我国陆地重力测量数据现状及补测点方案

陈洁张金辉顾明明(1.河南理工大学测绘与国土信息工程学院，河南焦作 500；2.河南省煤炭地质勘察研究总院，河南郑州 50052；.解放军信息工程大学测绘学院，河南郑州 50000；. 河南省有色金属地质矿产局第一地质大队，河南郑州 50012)

我国陆地重力测量数据现状及补测点方案

陈洁1,2张金辉3顾明明4
(1.河南理工大学测绘与国土信息工程学院，河南焦作 454003；2.河南省煤炭地质勘察研究总院，河南郑州 450052；3.解放军信息工程大学测绘学院，河南郑州 450000；4. 河南省有色金属地质矿产局第一地质大队，河南郑州 450012)

基于当前国家和军队提出的我国陆地重力点补测指标：平均空间重力异常分辨率5'×5'，重点地区平均空间重力异常精度±3mGal，一般地区平均空间重力异常精度±5mGal，平均地形高程的精度为±10m，为使补测工程更加科学合理，在对我国现有陆地重力测量数据收集、整理和分析的基础上，提出了陆地重力测量补测点方案，并给出了我国不同典型地区5'×5'内应补测的重力点数，以期为制定重力测量外业规划，获取精密重力场信息提供参考。

陆地重力测量数据；补测指标；布格重力异常；代表误差系数

1 引言

我国陆地重力测量经过几十年的艰苦努力现已取得举世瞩目的成绩。据统计，经过分析整理后陆地重力点为50多万个，初步满足了我国经济和国防建设中某些方面的需要［1］2。但站在重力场数据应当保障各方面需要，尤其是要保障军事应用需要的高度来看，总体来说还存在数量不足、结构不良和分布不均的问题。因此，急需进行重力点的补充测量。而进行补充测量必不可少的一项工作是要搞清楚现有实测重力点的稠密稀疏，以及多与少和结构好与坏问题。这对于制定重力测量外业规划，获取精密重力场信息具有重要意义。

2 我国陆地重力测量数据现状

2.1 陆地重力点具体分布［1］20-25

根据目前已经收集并经过分析、整理的重力点情况，得到我国陆地重力点的具体发布情况如下：

(1)陆地重力点的总体分布情况：东部地区密，西部地区稀，北部地区较南部地区密，西藏、新疆、青海、台湾、大山密林及边境地区最稀。

(2)陆地重力点在1°×1°网格内的分布情况：对“我国1°×1°网格已有重力点数分布图”进行统计，无重力点的1°×1°网格有14个，具体情况见表1。仅有1～10(不含)个重力点的网格共有27个,其中有14个分布在西藏地区，有11个分布在新疆地区，青海、内蒙古地区各有1个。

(3)我国陆地重力点在5′×5′网格内的分布情况：对“我国5′×5′网格已有重力点分布图”进行统计，在我国陆地上共有5′×5′网格13.5万个（按1km×1km地形高程数据统计）。其中，无重力点的占48%，有一个以上重力点的占52%，有4个以上重力点的网格为2.8万个。

表1 陆地无重力点 1°×1° 网格统计

2.2 平均空间重力异常现状

(1)现有的平均空间重力异常

目前我们已经建立了两套全国性平均重力异常数字模型。一套是有关工程专用的模型，它的最高分辨率为5′×5′，所属系统为专用系统；另一套是大地测量、地球物理等相关领域共有的模型，其分辨率构制为：1′×1′、5′×5′、30′×30′、1°×1°和5°×5°，所属系统为WGS84（新）系统。

(2)平均空间重力异常的精度［2］

根据平均空间重力异常的计算方法和相应的精度估计理论，可计算出我国及周边地区5′×5′、20′×20′和30′×30′网格平均空间重力异常及其中误差。对其中误差计算结果进行统计，得到的数据分别见表2、表3和表4。

由表2中数据可见，小于±3mGal的只占18.0%，小于我国现行精度指标±5mGal的占40.2%，大于±5mGal的占59.8%。因此，对我国陆地重力点进行补测是十分必要的。

表2 5′×5′平均空间重力异常中误差统计（单位：mGal）

表3 20′×20′平均空间重力异常中误差统计（单位：mGal）

表4 30′×30′平均空间重力异常中误差统计（单位：mGal）

2.3 陆地重力测量补测点方案

为了更好地满足我国经济建设、国防建设以及科学研究等领域对中国地区重力场和大地水准面的应用需要，国家和军队目前正在规划对我国陆地重力点进行补测。补测的指标目前确定为：我国陆地平均空间重力异常分辨率5′×5′，重点地区平均空间重力异常精度为±3mGal，一般地区平均空间重力异常精度为±5mGal，平均地形高程的精度为±10m。为使补测工程更加准确、科学合理，现根据以上指标提出如下补测方案。

(1)确定5′×5′内需要补测的重力点数

根据有关理论，推导出陆地均匀重力测量的布点公式为：

表5 5′×5′布格重力异常代表误差系数统计结果(单位：mGal)

