关于海洋重力测量介绍

[拼音]：haiyang zhongli celiang

[外文]：marine gravimetric survey

测量海区重力加速度的工作。为研究地球形状和地球内部构造，勘探海洋矿产资源，保障航天和远程武器发射等提供重力资料。大洋上的重力测量工作，最先是由荷兰大地测量学家韦宁·迈内兹(F.A.Vening Meinesz)于1923年用海洋三摆仪在潜水艇中进行的。此后，在沿海浅水区域常使用海底重力仪，利用遥测装置在海面上进行观测。这种重力仪的结构和陆地重力仪类似，观测精度也较高，但由于遥测等技术问题不易解决，观测时间较长，效率低，所以以后逐渐被淘汰。第二次世界大战后，美国、联邦德国、苏联、日本等国家研制出的海洋重力仪安装在船上，能在航行中进行重力测量。由于这种仪器观测方便，工作效率高，目前广泛用于海洋重力测量。

海洋重力测量分路线测量(断面测量)和面积测量两种方式。面积测量的测网密度根据任务和条件确定。主测线应尽量垂直于区域地质构造线或地形走向线的方向。海洋重力测量通常采用单次观测法，起始、闭合于陆岸码头的基点，一般一次闭合的时间较长。在大洋上可利用已有的重力点作检查。

在航行中进行重力测量，重力仪会受到各种干扰加速度的影响，必须予以改正或消除。加速度主要受4个方面的干扰：

（1）厄缶效应 因运载体相对于地球运动改变了作用在重力仪上的离心力而对重力产生的影响，又称科里奥利加速度的影响。根据下面公式进行改正：

δgE =7.499v sinAcos嗘+0.0041v2(mGal)，

式中v为船速，以节（海里／小时）为单位；A为航向角，从正北方向起算；嗘为测点的纬度。

只要测出船的航速v和航向角A，就可按上式算出厄缶改正。为了精确求得这个改正数，必须具有精密的导航设备。

（2）水平加速度影响 因波浪或机器震动等因素引起运载体在水平方向上的周期性加速度对重力的影响。它使仪器的摆杆与水平方向的夹角发生变化，而且在平行旋转轴方向上使摆杆晃动，这种影响称为直接影响。只要将摆杆强制在水平位置附近，直接影响就可以大大削弱。水平加速度对处于倾斜的仪器还有一种间接影响，称布隆尼效应。产生这种效应的原因是由于用来保持重力仪水平的常平架相当于绕定点转动的摆，在水平加速度ɑ作用下常平架的轴线偏离垂线方向，而在重力g和水平加速度ɑ 的合力方向上，因此重力仪测得的是此合力，需在观测重力中加上此项改正，其值为：

，

式中为水平加速度ɑ在x 轴和у 轴方向上的分量。为了求得布隆尼改正，可采用一对长短周期摆实际测得值。

由于常平架置平重力仪的精度较低，现已逐渐被陀螺稳定平台代替。若重力仪安装在陀螺稳定平台上，平台长周期偏离值小于5′，布隆尼效应可忽略不计；平台随水平加速度作周期性晃动时，将产生短周期晃动误差，这也要求平台能予以消除。

（3）垂直加速度影响 因波浪或机器震动等因素引起的周期性垂直加速度对重力的影响。理论上，只要在一个时间段（通常在3～5分钟）内进行观测，取观测的平均值，就可以消除垂直加速度的影响。实际上，垂直加速度的振幅往往很大，在平静海况下可达10～20伽，在较恶劣海况下可达100伽，因此它的变化范围远远超出重力仪的读数范围。为了解决这个问题，一般采用粘滞性很大的液体或强磁场进行强阻尼，削弱这种周期垂直加速度的幅度，或采用数字滤波的方法予以消除。采用何种方法视重力仪的具体类型而定。

（4）交叉-耦合效应 又称C-C效应。旋转型海洋重力仪安置在陀螺稳定平台上进行测量时，周期相同、相位差的垂直加速度和水平加速度共同作用在摆杆上的一种效应。一般是由仪器本身的特殊装置测算后自动改正。

海洋重力仪上的水准器的水平位置、仪器的格值、阻尼的时间常数、仪器的零点漂移(掉格)等应经常进行检查测定，这对提高重力测量成果的质量将起很大作用。

海洋重力测量的精度，除了受重力仪的误差影响外，很大程度取决于海上导航定位的精度。因而近海区要尽量用高精度的定位方法，远洋应采用精度较高的综合卫星定位系统（见卫星大地测量学）定位。

海洋重力仪的观测重力值的计算公式通常为：

g =g0+K△S +δgE +δgt，

式中g0为重力起算点（基点）的绝对重力值;K为重力仪格值;△S为消除了海上各种扰动加速度影响同基点间重力仪读数差；δgE为厄缶改正;δgt为仪器零点漂移改正。

观测重力值经空间改正、布格改正、均衡改正，并引入正常重力场改正（减去正常重力值），可分别计算出空间异常、布格异常和均衡异常（见重力异常），由此还可绘制出相应的重力异常平面图或剖面图。