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1.
《地球物理学进展》2015,(1)
当利用Taylor多项式和Legender多项式建立区域地磁场模型时,会碰到两个问题:截断阶数的选取与边界效应的控制.现以常用的Taylor多项式模型和Legendre多项式模型为例,结合中国地区1970.0和2000.0年的地磁场实测数据,提出一种可解决以上两种问题的应用方案.为了进行综合比较和研究,还采用了最新的全球模型——IGRF11和CM4.结果显示通过计算两种模型的均方根偏差(RMSE)和AIC(AIC信息标准)值,并与IGRF11及CM4的均方偏差相比较,可以初步确定截断阶数的选取范围,比较各阶截断阶数的AIC值,可进一步获取合适的截断阶数.通过首次提出的"异常区域添加法"和"均匀添加法"逐步增加境外补充点,结果显示当不断增加补充点后,境外的磁异常的分布大为改善,并与IGRF11的分布高度一致.随着补充点的增加,极值点强度逐渐减弱并趋于稳定."均匀添加法"可更好地控制中国地区的地磁场边界效应.提出了一种可通过两个个步骤以确定最适截断阶数的方法,还提出了两个标准从而可初步确定补充点的数量,从而能够较好地控制边界效应.对于两种模型所反映的一些境外磁异常,可通过实地测量或是在磁异常周围增加测点而验证. 相似文献
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针对目前建立区域地磁场模型截断阶数受限,地磁图精度偏低等缺陷,研究了运用Taylor多项式拟合法建立区域地磁场模型所存在的边界效应问题.从理论上深入分析了产生边界效应误差的根源,提出了采用边界插值约束的Taylor多项式拟合法,在改善区域地磁模型边界效应的同时,提高了模型拟合的截断阶数,进而绘制出较高精度的区域地磁场图,同时对该技术和现有补充国际地磁参考场值方法进行了比较分析,最后进行了仿真试验.试验证明,该技术具有优于补充国际地磁参考值的方法,能克服现有区域地磁场模型的边界效应问题,提高了区域地磁场模型的拟合精度. 相似文献
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墨西哥及邻近地区地壳磁异常场研究 总被引：2，自引：0，他引：2
基于墨西哥国内49个地磁测点的3分量数据,利用全球模型CM4,区域模型Taylor多项式及曲面Spline 模型计算并分析了地壳磁异常场,并在境外均匀选取了16个CM4模型的地壳场值作为补充点以控制边界效应.为了进一步比较验证,还选用了最新的EMM2010模型.结果显示将实测值减去CM4地核场的差值所得到的磁异常分布与直接基于测点的CM4磁异常分布在分布形态和强度都有较大的差别,而与基于实测值的Spline网格值减去CM4地核场网格值后非常类似.总强度F在境内以负值居多,强度随纬度的升高其强度由大变小再变大;水平分量H在境内以正值居多,强度随纬度的升高而强度变大;磁偏角D分量除了西北部分区域外,其它区域都为正值,强度随经度的升高而变大.基于现代高精度的CM4及EMM2010模型绘制了墨西哥地区的磁异常网格值进行比较,两者间存在的差异主要由截断阶数与所使用卫星数据的不同所致.通过实测值结合Taylor多项式和曲面Spline两种区域模型研究磁异常,认为若进行地磁场异常的理论研究,可采用现有的高精度全球模型绘制的磁异常图,若进行实际的工程应用,可从实际的测点出发,结合常用的区域模型进行应用,曲面Spline模型较适于模拟区域地区的地壳磁异常. 相似文献
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首先对地面台站以及CHAMP卫星的矢量磁测数据进行预处理,结合12个子午工程台站最新的磁测数据,并利用第十二代国际地磁参考场模型(IGRF12)对不同数据归算至统一时间点,再结合第四代地磁场综合模型(CM4)计算并移除主磁场、磁层磁场、电离层磁场、感应磁场及较为微弱的环形场,最后通过球冠谐(SCH)模型联合建立了中国地区岩石圈磁场(地磁要素X、Y、Z和总强度F)的球冠谐模型(SCH2000),结合IGRF12得到了中国地磁模型(CGRF2000).建模同时考虑了测点数据海拔高度的影响,并讨论了截断阶数的选取以及边界效应的控制问题.通过比较均方偏差(RMS),认为8阶SCH2000模型可较好地反映中国地区岩石圈磁场,其分布与SCH1936、CM4以及Taylor多项式模型具有一定的相似性.从位置和强度来看,SCH2000模型所反映的岩石圈磁场更为准确,而与CM4存在一定差异,除了测点不同,截断阶数也是原因之一.通过验证,SCH2000模型各要素随高度的变化与CM4模型较为一致,所建立的CGRF2000与IGRF12模型的分布也较为相似. 相似文献
