重量法12
重力测量和重力梯度测量是一门科学领域，据说可以测量地球引力场的强度。在这些讨论中，重力测量经常被用作地球引力场随纬度和位置变化的证据。
已经发现重力测量根本不是直接测量重力。重力仪设备已被该领域的专业人士描述为长周期地震仪，可测量背景地震噪声中的小“抖动”并将其解释为重力变化。[1]重力测量背后的理论是它检测噪声中的微小密度变化，称为“重力波”和“次重力波” [2]重力仪实际上是地震仪。地震仪设备被描述为具有“重力仪模式”。[3]地震仪可以兼作重力仪，可以探测“重力潮汐”。重力仪通常兼作地震仪的双重用途，以检测数千英里外的地震。[4]
也许最能说明问题的是，重力图上的重力异常与地震带无法区分。[5]如果重力异常实际上是质量测量值，那么还有一些项目对重力异常没有意义。人们认为山脉和大陆会抑制重力读数而不是增加重力读数。[6]
此外，重量最终产品数据中纬度和高度的差异被视为添加或减去数据和参考模型的人工校正，而不是来自测量的信息。操作员被告知要对纬度进行校正，主要是输入变化。即使是绝对重力仪也可以通过使用赤道和两极的重力加速度与设备纬度的方程来确定局部重力。[7]
重力测量领域背后的理论是，地下的质量正在产生微小的变化或抖动，推测是由于“重力”造成的，这些变化由设备以称为 ugal 或 mgal 的测量单位进行测量。我们在 wikipedia 上阅读了 gravity gradiometry 的描述：
“ 重力梯度测量是研究和测量由于重力引起的加速度变化。重力梯度是重力加速度的空间变化率。
石油和矿产勘探者使用重力梯度法来测量地下的密度，通过测量由于下伏岩石特性引起的重力加速度（或加加速度）的变化率来有效地测量地下的密度。根据这些信息，可以构建地下异常图，然后可以将其用于更准确地定位石油、天然气和矿藏。在定位水下物体或确定水深（水深测量）时，它还可用于对水柱密度进行成像。物理科学家使用重力仪来确定地球的确切大小和形状，它们有助于惯性导航系统的重力补偿。 ”
内容
1什么是重力测量？
2地震仪是重力仪21比较研究211潮汐检测22重力仪模式
3重力仪是地震仪31重力仪的功能311绝对重力仪说明32用重力仪监测地震321地震比较读数322地震前观测到的重力异常
4引力波理论
5纬度修正51联合国大学52绝对重力仪校正521移动原子干涉仪522wgs84 椭球重力公式
6地震图的相似之处61会聚板块和地震图62世界火山地图63地震灾害图631南美洲632阿拉斯加州633中东64地震地图
7令人费解的异常71与理论相反的重力异常711布格异常 - 澳大利亚712布格异常 - 德国的阿尔卑斯山713逆异常72地震解释
8地震波传播81背景地震噪声82机载地震波83地下探测
9噪声分析91船用重力仪911galathea-3：全球海洋重力剖面92机载重力测量93一般/陆基绝对重量法931重力仪潮汐932绝对重力仪边缘噪声
10地下目标检测101也可以看看
什么是重力测量？
欧洲增强地热创新网络（存档）的引述解释说：
“ 重量法
由于地球的引力场取决于岩石的密度，因此在地表或钻孔中观察到的引力场（布格异常）的变化是由于地下的密度变化，这可以解释为地质层的组成和/或几何形状。 ”
从重力测量：简要介绍（存档）我们读到：
“ 一切都被其他一切所吸引。物体的万有引力与其质量成正比。因此，如果在给定位置您下方的岩石更密集，那么那里的重力会略大。各地的重力变化很小：地球表面的重力g约为981ms -2，但局部变化只是其中的一小部分；我们经常测量10 -6 ms -2的差异。 ”
“ 重力法的成功取决于具有不同体积密度（质量）的不同地球材料，这些材料会在测量的重力场中产生变化。然后可以通过各种分析和计算机方法解释这些变化，以确定导致重力场变化的深度、几何形状和密度。 ”
全球ccs 研究所（存档）说：
“ 重力测量包括研究由于地下密度变化引起的重力场异常。 ”
