航空重力测量总精度与评价

航空自空重力总精度评价同航磁总精度评价方法一样，即通过计算切割线与测线交叉点处重力异常值的差值的均方误差来评价航空重力测量数据最终的测量总精度，包括原始测量总精度、调平处理后总精度、网格数据外符合精度等（郭志宏，2008）。

1.原始测量总精度计算

利用测线与切割线原始自空重力交叉点残差值的均方差计算原始测量总精度，了解在没有进行任何水平调整下航空自空重力原始测量的总精度。某试验区GT-1A原始航空自由空间重力异常21条测线与3条切割线参加计算的交叉点数为63个，占交叉点总数的100%，获得原始航空自由空间重力异常总精度约为±1.3×10-5m·s-2（图7-3-9）（郭志宏，2008）。

图7-3-9 某试验区GT-1 A原始自由空间重力异常测量总精度统计直方图

2.调平处理后总精度计算

利用测线与切割线经调平处理后的自空重力交叉点残差值的均方差评价调平处理后航空自空重力测量的总精度。GT-1A某试验区最终自由空间重力21条测线与3条切割线参加计算的交叉点数为63个，占交叉点总数的100%，获得调平等处理后的最终自由空间重力异常总精度约为±0.6×10-5m·s-2（图7-3-10）。

图7-3-10 GT-1A某试验区最终处理后自由空间重力异常总精度统计直方图

3.网格数据外符合精度计算

利用较高精度的地面重力网格化数据，将该网格化数据上延到飞行高度并与航空重力网格化数据进行对比，评价航空重力面积性的测量效果。图7-3-11左、右图分别为某试验区地面自由空间重力异常上延450 m场图、GT-1A试验区最终处理后航空自由空间重力异常图。计算两者网格数据差值的均方差外符合精度约为1.2×10-5m·s-2（郭志宏，2008）。

图7-3-11 某试验区地面自由空间重力异常上延450m场图（左图）和GT-1A航重自由空间重力异常图（右图）

从图中可以看出，两图对重力中长波长的反映十分相近，吻合得较好；而地面自由空间重力上延异常场图对重力短波长细节反映得更清楚一些。如在图中左侧正异常下方的弱高异常，异常窄而尖锐。GT-1A系统在同样的位置上也出现了弱高异常，但由于滤波的作用，它与大异常联成一个整体，反映了系统的分辨率影响着成图的细腻程度。

航空重力数据处理主要包括对野外预处理获得的原始航空自由空间重力异常数据进行的坐标投影转换、数据编辑整理、数据调平处理、数据噪声处理、地形改正处理、基础图件编制、数据质量评价等，见流程图7-2-1（郭志宏等，2007；周锡华等，2007）。

图7-2-1 航空重力数据处理流程图

1.坐标投影转换

航空重力测量的坐标数据采用差分GPS数据。原始收录的差分GPS数据差分后为WGS-84坐标系的大地坐标经度、纬度，以GPS时间为准装入数据库。按要求将WGS-84坐标系的地理经度、纬度坐标投影转换UTM投影平面直角坐标系的北向距（X）、东向距（Y）。

2.数据编辑整理

在对航重数据进行调平之前通常需要对数据进行两方面的编辑整理。

1）根据野外飞行记录和预处理结果，将受气流影响较大的测线数据段从数据库中删除，保证保留下来的数据都是质量可靠的有效数据。

2）对重复测线和接线进行处理，保留质量相对最好的一条重复线，去除其他重复线；对非整条的短测线间的接线处，通常保留均跨越了同一条切割线处的重复接线段，但重复接线段不宜太长，通常需要掐短到合适的长度（比如重复5km左右）。

图7-2-2为某试验区GT-1A原始航空自由空间重力异常图，从图上可以看到，未经调平的原始航空自由空间重力异常图的各测线间还是存在比较大的水平差异，存在明显沿测线方向的条带效应。

3.数据调平处理

航空重力的调平处理通常采用以下两种方法依次进行。

（1）切割线法调平处理

利用Oasis Montaj软件系统中的切割线法调平Lev Tie Line模块，对数据编辑整理后的原始航空自由空间重力异常数据，采用统计估算方法对切割线和测线交叉点的重力异常场作最大随机校正，以补偿主要由定位误差、飞行高度变化等引起的随机水平误差。主要步骤如下：

