海沟南侧水深小于5 000m的浅海部分,坡度平缓(2°～5°),而在水深大于5 000m的部分,坡度明显增大(10°～15°);海沟北侧在整个下降阶段坡度很大(10°～15°),11°45′N附近出现一个缓冲地带。

关键词：重力地质法密度差异常数向下延拓移去恢复马里亚纳海沟

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利用卫星测高数据反演全球海底地形研究进展

吉林大学学报（地球科学版） 2023年第6期53卷 2029-2044页

作者：蒋涛姜笑郭金运张忠辉中国测绘科学研究院北京100830 山东科技大学测绘与空间信息学院山东青岛266590 自然资源部第一大地测量队西安710054

高精度高分辨率全球海底地形模型是研究地球形状及内部结构的重要基础数据,在海底板块运动研究、海啸监测预警、深海资源勘探、海底工程建设、航海安全保障和海洋国土划界等方面具有重要价值。广袤而深邃的海洋使得人类精准测绘海底地... 详细信息

高精度高分辨率全球海底地形模型是研究地球形状及内部结构的重要基础数据,在海底板块运动研究、海啸监测预警、深海资源勘探、海底工程建设、航海安全保障和海洋国土划界等方面具有重要价值。广袤而深邃的海洋使得人类精准测绘海底地形面临艰巨挑战,由于卫星测高技术具备全球覆盖、高精度高分辨率和周期性重访海洋动态观测能力,已成为全球海底地形测绘的主要手段。本文概述了利用卫星测高数据反演全球海底地形的研究现状与最新进展,研究内容主要包括卫星测高数据反演海底地形的基本原理、主要卫星测高模式与任务、海洋重力场反演、海底地形反演方法及模型产品等。最后,展望了构建高精度动态全球海底地形模型的发展趋势,并从卫星测高数据、船测水深数据和海底地形反演技术等方面开展了可行性分析。

关键词：卫星测高海洋重力场海底地形导纳函数法线性回归法重力地质法

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两种测高重力异常反演海底地形方法比较

海洋通报 2020年第2期39卷 223-230页

作者：彭聪周兴华王颖国家海洋局南海调查技术中心广东广州510300 自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 自然资源部海洋环境探测技术与应用重点实验室广东广州510300 南京大学地理与海洋科学学院江苏南京210023

针对基于测高重力异常反演海底地形理论众多、选取标准无法确定的情况,利用中国南海海域内的测高重力异常和船测水深数据研究比较了重力地质法(GGM)和Smith&Sandwell(SAS)法两种精度高、计算速度相对较快的海底地形反演理论。其中,GGM... 详细信息

针对基于测高重力异常反演海底地形理论众多、选取标准无法确定的情况,利用中国南海海域内的测高重力异常和船测水深数据研究比较了重力地质法(GGM)和Smith&Sandwell(SAS)法两种精度高、计算速度相对较快的海底地形反演理论。其中,GGM方法的密度差异常数Δρ由向下延拓技术确定为2.15 g·cm^-3,SAS方法采用移去-恢复技术得到反演波段内重力异常和水深数据。结果表明:测线分布条件一定时,水深多在-1000 m左右或反演区域岛礁、海山等复杂海底地形较多时选取SAS方法,水深主要在-3000 m以深的区域或海底地形复杂程度不高时选取GGM方法则能获取更好的效果,其效果最优处与船测水深在检核点处的差值最优平均值能达-0.61 m,标准差可达14.67 m。

关键词：卫星测高南海重力地质法向下延拓移去-恢复

基于重力异常数据构建海陆交界区域海底地形模型

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大地测量与地球动力学 2024年第8期44卷 873-880页

作者：杜斌范雕胡兴猛谭勖立万宏发裴宪勇信息工程大学地理空间信息学院郑州市450001

针对使用重力反演海陆交界区非规则形状海域海底地形算法实施困难的问题,基于海底地形数据与重力数据间近似线性的关系,提出使用改进的GGM(gravity-geologic method)和回归分析方法,联合水深测量数据和重力异常数据构建海陆交界区非规... 详细信息

针对使用重力反演海陆交界区非规则形状海域海底地形算法实施困难的问题,基于海底地形数据与重力数据间近似线性的关系,提出使用改进的GGM(gravity-geologic method)和回归分析方法,联合水深测量数据和重力异常数据构建海陆交界区非规则形状海域海底地形。选择中国南海2°×2°(6°~8°N,115°~117°E)范围为研究区域,采用改进的GGM和回归分析方法分别构建海陆交界区海底地形模型SCS_iGGM和SCS_iRA,并与SCS_Grid(研究区声学水深数据直接格网化结果)和SCS_topo_23.1等模型的结果进行比对。结果表明,SCS_iGGM和SCS_iRA模型与SCS-DTU18、SCS-ETOPO1、SCS_topo_23.1模型整体统计结果相似度较高,相关系数高于0.99。外部检核结果表明,SCS_iGGM和SCS_iRA模型精度相当,相较于SCS-DTU18、SCS-ETOPO1和SCS_topo_23.1模型,二者精度分别提高约76%、70%和53%。联合实验海域重力异常和船载水深数据建立的海底地形模型的数据恢复能力和模型构建效果均优于仅依靠船载水深数据所得结果。