新墨西哥科技勘探地球物理学 ii 课程说（存档）：
重力仪测量的 不是重力的绝对值，而是重力的相对变化。每次测量的刻度盘读数需要乘以仪器刻度盘常数，以提供以 mgals 为单位的相对重力。为了根据勘测区域的地质情况解释重力测量值，需要对数据进行各种修正。这些包括校正仪器漂移、潮汐和海拔（包括自由空气校正和布格校正）。重力异常是通过观测到的测量值与该位置的理论计算值 (grs67) 之间的差异来确定的。一旦应用了修正并确定了重力异常，现在就可以根据地下特性来解释数据。 ”
地震仪是重力仪
比较研究
超导重力仪和宽带地震仪sts-1/z在地震和次地震频段的对比研究（存档）
“ 超导重力仪和宽带地震仪（垂直分量）都测量重力，但前者对超长周期信号（周期超过 6 小时的重力潮汐）最敏感，而后者设计用于记录地震带（弹性法向模时间短于 1 小时） ”
该论文称，将重力仪与地震仪进行比较时，重力光谱几乎相同：
“ bfo 站的重力光谱表明，地震仪 sts-1/z 和超导重力仪几乎是等效的（另见 ritcher 等人（1995 年））。因此我们认为，斯特拉斯堡超导重力仪显示的高噪声水平可能是由于场地效应而不是仪器本身：一个可能的原因是 j9 站位于莱茵河的一层厚厚的沉积物（约 3000 米）上长时间放大噪音的地堑。 ”
潮汐检测
此外，上述论文指出，地震仪也能够检测潮汐——第 204 页，第二段：
“ pillet 等人首次尝试在传统光谱范围之外使用宽带地震仪。（1994 年），他们表明 sts-1 能够接收昼夜频率附近的强潮汐信号。 ”
sts-1 是一种地震仪（见上图中的说明文字）。
提到在次地震带中发现了“重力潮汐”：
“ 考虑了两个不同的频带：地震频带（频率在 02 和 1667 mhz 之间），用于研究 1994 年 6 月 9 日玻利维亚地震后的正常模式，以及次震频带（频率低于 02 mhz），包括重力潮汐研究。 ”
“次地震带”的定义（存档）：
“ 具有很强背景噪声的“次地震带”（即频率低于003mhz）； ”
对次地震活动的研究是对重力的研究吗？
重力仪模式
“ 许多常用的宽带、三轴地震仪足够灵敏，可以跟踪太阳和月亮。当操作报告加速度时，它们是有用的重力仪。因为它们具有三个轴，所以可以通过跟踪来自地震的地震波的到达时间和模式，或者通过参考太阳和月球的潮汐引力来求解它们的位置和方向。
最近，sgs 和在重力模式下工作的宽带三轴地震仪已经开始检测和表征来自地震的小重力信号。 ”
读者可能会问，如果重力仪与地震仪是完全不同的设备，那么地震仪怎么会有“重力仪模式”呢？
重力仪是地震仪
本发明人对重力仪的描述如下：
“ 地震仪通常会寻找可能的最小加速度变化。由于重力在物理上与加速度相同，因此重力仪只是具有无限长周期响应的地震仪的版本。 ”
从地球物理研究杂志上一篇关于海底测量的论文（存档）的第 2 页，我们看到：
“ 我们使用重力仪（长周期地震仪）和差压计收集了垂直顺应性数据 ”
在nicolas o mariita 博士 的the gravity method ( archive ) 第 4 页上，我们阅读了另一篇参考资料：
“ 在详细调查中获得有用的重力值的一个重要因素是确定地球潮汐效应，因为它们的重力效应可能大于由于正在寻找的异常特征而导致的重力场变化。读取重力仪的最后一个方面涉及地震活动或文化运动，例如车辆或人的活动。这些会干扰读数（该仪表实际上是一个低频地震仪），即使 scintrex 仪表具有抗震滤波器（la coste-romberg 仪表也具有机械阻尼以减少地震的影响），读数仍然会被打乱。 ”
再次，我们看到重力仪实际上是一个地震仪，很容易被地震活动和其他噪音干扰。
回想一下上述地震仪部分，地震仪正在检测次地震带上的重力潮汐，其描述为：
“ 具有很强背景噪声的‘次地震带’（即频率低于 003mhz） ”