1）计算切割线与测线的交叉点的重力异常场差值；

2）根据交叉点重力异常场值差对所有切割线进行线性水平调整；

3）计算线性水平调整后的切割线与测线交叉点的新的重力异常场差值；

4）根据交叉点新的重力异常场差值对测线逐段进行水平调整。

图7-2-3为某试验区GT-1A切割线调平后航空自由空间重力异常图，与图7-2-2某试验区GT-1A原始航空自由空间重力异常图对比可以看到，切割线调平后航空自由空间重力异常图相对于原始航空自由空间重力异常图的测线水平差异有了较大程度的改善。

图7-2-2 某试验区GT-1A原始航空自由空间重力异常图

图7-2-3 某试验区GT-1A切割线调平后航空自由空间重力异常图

（2）微调平处理

利用加拿大Geosoft公司的Oasis Montaj软件系统中的微调平Micro Levelling模块，对切割线法调平后的航空自由空间重力异常数据进一步进行微调平。主要步骤如下：

1）采用Oasis Montaj软件系统中的Bi-directional line gridding模块，计算切割线法调平后航空自由空间重力异常数据沿垂直测线方向的网格数据G1。

2）网格数据G1沿垂直测线方向进行低通滤波获得网格数据G2，并计算噪声网格数据G3=G1-G2；沿测线方向圆滑滤波并重采样网格数据G3，获得每条测线的噪声值。

3）切割线法调平后的航空自由空间重力异常数据去除每条测线的噪声值，就获得了第一次微调平处理后的航空自由空间重力异常数据。

4）在第一次微调平处理后的航空自由空间重力异常数据基础上，通常重复上面1）至4）的步骤，将第二次微调平处理后的航空自由空间重力异常数据作为最终微调平后的航空自由空间重力异常数据。

图7-2-4为某试验区GT-1A微调平后航空自由空间重力异常图，与图7-2-3对比可以看到，微调平后航空自由空间重力异常图相对于切割线法调平后航空自由空间重力异常图的测线效应又有了一定程度的改善。

图7-2-4 某试验区GT-1A微调平后航空自由空间重力异常图

4.数据噪声处理

采用加拿大Sander公司提出的数据噪声去除方法，在Oasis Montaj软件系统中，对微调平后的航空自由空间重力异常数据进一步进行数据噪声处理。主要步骤如下：

1）采用Oasis Montaj软件系统中的Bi-directional line gridding模块计算微调平后航空自由空间重力异常数据沿垂直测线方向的网格数据G1。

2）采用Bi-directional line gridding模块分别计算微调平后航空自由空间重力异常奇数和偶数号测线数据沿垂直测线方向的网格数据G2、G3。

3）计算G4=G1-G2、G5=G1-G3分别获得偶数和奇数号测线的噪声网格数据。

4）合并奇数、偶数号测线的噪声网格获得所有测线的噪声网格数据；将所有测线的噪声网格数据从G1中去除后获得噪声去除后的航空自由空间重力异常数据。

将噪声去除后的航空自由空间重力数据进行基点水平调整后即获得最终处理后的航空自由空间重力异常数据。图7-2-5为某试验区GT-1A最终处理后航空自由空间重力异常图，与图7-2-4对比可以看到，在消除细小噪声干扰的方面，最终处理后的航空自由空间重力异常图相对于微调平后的航空自由空间重力异常图有了很大的改善。

图7-2-5 某试验区GT-1A最终处理后航空自由空间重力异常图

5.地形改正处理

采用加拿大Geosoft公司的Oasis Montaj软件系统中的Air Grav航空重力模块的Terrain Corrections地形改正功能和Bouguer Anomaly布格重力异常计算功能，对最终处理后的航空自由空间重力异常数据进一步进行地形改正和布格改正处理，可获得航空布格重力异常数据（郭志宏等，2010）。测区地形数据的陆地高程部分可从国家发布的1:25万数字地形图获得，以1 956黄海平均海平面高度为基准，结合收集的海域水深数据，计算出测区的地形改正数据。简单的布格改正处理主要包括中间层改正，选用2.67 g/cm3的平均密度值作为中间层岩石的密度，而将自由空间重力异常经过简单布格改正和地形改正（称之为完全布格改正）后的异常数据称之为布格重力异常。

图7-2-6是某试验区GT-1 A最终处理后航空布格重力异常图。由于该区地处海陆交互带，地形平坦，因此比较图7-2-5的最终处理后航空自由空间重力异常图，两者除在个别细节处略有变化外，整体面貌变化不大。