質量空間歸位球面重力外部校正方法技術

空間歸位球面重力外部校正方法是一種重力勘探數據的處理方法。本發明專利技術采用直角坐標表示地形曲面和大地水準橢球面，采用球面地形校正和球殼中間層校正方法，對地形質量實施空間歸位，分別計算重力地形校正值和中間層校正值，空間歸位球面重力外部校正方法克服了傳統重力勘探數據處理中地形校正方法將大地水準面作為平面處理時，在遠區和超遠區的校正值誤差。本方法適用于山地區的高精度重力勘探數據處理。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
涉及領域本專利技術涉及地球物理勘探方法，是一種重力勘探數據的處理方法，具體地說，是。
技術介紹
近20年來，由于重力勘探技術的發展(重力儀觀測精度大幅度提高和位場波數域技術創立)，以及相關技術的進步(計算機的廣泛應用和GPS定位精度的提高)，平原地區高精度重力勘探的地質效果越來越顯著。重力勘探的精度是以重力異常總精度進行衡量。重力異常總精度是由儀器觀測精度、內部校正精度(零位校正和固體潮校正)和外部校正精度(布格校正(包括高程校正和中間層校正)、地形校正和正常場校正)所決定。目前，重力儀觀測精度和內部校正精度均已達到了微伽級，正常場校正以及布格校正中的高程校正精度也已達到微伽級。所以重力勘探的精度實際上主要決定于重力數據處理中地形校正精度以及布格校正中的中間層校正精度。傳統的地形校正和中間層校正作法如下第一步進行地形校正，以過觀測點平面為準計算出觀測面以上物質對重力觀測值的影響，并將其消除；用組成地形的物質填充觀測面以下的空間，計算這部分物質對觀測點的重力效應，將其加到重力觀測值中。傳統的地形校正方法將大地水準面視為一平面。經地形校正后水準面以上的物質成為無限水平板，厚度等于觀測點高程。第二步進行中間層校正，消除上述水平板對重力觀測值的影響。由此可以看出，傳統的重力地形校正和中間層校正技術沒有考慮地球曲率的影響，沒有對地形質量實施空間歸位，因而無法準確計算遠區和超遠區的校正值。勘探實踐表明平原地區重力勘探的地形校正和中間層校正值基本上是常數，因此平原區重力異常總精度相當高，可達數十微伽。由于受資料和方法限制，山區重力勘探的地形校正和中間層校正精度依然是毫伽級。用同樣的儀器和觀測網度在山區進行高精度重力勘探，實際上不可能取得平原地區那樣良好的效果。
技術實現思路
針對
技術介紹
中的問題，本專利技術采用以測點為原點的直角坐標系表示地形曲面和大地水準面(水準橢球面)，采用球面地形校正和球殼中間層校正方法分別計算重力地形校正值和中間層校正值。建立如圖1所示的兩個坐標系一個是以地心o為原點的球坐標系，一個是以觀測點o′為原點、z′軸向下的o′-x′y′z′直角坐標系。顯然，水準高程為h的地形點p，以球坐標表示為 ，其中s′為地形點到觀測點的球面距離，為地形點的方位角。p在o′-x′y′z′坐標系中可表示為p(x′，y′，z′)，其中的x′，y′，z′可表示為 由高斯投影的保角性可知，地形點在球坐標系中的方位角，就等于高斯平面上觀測點到地形點連線的方位角，故可用地形點相對于觀測點的高斯坐標x，y表示出來 另由高斯距離改正公式可知，球面距離s′與其在高斯平面上的投影距離s有如下關系s′＝m·s(4)式中s=x2+y2---(5)]]>m=cos(y0r0)---(6)]]>y0為觀測點在高斯坐標系中的橫坐標。將(3)、(4)、(5)式代入(1)式和(2)式，即得x′=(r0+h)·sin(m·sr0)·xs---(7)]]>y′=(r0+h)·sin(m·sr0)·ys---(8)]]>確定了p點的x′，y′坐標后，我們再來確定p點的z′坐標。由圖1可知，地形點p的z′坐標為h1=(r0+h0)-(r0+h)·cos(m·sr0)---(9)]]>很顯然，過p點的豎直線(平行于z′軸)與球形水準面交點p′的z′坐標則為h3=(r0+h0)-r02-(r0+h)2·sin2(m·sr0)---(10)]]>與過測點的球面(半徑為r0+h0)的交點p″的z′坐標為h2=(r0+h0)-(r0+h0)2-(r0+h)2·sin2(m·sr0)---(11)]]> 實現地形點的三維歸位后，我們再考察一下，在地形點的三維歸位過程中，一個方柱體頂面的線度將發生怎樣的變化？設想，如果以pp′為中心軸構造一個方柱體，并設該方柱體頂面的實際半長和半寬分別為a′，b′，該頂面在高斯坐標系中的投影的半長和半寬分別為a，b，那么a′，b′與a，b之間應有如下關系a′=a·m·-dlxdsx′---(12)]]>b′=b·m·dlydsy′---(13)]]>以上兩式中，第一個因子m為高斯距離改正系數，其作用是將高斯距離化為球面距離；第二個因子 分別是x′，y′方向上半弦長對半弧長的變化率，其作用是化弧段長為弦段長。由圖1可知，x′方向上半弦長與半弧長的函數關系是lx=r0sin(sx′r0)---(14)]]>y′方向上半弦長與半弧長的函數關系是ly=r0sin(sy′r0)---(15)]]>因而有dlxdsx′=r0·cos(sx′r0)·1r0=cos(m·xr0)---(16)]]>dlydsy′=r0·cos(sy′r0)·1r0=cos(m·yr0)---(17)]]>將(16)、(17)分別代入(12)、(13)，得a′=a·m·cos(m·xr0)---(18)]]> b′=b·m·cos(m·yr0)---(19)]]>至此，與地形質量空間歸位有關的問題已全部妥善解決，并給出了具體的換算公式。很顯然，以pp′為中心軸的方柱體的重力效應可用下式計算Δg=-Gρ|||{Xln(Y+R)+Yln(X+R)-Z·tg-1XYRZ}|x′-a′x′+a′|y′-b′y′+b′|h1h3---(20)]]>式中G為萬有引力常數；ρ地形物質密度；R=X2+Y2+Z2,]]>X，Y，Z為積分變量；公式中的積分限如(7)、(8)、(9)、(10)、(18)、(19)所示。質量空間歸位球面重力地形校正值和中間層校正值分為兩步實現第一步進行球面地形校正過觀測點作一與大地本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種質量空間歸位球面重力外部校正方法，其特征在于：采用以測點為原點的直角坐標系表示地形曲面和大地水準面（水準橢球面），采用球面地形校正和球殼中間層校正方法計算重力地形校正值和中間層校正值，然后進行相應的重力數據校正處理。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊占軍，柴玉璞，
申請(專利權)人：中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司，
類型：發明
國別省市：13[中國|河北]