这与上述 marrita 博士给出的“低频”声明一致。重力仪是一种低频地震仪，从这些低频频带中获取数据。
在夏威夷大学讲座（存档）的第 14 页上，我们读到：
“ 重力仪（重力仪）。
几乎所有的重力测量都使用重力仪来获取数据。在大多数方面，重力仪与长周期地震仪相同，唯一的区别是目标是测量使质量中心所需的力，该力与 g 成正比。 ”
重力仪的功能
人们经常争辩说，重力仪的工作原理是放下一个物体并测量全加速度。虽然某些类型的重力仪会掉落物体，但其他类型的重力仪不会。考虑以下重力仪的工作原理：
“ 这个重力仪大约有一个蒸汽船的行李箱那么大，它使用磁力来悬挂一个内部金属圆柱体，并测量重力对该圆柱体的拉动方式的变化。许多人都知道重力加速度——例如，如果你从飞机上跳下来——是每秒 98 米。以毫克 (mgals) 为单位测量 - 一种常见的重力研究单位 - 即 980,000。值得注意的是，重力仪可以检测到小至 1 mgal 的变化——或者大约是重力总拉力的百万分之一。 ”
上述装置不含坠落物体。磁力使圆柱体悬浮。然后系统测量该气缸的变化。文章继续：
“ 不过，研究人员对这种总拉力并不感兴趣；他们有兴趣了解海底。因此，他们处理传入的数据以减去它们下方的所有正常地球重量，这是相对恒定的，以及他们从声纳测绘中获得的地形重量。 ”
正如直接所说，兴趣不在总拉动中。设计人员主要关心将该设备用作地震仪。
绝对重力仪说明
从地球物理学的地球时变重力测量中，我们读到了一个涉及坠落物体的设备。感兴趣的是在身体自由落体并与地球断开连接时影响设备中镜子的微小噪音：
“ 在绝对重力仪中，测试激光束在被反射回干涉仪之前从自由落体上反弹，在干涉仪上测试光束与参考光束发生干涉。虽然坠落的质量在坠落过程中与地球的振动完全隔离，但人为和自然微震噪声会不断改变干涉仪参考镜的位置。即使在没有地震的情况下，地球表面的位移也是持久的，并且取决于位置和季节，在靠近海岸的地方可达几微米（kedar 等，2008），而应该测量自由落体距离在 1 nm 精度级别，以实现 10 nm/s2 的重力精度。在第一台白光重力仪中，重力测量值通过使用 1 秒周期地震仪的记录进行校正。早在 1980 年代，rinker (1983) 开发了所谓的超级弹簧，即一种改进的地震仪，提供一个周期短于约 1 分钟的惯性参考系统——地震仪的悬浮质量提供了一个惯性参考系，独立于地球的运动，周期比共振频率短（aki & richards，2002）。挑战在于生产一种悬挂装置，其自由周期约为 1 分钟，即比微震最强的 5-20 秒的周期更长。 ”
用重力仪监测地震
从一篇题为“用重力计监测地震” （存档）的论文摘要中，我们读到：
“ 日本 83 级地震的地震波一直被科罗拉多州的五个几乎相同的 gphone 重力仪记录下来。两种不同类型的重力仪和卢森堡瓦尔弗当日的标准地震仪对日本 82 级地震的响应也发现了良好的相关性，表明它们都能够可靠地测量表面波。然而，重力仪记录了 11 次单独的罗利波到达，而地震仪只有一次。因此，重力仪可能有助于在地震速度、衰减和频散研究中获得新信息。 ”
该摘要的结尾两句话甚至暗示重力仪可能更适合测量地震元素。
地震比较读数
从这项研究中，我们看到了重力仪 (gphone) 和地震仪 (sts-2) 之间的几个地震读数比较：
地震前观测到的重力异常
中国地壳运动观测网连续重力观测林口ms 64地震前震前重力异常（档案）
读者可能会思考为什么地震前地球的重力会发生变化。
引力波理论
一项名为“通过长周期压力和位移测量（存档）观察海底顺应性”的研究使用重力仪来研究海洋的重力。在第 2 页，第 4 段，作者称重力仪为长周期地震仪。
“ 我们使用重力仪（长周期地震仪）和差压计收集了垂直顺应性数据 ”
在同一页面上，我们了解了测量背后的理论：
我们看到测量背后的理论涉及“重力波”和“次重力波”的理论。维基百科将它们描述为：
