【摘 要】
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地球重力场信息是大地测量学、地球物理学、地球动力学等学科所必需的重要基础信息,重力场测绘是获取地球重力场信息的有效手段.相比于卫星、海洋、航空重力场测绘,车载重力场测绘具有灵活性强、空间分辨率高、精度高等优点.基于相对重力仪和高精度绝对重力基准点可以实现陆域小范围重力场测绘,但相对重力仪存在零点漂移,不适用于长基线、大范围的陆域测绘.本文基于小型化原子重力仪搭建了一套车载绝对重力快速测绘系统,在郊
【基金项目】
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国家重点研发计划课题（批准号:2017YFC0601602）； 国家自然科学基金（批准号:51905482,61727821,61875175,11704334）； 中国自然资源航空物探遥感中心项目（批准号:DD20189831）； 钱学森实验室太空探索实验培育项目（批准号:TKTSPY-2020
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地球重力场信息是大地测量学、地球物理学、地球动力学等学科所必需的重要基础信息,重力场测绘是获取地球重力场信息的有效手段.相比于卫星、海洋、航空重力场测绘,车载重力场测绘具有灵活性强、空间分辨率高、精度高等优点.基于相对重力仪和高精度绝对重力基准点可以实现陆域小范围重力场测绘,但相对重力仪存在零点漂移,不适用于长基线、大范围的陆域测绘.本文基于小型化原子重力仪搭建了一套车载绝对重力快速测绘系统,在郊区安静外场环境,由12个测点约3 km的测绘结果评估仪器的内符合精度为0.123 mGal (1 Gal=10–2 m/s~2),外符合精度为0.112 mGal,并在闹市复杂外场环境下实现了单点调节时间小于2 min,有效测量时间5 min的快速绝对重力测量,通过19个测点跨区约24 km的重力场快速测绘,评估仪器的内符合精度为0.162 mGal,外符合精度为0.169 mGal.最后将原子重力仪的外场重力场测绘数据与卫星重力模型计算的数据进行了比较,发现两者的自由空间重力异常数据的整体变化趋势相吻合.本文为外场绝对重力场快速测绘提供了一种新的方案.
其他文献
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冷原子重力梯度仪利用原子的量子态叠加特性和物质波干涉特性测量绝对重力梯度信息，具有高精度、低漂移、自校准等特性，在深地/深海资源开发、地质灾害预警预防、战场环境建设与作战保障、地球科学研究等领域均具有重大潜在应用价值。简要描述了冷原子重力梯度仪的工作原理及实现方案；综述了冷原子重力梯度仪的技术优势及国内外研究现状；分析了冷原子重力梯度仪当前面临的痛点、难点问题，并对部分问题提出了解决方案，总结了冷
冷原子绝对重力仪和冷原子重力梯度仪在外界动平台上的精度相较实验室精度差距较大，其中最主要的振动噪声目前已经有较为成熟的方案进行抑制，而由于载体转动引起的姿态噪声目前尚未研究。从冷原子干涉仪的敏感机制入手，推导了在姿态扰动情况下冷原子绝对重力仪和重力梯度仪的相位改变，并利用双光子拉曼演化方程给出了相应的高阶灵敏度函数补偿方案，提升了冷原子绝对重力仪和重力梯度仪在复杂环境下的灵敏度和环境适应性。
重力梯度仪在资源勘探、地球物理研究、自主导航等领域有重要的应用价值。原子干涉重力梯度仪是一种新型的高精度测量仪器，小型实用化是其实现广泛应用需要解决的核心问题。本文设计实现了1套可测量水平分量的小型高精度原子重力梯度仪。该仪器采用全石英材料真空腔体与附件框架相结合的技术方案，使得探头部分的体积降低到105 L，采用模块化双面光路结构，使得光学单元的体积降低为36 L，因而具有十分优良的可搬运性能。
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