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根据中国、前苏联和蒙古等地区的地磁复测点和地磁台站资料,使用泰勒多项式方法和冠谐分析方法,计算东亚地磁场(X,Y,Z)的泰勒多项式模型和冠谐模型,以及东亚剩余磁场(ΔX,ΔY,ΔZ)的冠谐模型和泰勒多项式模型,并绘制了相应的理论地磁图. 泰勒多项式模型的展开原点位于45°N和100°E,截断阶数为7.地磁场泰勒多项式模型的均方偏差为:X分量是133.0nT,Y分量是107.4nT,Z分量是14.0nT. 球冠极点位于45°N和100°E,球冠半角为42°,冠谐模型的截断阶数为10. 剩余磁场冠谐模型的均方偏差分别为131.2nT(ΔX),112.6nT(ΔY)和13.7nT(ΔZ). 对比分析了上述两种模型. 提出了确定区域模型截断阶数的判据. 相似文献
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根据1970年中国地磁测量和中国地磁场泰勒多项式模型,计算和分析了地磁场模型的截断阶数、边界效应以及与测点数目的关系.给出了确定地磁场模型截断阶数的两条判据,指出了减少模型场边界效应的途径,提出了中国地磁复测点网规模和复测周期的初步建议. 相似文献
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基于福建及邻近地区高密度的256个地磁场矢量(D、I、H分量)实测数据,结合全球陆地1km基准海拔高度工程的网格数据以及最新的第十二代国际地磁参考场模型(IGRF12),采用三维Taylor多项式模型构建了福建地区的地磁场模型.通过比较均方偏差(RMS)、磁场实际分布以及残差等,结果显示:(1)当三维Taylor模型的截断阶数(N)为2时,可基本反映N为6时的二维Taylor模型的拟合效果;(2)三维Taylor模型计算方便,精度较高,但较易出现龙格现象,因此在确定截断阶数时既要考虑模拟精度,还需要考虑边界效应问题. 相似文献
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《应用地球物理》2016,(3)
基于CHAMP卫星的矢量磁测数据,结合最新的IGRF12模型,并假设所有CHAMP卫星的网格测点位于同一高度(307.69km),基于498个测点,建立了2010.0年中国地区要素X、Y、Z和总强度F的卫星磁异常球冠谐(SCH2010)模型,建模前利用CM4模型移除了外源场。模型极点位于36°N和104°E,球冠半角为30°。通过比较△X、△Y、△Z以及X、Y、Z的均方偏差(RMS)的数值变化,确定截断阶数Kmax=9为合适的截断阶数。结合IGRF12所建立的卫星高度的中国地磁参考场(CGRF2010)模型与CM4模型具有较好的一致性,分析比较了基于SCH2010模型与类似磁异常模型的地面磁异常分布,发现各要素磁异常的强度与分布高度一致。通过比较F在不同高度处的磁场分布,发现SCH2010模型在不同高度的估算都符合地磁场的变化规律。比较发现SCH2010与CM4模型的空间变化率一致性较好。所建模型相较于其它区域拟合模型而言,可反映地磁场的更多细节,但球冠谐模型本身及建模过程为两个误差源。 相似文献
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区域和全球地磁场模型 总被引：7，自引：2，他引：7
本文叙述了计算区域地磁场模型的各种数学方法，给出了选择计算区域模型数学方法的判据，讨论了改善区域地磁场模型边界效应的方法，研究了确定区域地磁场模型截断阶数的判据，另外，简单介绍了第六代国际地磁参考场，１９９０年世界地磁图，国际地磁参考场的精度和使用。 相似文献
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根据1998～2000年完成的118个地磁测点 和39个地磁台的三分量绝对测量资料以及IGRF2000，计算2000年中国地磁场冠谐模型(截断 阶数为8)，以及2000～2005年中国地磁长期变化冠谐模型(截断阶数为6). 球冠极位于36 °N，104°E，球冠半角为30°. 中国地磁场冠谐模型能更好地表示我国地磁场的时空变化 ，地磁场模型的均方偏差为：104.4 nT(X分量)，103.3 nT(Y分量)，123.9 nT(Z分量). 依据地磁场及其长期变化的冠谐模型，分别绘制2000年中国地磁图(F，X，Y，Z)和异常磁场图(ΔF，ΔX，ΔY，ΔZ)，以及2000～2005年地磁长期变化图(F，X，Y，Z). 指出改善地磁场模型边界效应 的途径，并对如何布设地磁复测点提出了建议. 相似文献