为了确定全国范围每个5′×5′网格内补测的重力点数，更好地满足陆地均匀重力测量及有关应用的需要，还需要先完成以下工作。

① 数据预处理

分别以百万图幅为单位，计算5′×5′网格内最大高差及地形平均高，构制5′×5′网格内已有重力点数分布图（称“点数图”）、最大高差分布图（称“高差图”）及地形平均高程分布图（称“高程图”）。

② 确定全国均匀重力测量布点方案（称“布点方案”）［3］

表6 不同地形条件下5′×5′内应保证的重力点数（单位个）

③ 确定重力点补测方案（称“补测方案”）

根据构制的5′×5′“点数图”、“高差图”和“布点方案”，计算每个5′×5′网格内需要补测的重力点数，并以百万图幅为单元，构制相应的补测重力点数分布图。

(2)需要补测的重力点统计

统计全国各百万图幅内应补测的重力点数，即可得到要求平均空间重力异常中误差平均高程中误差的情况下，全国需要补测的重力点数，以及在不同地形类别的分布情况如表7所示。

表7 全国不同地区5′×5′网格内应补测的重力点数

但是，必须说明三点：一是以上研究中采用的是旧地形数据（1km×1km），而目前已经应用了新地形数据，因此需要重新计算一次。二是只考虑了5′×5′网格内有没有点和有多少点的问题，而没有考虑已有重力点在5′×5′网格内的具体位置问题。因此，按规范要求，要使5′×5′网格内的点均匀分布，将来补测的重力点数一定要多于以上的估计数。三是表中数据没有考虑1km×1km地形高程数据在精度和分布方面存在的问题对点数的影响［4］。

(3)补测点设计方法［5］

① 确定实施重力测量的区域及对测量成果的精度要求；

② 收集实测地区有关单位已有的重力点，并合入“点数图”；

③ 根据从地形图上读取的5′×5′最大高差，检核并确定5′×5′最大高差，对数值与“高差图”相差较大的以新读高差为准；

④ 再根据“补点方案”确定应补测的重力点数；

⑤ 根据展在地形图上的原有点和均匀性原则初定应补测点的位置；

⑥ 以原有点＋新补点的高程平均值与“高程图”中的数值尽量接近为原则，确定补测重力点的具体位置；

⑦ 最后，绘制补测重力点设计图。

3 结束语

针对我国陆地重力测量数据存在数量不足、结构不良和分布不均的问题，结合当前国家和军队提出的我国陆地重力点补测指标，提出了陆地重力测量补测点方案，并给出了我国不同典型地区5′×5′网格内应补测的重力点数。该方案对于制定重力测量外业规划，获取精密重力场信息具有重要指导意义。

[1]陆仲连．地球重力场的理论与方法[M]．北京：解放军出版社，1996:2,20-25.

[2]陆仲连，吴晓平，丁行斌，等．弹道导弹重力学[M]．北京：八一出版社，1992:18-22.

[3]孙凤华．陆地平均空间重力异常推值方法的研究[J]．解放军测绘学院学报，1997, 14(2):97-102.

[4]方俊．重力测量与地球形状学[M]．北京：科学出版社，1975:44-46.

[5]吴宗敏．散乱数据拟合的模型、方法和理论[M]．北京：科学出版社，2008:22-25.

图3 质检方案的制作内容示例（局部）

2.3质检人员与技术人员充分结合

质量检查人员和技术负责人员相结合，实现产品质量的可持续提高。

对于新型的从未接触的项目或重大项目，质量负责人员应组织对首件产品实施质量检验，对技术设计进行验证，并向技术负责人提出验证后的改进方案（作业流程、作业技术细则等），符合要求后方可进行生产，由项目负责人结合技术负责人、质量负责人安排对作业人员进行改进后方案的培训。

质量检查人员在进行检查的过程中应严格按照技术规定执行，遇到的问题应及时汇总反映给技术人员讨论解决，不可脱离技术而单谈质量。技术和质检一体化，特别在共性问题方面，质量检查人员对作业人员所提的检查意见应与技术负责人员对作业人员的回复一致，以避免反复修改严重降低作业效率和质量。

3 结束语

测绘产品质量控制是测绘产品合格的保障环节。因为产品质量检验通常是最后一道工序，有一定的滞后性，单依靠检查人员的力量远远不能达到预期的产品质量目标，需要多方配合实施。在数字测绘产品越来越丰富的今天，要充分调动各种资源，在作业前、作业中、作业后都设有对质量控制的环节，才能为生产出合格甚至优秀的测绘产品提供坚实的基础。

参考文献

[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会．质量管理体系要求：GB/T19001—2000 idt ISO 9001：2000[S]．北京：中国标准出版社，2001：5-6.

[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会．测绘成果质量检查与验收：GB/T 24356—2009[S]．北京：中国标准出版社，2009：20-30.

陈洁 (1979― )，男，汉族，河南郑州人，工程师，现从事地质勘探测量工作。E-mail:40767360@qq.com