关键词：卫星测高重力异常海底地形重力地质法回归分析技术非规则形状海域

顾及海底地形坡度的南海海底地形分区GGM反演

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地球物理学进展 2022年第5期37卷 1789-1798页

作者：安德超郭金运纪兵李真黄令勇刘新山东科技大学测绘与空间信息学院青岛266590 海军工程大学导航工程教研室武汉430033 61618部队北京100094 中国科学院国家空间科学中心北京100190

利用重力地质法(Gravity-Geologic Method,GGM)反演海底地形时,海水与海底洋壳的密度差异常数是影响反演精度的一项关键参数.由于海底地形复杂程度的影响,不同区域密度差异常数存在差异.针对于此,本文以南海局部海域(113°E—119°E,12... 详细信息

利用重力地质法(Gravity-Geologic Method,GGM)反演海底地形时,海水与海底洋壳的密度差异常数是影响反演精度的一项关键参数.由于海底地形复杂程度的影响,不同区域密度差异常数存在差异.针对于此,本文以南海局部海域(113°E—119°E,12°N—19°N)为实验区,依据区域内坡度及地形分布,将研究区域划分为6个子区域,分别求取每个子区域的最佳密度差异常数,以改善海底地形反演的精度.基于HY-2A测高数据获得的重力异常数据,反演了研究区域格网间隔1′×1′的SGGM海底地形模型.结果表明,将SGGM模型与检核点实测水深进行比较,其差值的标准差为101.46 m,相对精度为2.82%,优于GEBCO_2021模型、V19.1模型对比实测水深差值的标准差(131.50 m、129.81 m)与相对精度(3.64%、3.59%).结合各子区域不同的坡度及船测点分布,统计各子区域相对精度为2%~4%,并分析得出反演较差结果集中分布在地形突变区域,而坡度平缓区域的标准差可达到42.20 m.此外,同未进行区域划分而采用一个密度差异常数反演的结果相比,反演精度提高了9.68 m,说明了本文模型的构建精度得到了有效提升.

关键词：重力地质法密度差异常数坡度重力异常海底地形

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测高重力异常海底地形反演研究

测高重力异常海底地形反演研究

作者：彭聪山东科技大学

学位级别：硕士

海洋工程建设、海洋资源开发、海洋科学实验及海洋权益的维护等一系列海洋活动促使着海底地形的探测成果向着大尺度、高精度、高分辨率、高效率的方向发展。本文基于海洋重力异常数据与海底地形在一定波段内存在相关性,对将卫星测高技... 详细信息

海洋工程建设、海洋资源开发、海洋科学实验及海洋权益的维护等一系列海洋活动促使着海底地形的探测成果向着大尺度、高精度、高分辨率、高效率的方向发展。本文基于海洋重力异常数据与海底地形在一定波段内存在相关性,对将卫星测高技术所提供大范围、高精度、长时间序列的海洋重力场资料转化成海底地形进行了相应研究。主要工作及创新点如下:1、梳理了基于测高重力异常反演海底地形的基本方法,通过起始数据、所需参数、适用范围、滤波器使用、反演精度等方面比较了各反演方法的优缺点;介绍了海洋重力异常数据的获取与卫星测高反演海洋重力异常的理论,给出了重力异常归算的流程与算例分析。2、以南中国海作为试验区域,分别采用重力地质法(GGM,Gravity-geologic method)和Smith&Sandwell法(SAS)得到试验区域反演海底地形模型,引入ETOPO1模型并选取部分船测水深点作为检核点对反演海底地形模型进行精度评定,得出该海域GGM水深模型相较SAS水深模型更优。3、针对GGM法反演海底地形模型的关键在于密度差异常数△ρ的确定这一难题,采用基于船测控制点的迭代计算方法和基于重力异常的向下延拓算法分别得到密度差异常数1.4g·cm-3和2.15g·cm-3,由此得到对应GGM海深模型并作出统计比较,确定2.15g·cm-3为南中国海域最优密度差异常数△ρ,有效提高海底地形反演效果。4、以南极罗斯湾海域为改进试验海域,对GGM反演海底地形理论依次进行测高数据的波形重定和顾及局部地形改正处理获得GGM2、GGM3海深模型,通过与GEBCO-2014海深模型的对比确定两模型精度相较GGM1海深模型分别有4.79%和9.88%的提高,验证了改进算法的有效性。

关键词：海底地形卫星测高重力异常重力地质法 SAS法波形重定地形改正