Главная » Публикации » Сопоставление моделей гравитационного поля, построенных по аэрогравиметрическим и альтиметрическим данным

Сопоставление моделей гравитационного поля, построенных по аэрогравиметрическим и альтиметрическим данным

Автор(ы): Могилевский В.Е., Павлов С.А.  

В 2006 году «ГНПП Аэрогофизика» впервые в РФ провела масштабные аэрогравиметрические работы на акватории. Съемкой была покрыта центральная часть Охотского моря площадью 200000 кв. км. По результатам съемки были построены карты аномалий силы тяжести в редукциях Фая и Буге (в условном уровне). Погрешность определения аномалий силы тяжести составила 0.41 мГал

Рис. 1   Площадь аэрогравиметрической съемки

Сравним результаты аэрогравиметрической съемки с данными спутниковой альтиметрии из каталога David T. Sandwell and Walter H. F. Smith. Они получены из Интернета  (http://topex.ucsd.edu/cgi-bin/get_data.cgi) и являются значениями силы тяжести в узлах сети с шагом 2200 м (в среднем).

Построенная по этим данным карта, вместе с картой аномалий Фая на уровне моря по аэрогравиметрическим данным и их разность представлены на рисунках 2, 3 и 4.

Модели поля совпадают очень хорошо. Это подтверждает статистика разности (рис. 5). Стандарт этой величины по всей совокупности точек сопоставления равен 2.64 мГал (постоянная составляющая, при условном уровне аэрогравиметрических данных, здесь не рассматривается). Учитывая, высокую точность аэрогравиметрических измерений эта величина определяет погрешность альтиметрических построений.

Рис.5  Статистика разности альтиметрических и аэрогравиметрических данных

Для детального сопоставления данных на рисунках 6 и 7 представлены в более крупном масштабе фрагменты их локальных составляющих, а на рис. 8 соответствующий фрагмент разности.

Помимо случайной составляющей в разности присутствует компонента, коррелирующая с локальными структурами силы тяжести и обусловленная большей сглаженностью альтиметрических данных по сравнению с аэрогравиметрическими. Это подтверждает рис. 9, на котором для примера представлены аномалии силы тяжести вдоль одного из профилей.

Рис. 9  Сопоставление альтиметрических (красная кривая) и аэрогравиметрических (зеленая кривая) данных вдоль одного из съемочных профилей

Видно, что пространственное разрешение спутниковой альтиметрии уступает аэрогравиметрии. Аномалии силы тяжести протяженностью менее 15-20 км в альтиметрических данных не присутствуют. Более крупные аномалии (25 км и более) находят свое отражение в спутниковых данных. Структура полей сближается, если аэрогравиметрические данные подвергнуть дополнительному сглаживанию на интервале 20-25 км.

В поле разности альтиметрических и аэрогравиметрических данных (рис. 4) имеется линейный тренд, который представлен отдельно на рисунке 10.  Направленность и параметры (диапазон — 1.8 мГал; стандарт — 0.36 мГал) линейной составляющей разности данных альтиметрии и аэрогравиметрии соответствуют разности высот эллипсоидов WGS-84 и Красовского 1940 г (диапазон — 6.1 м; стандарт – 1.26 м) на рисунке 11.  Это позволяет предположить, что линейная составляющая в разности данных определяется различием их эллипсоидов относимости.

В целом проведенное сопоставление свидетельствует о больших успехах, достигнутых в использовании альтиметрии для изучения регионального гравитационного поля на акваториях. Получаемые материалы по своим параметрам соответствуют данным гравиметрических съемок масштаба 1:1 000 000 – 1: 2 000 000. Однако есть основания считать, что вблизи береговых линий из-за трудностей учета т.н. топографии морской поверхности [1] (отклонения реального уровня моря от эквипотенциальной поверхности гравитационного поля Земли), погрешность альтиметрии будет существенно больше.

1.  Торге В.  «Гравиметрия»,  Москва, 1999.