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利用CHAMP卫星矢量和标量地磁测量数据,通过三维Taylor多项式模型建立了2010.0年中国及邻近地区在300km高度附近的X、Y、Z和F分量的三维磁场模型.为了比较验证所建模型,分析了其与Taylor多项式模型(二维模型)不同截断阶数所对应的均方偏差(RMSE)、残差及分布等.结果表明,三维模型每一阶的RMSE和残差绝对值的平均值均要比二维模型的小约45%.由于采用了系数完全展开的建模方式,三维模型的系数数量约为二维模型的2倍,三维模型较低的截断阶数可以反映更多的地磁信息.本研究中的5阶三维Taylor模型基本可达到8阶Taylor模型的精度.两种模型绘制的地磁场及残差分布有较好的一致性. 相似文献
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《国际地震动态》2016,(1)
地震过程是岩石圈能量积累、聚集和释放的过程。伴随此过程,岩石圈磁场会出现异常变化。近年来,我国的地震预报研究实践证明,岩石圈磁场异常变化与地震发生地点有很好的对应关系,并取得了良好效果。准确提取地震引起的岩石圈磁场变化的主要途径是建立高分辨率的岩石圈磁场模型。由于针对地震预报的观测都是区域性的,因此,模型计算方法应同时具备3个方面的优点:一是适合区域分析;二是能准确剔除或剥离地磁主磁场;三是能精细刻画岩石圈磁场细微变化。可能的话,模型还应能采用卫星数据与地面数据联合运算,以弥补我国西部无人区地面观测数据稀疏的不足及控制边界畸变,即模型应能径向延拓。但在实际工作中,许多模型很难三者兼顾,更别说兼具径向延拓。该论文从模型比较开始,精心选择模型,经过模型设计和程序实现、模型调优和模型验证等,初步获得了能四者兼顾的中国地区区域地磁场"谐和样条"模型及其计算方法。论文最后将中国地区区域地磁场"谐和样条"模型与其他模型进行了对比分析,发现该模型初步达到了设计目标。(1)模型选择:论文调研和对比分析了球谐分析、矩谐分析、球冠谐模型、修正球冠模型、等效源、多项式拟合、样条函数拟合、双调和拟合、谐和样条拟合。论文分析认为,调和样条拟合具备前述的4个方面优点。(2)模型设计和程序实现:论文完成了对"谐和样条"方法的数学公式推导、代数公式构建以及matlab程序编写等工作。(3)模型调优:论文完成了"谐和样条"模型定解过程中的"本征值截断"以及球谐阶数问题分析讨论,发现"谐和样条"方法定解线性方程组本征值可能对应"谐和样条"模型所描述场分布的空间特征尺度。因此,通过本征值截断阶数的选择,能够实现对不同空间特征尺度磁场成分的剥离。(4)模型验证:论文基于大量的计算实验,选择了球谐截断阶数L=90阶,并分别利用地面测量数据以及卫星数据的组合分别定解,计算对比分析了"中国及周边区域谐和样条模型"。结果表明:与球谐方法相比,"谐和样条"模型具有更高的"效率",引入卫星数据确能改善计算结果。此外,当"谐和样条"方法用于全球模型和区域模型计算时,发现球谐截断阶数的确定是影响模型计算正确性的关键因素之一。(5)与其他模型对比分析:论文分别以1~15阶EMM2010模型和"2010.0中国及周边区域谐和样条模型"20阶本征值模型作为中国区域地磁正常场,从90阶"2010.0中国及周边区域谐和样条模型"中分别剔除两种算法得到的中国区域地磁正常场,获得2个中国区域地磁异常场模型,对比分析了其差异性和优劣性,论文最后采用"2010.0中国及周边区域谐和样条模型"地磁异常场、EMM2010模型、MF6模型和CGRF模型的岩石圈磁场Z分量,与中国区域地质构造进行了联合对比分析,达到了论文初期目标。 相似文献
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选取中国地区20个地磁台,日本地区3个地磁台的基本数据,使用自然正交分量方法(简称NOC方法)求得1985-199年中国地区地磁场三分量(X ,Y,Z)的自然正交分量的时间函数,即地磁场时间变化的正交模型. 对阶数从1-9的正交分量进行了试验计算,并计算出这23个地磁台分量的均方根偏差(RMS)值. 以1995年为例 ,取kNOC=1-3,将23个地磁台的正交模型值绘出了平面等值线图. 结果显示X , Y,Z长期变化速度的等值线非常平滑,分布均匀,且均具有明显的分区特征,这反映了主磁场的长期变化规律,而其中长期变化速率比较大的地区,反映地磁场的局部特征和有关的地球物理现象. 相似文献
