陆地高精度重复重力观测可以获得近地壳内部场源的微伽级时变重力信号，是研究地壳内部孕震区介质变化的重要依据。现有的中国大陆重力观测网包含101个绝对重力基点和超过3000个相对重力联测点，绝对重力测量采用FG5/A10型重力仪观测，观测频次1~2期次/年，相对重力联测采用LCR-G/CG-5等相对重力仪，观测频次2期次/年。相对重力仪的漂移和格值系数随时间变化，严重影响高精度微伽级时变重力信号的获取，传统的处理方法是在基线场进行标定测量，存在工作量大、人力物力耗费多的问题。因此，亟待需要提出便捷可靠的方法来获取仪器的漂移率和格值系数。

本研究在贝叶斯重力网平差方法（Chen et al., 2019）基础上，提出了一种改进的贝叶斯重力网（MBGA）方法来估计格值系数，原理是利用测网中已知的多个绝对重力基准点或/和已校准的仪器作为先验约束，同时考虑仪器的非线性漂移变化，将格值系数作为超参数，基于贝叶斯原理和赤池贝叶斯信息准则（ABIC）估计最优值。MBGA方法实现了仪器权值，漂移率方差及格值系数的同步估计，以测网内同步观测的两台仪器为例，超参数的ABIC最小化过程结果如图1所示。测试结果表明，在标准差为15 μGal以内的高斯噪声和非线性漂移存在的情况下，MBGA方法估计格值系数的误差在3 × 10?5以内；MBGA方法可有效减弱仪器间段差互差的相关性，同时减弱段差残差。

将MBGA方法应用于中国云南的实测重力观测数据，6个绝对点的交叉验证实验结果如图2所示，相较于采用标定不准确的格值系数，MBGA方法估计格值系数得到的绝对点的平差值与绝对重力测量的结果差值更小。MBGA方法可以节省重力测量前标定测量工作的成本，为大陆尺度重力测量和地震流动重力观测中具有复杂观测系统的数据集处理提供一种有效的解决方案。

图1 两台仪器观测噪声标准差、漂移率标准差以及格值系数六个超参数的ABIC最小化等值线图

图2 云南测网中六个绝对点采用不同格值系数的交叉验证实验

研究成果发表于SCI收录国际期刊“Geophysical Journal International”。该项研究得到了国家重点研发计划（2018YFC1503806、2018YFC1504506、2017YFC1500503）、国家自然科学基金（41774090、U1939205）和中国地震科学实验场专项（201019CS）的联合支持。

(Linhai Wang, Shi Chen, Jiancang Zhuang, Weimin Xu, Simultaneous calibration of instrument scale factor and drift rate in network adjustment for continental-scale gravity survey campaign, Geophysical Journal International, Volume 228, Issue 3, March 2022, Pages 1541–1555, https://doi.org/10.1093/gji/ggab419)

【参考文献】

Chen, S., Zhuang, J., Li, X., Lu, H. & Xu, W., 2019. Bayesian approach for network adjustment for gravity survey campaign: methodology and model test, Journal of Geodesy, 93(5), 681-700.

王林海，陈石，庄建仓，等. 精密重力测量种相对重力仪格值系数的贝叶斯估计方法[J]. 测绘学报，2020，49（12）：1543-1553.

【作者简介】

王林海，中国地震局地球物理研究所重力与地壳形变研究室2018级在读博士研究生，导师：陈石研究员。