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为了研究2 0世纪中国地区主磁场变化, 首先使用最新的全球模型IGRF11, CALS3K. 4 (3K. 4) 和GUFM1进行计算, 并分析了1900—1990年的主磁场年变率均值的变化; 然后基于1960—2000年以10年为间隔的实测数据, 结合全球模型CM4与区域模型泰勒(Taylor)多项式(TY)模型分析了中国地区主磁场的年变率分布及年变率均值, 并与上述几种全球模型进行了比较． 结果显示: 20世纪利用IGRF11, GALS3K.4和GUFM1模型得到的主磁场的年变率均值均很接近. 它们所绘制的1960—2000年中国地区的主磁场年变率分布类似． 其原因主要是由于它们的建模原理相同且截断阶数接近所致． 基于实测点绘制的年变率分布与全球模型基本一致, X分量的年变率逐年减少, Y、 Z、 F分量的年变率均呈现先减小后增大的趋势．但两者也存在一定差异, 主要原因是由于更高密度的实测点及使用区域模型所致． 结果还显示了基于实测值绘制的年变率均值变化与CM4较为接近. 作者认为 CM4模型可以较好地反映中国地区主磁场的变化． 相似文献
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第七代国际地磁参考场的检验与评价 总被引：4，自引：1，他引：3
本文对国际地磁和高空物理学会推荐的第七代国际地磁参考场进行了检验和评价。评价工作是通过１９６０～１９９５年（５年间隔）中国地磁台的观测数据;对中国地区复测点的测量数据;中国地区三阶泰乐多项式模型与第七代国际地磁参考场模型进行了比较,求得了平均差和标准偏差。并以１９９０年代为例,做出了１９９０年代各个地磁要素两个模型计算值之间的差值图,图上显示出这些差值的异常分布,这结异常是来自地壳源,比较结果,可 相似文献
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第11代国际地磁参考场(IGRF-11)是国际地磁学与高空物理学联合会(IAGA)于2009年12月提出的最新与比较准确的IGRF.根据IGRF-11模型,计算了2005-2010年中国地区地磁长期变化(SVC).IGRF-11所描述的2005-2010年中国地区地磁长期变化与实际观测的地磁长期变化(SVO)是基本一致的,但亦有明显差异.分析比较了在中国地区34个台站上的SVO与SVC之间的差异,并得到了它们之间的差值及其均方误差σ,对于地磁偏角和倾角,σ分别为0.35′/a与0.53′/a;对于地磁总强度、水平分量、北向分量、东向分量与垂直分量,σ分别为5.12nT/a,8.91nT/a,8.89nT/a,3.27nT/a与3.59nT/a.引起IGRF-11所描述的2005-2010年中国地区地磁长期变化的误差原因是:中国地区的区域性与局部性的磁异常、IGRF忽略了外源场与IGRF模型的截断阶数、全球台站与测点的分布不均匀、地磁观测误差等因素.由于中国地磁模型(CGM)优于IGRF模型,并能比较准确地描述中国地区地磁场及其长期变化,故在实际应用中应选用CGM. 相似文献
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《地球物理学进展》1990,(3)
确定高阶地球引力位的模型通常需要分布在全球上的精确地表重力资料.由于在一些地区精确的重力资料尚无法获得或很少,因此在现有重力数据基础上开展估算重力异常方法的研究十分重要.本文检验了由爱利-海斯坎宁(Airy/Heiskanen)均衡假说导出的地形均衡位场调和系数与低阶地球卫星引力位模型相结合的可能性. 首先讨论了新编缉的全球地形数据库,这个数据库提供了有关地形分类(如冰的夜盖范围等)的附加信息.然后把确定地形均衡位场调和系数的严谨公式用于解释不同的地形类型.利用这个公式及级数展开法来确定直到360阶的地形均衡位场的全部系数集.这些系数与由地球卫星得出的模型(GE‘I一Tl/T2)相结合来估算lOX1’平均重力异常值.通过把估算的异常值与观测值以及由地球卫星高度导出的异常值相比较,可得出以下结论:(a)当地球卫星模型为36阶而地形均衡系数为37阶以上时可获得理想的结果.例如,36阶的GEM一TZ与37一180阶地形均衡系数相结合时,6237个IOXI。的异常差的均方根(、)是士18 mG目,有一个小于10mGal的标准偏差,这个均方根可与偏差为士27mGai的地表异常的均方根相比较.仅用36阶的GE卜I-TZ模型估算相同的地表重力异常值时均方根偏差为士22 mGal.(b)冰的影响是值得注意的,并且对重力资料稀少的两极地区可提高估算异常值的质金.(c)估算异常的总精度大约等于现有的地球物理预计异常的总精度.然而,在这种方法中对低阶应用地球卫星模型可能解决与地球物理异常区城偏差有关的问题. 相似文献