“ 在流体动力学中，重力波是在重力或浮力试图恢复平衡时在流体介质或两种介质之间的界面处产生的波。这种界面的一个例子是大气和海洋之间的界面，它会产生风浪。
当流体从平衡位置移动时，会产生重力波。流体恢复平衡将产生流体来回运动，称为波动轨道。 [1] 海洋海气界面上的重力波称为表面重力波或表面波，而在水体内（例如不同密度的部分之间）的重力波称为内波。水面上的风波是重力波的例子，海啸和海潮也是如此。 ”
“ 次重力波是频率低于风波的表面重力波——包括风海和涌浪——因此对应于波谱中低于通过风直接产生的频率的部分。
次重力波是由较短周期的海浪产生的海面重力波。次重力波的振幅在浅水区最为相关，特别是在受到高振幅和长周期风浪和海浪袭击的海岸线上。风浪和海浪较短，典型的主导周期为 1 至 25 秒。相比之下，次重力波的主要周期通常为 80 到 300 秒，[1] 这与海啸的典型周期很接近，它们具有相似的传播特性，包括在深水中的极快速度。这将次重力波与正常的海洋重力波区分开来，后者是由作用于海面的风产生的，并且比产生的风慢。 ”
本质上，“重力波”是重力仪（地震仪）拾取的轻微运动和振动。提供了一张图表，显示了风和潮汐出现的频率：
与之前的地震仪部分一致，潮汐出现在低频段。
纬度修正
据称，重力测量在不同纬度显示出趋势，因此这验证了它真正测量“重力”的想法。我们发现这种说法是没有根据的。
从一门关于重力测量的大学课程中，我们读到：
重力测量的目的是寻找与该参考值的偏差。 ”
如果重力测量的目的仅仅是寻找与振动重力理论的圆形地球参考模型的偏差，那么最终计算出的以米每秒平方为单位的数字对于讨论的目的将变得毫无意义。对参考值的任何修改都是在完全理论基础上构建的。
上面的页面告诉我们有一个理论模型，重力测量的目标是修改该模型。再往下看，在要进行的校正列表中，纬度校正：
“ 纬度校正：地球两极比赤道更靠近赤道中心。然而，赤道下方有更多的质量，并且赤道处有相反的离心加速度。净效应是两极的重力大于赤道。
对于相对于基站的值，重力会随着您向北移动而增加，因此当您从基站向北移动时减去 0811 sin(2a) mgal/km。（其中 a 是纬度）。 ”
我们读到我们正在对参考模型和数据进行减去或添加值以对纬度进行校正，这与使用数据来确定纬度有很大不同。声称最终数字作为证明任何特定点的证据是有意义的，这可能是错误的。
注意：“相对于基站的值”的引用可能暗示这是指相对重力仪。
联合国大学
在作为联合国大学地热培训计划一部分的 lageo 的地震活动、重力和磁测量（存档）的第 9 页上，我们读到：
” 36 数据缩减
重力仪不能直接测量重力；相反，获取仪表读数，然后将其乘以仪器校准因子以产生观察到的重力值（称为 gobs）。校正过程称为重力数据缩减或大地水准面缩减。可以应用的各种修正如下。 ”
该部分继续列出了一些校正，包括纬度和海拔校正，这不是测量读数中包含的数据：
“ 纬度校正 (g n ) - 从地块中减去的校正，说明地球的椭圆形状和自转。如果地球是一个完美的（没有地质或地形复杂性）旋转椭球体，将观察到的重力值称为正常重力。
“ 自由空气修正重力 (g fa ) - 自由空气修正考虑了由观测位置的高程差异引起的重力变化 ”
这些是在数据和参考模型中添加或减去的人工修正。如果地球真的是椭圆形或旋转的，并且这些设备真的完全测量重力，那么这些人为的修正就没有必要了。可以看出，这些设备是地震仪，并且这些修正被人为地添加到数据中作为修改。
绝对重力仪校正
对上述一些参考资料的常见回应是声明它们必须仅在谈论相对重力仪，并且绝对重力仪是完全不同的完全测量重力的装置。然而我们看到，即使是绝对重力仪也可以通过涉及赤道和两极重力加速度的模型来确定局部重力。
使用原子重力仪进行地形辅助导航（存档）
介绍
“这篇论文的目的是通过使用绝对重力仪进行地形匹配，为地表或地下导航提供解决方案。”
在第三页：
三、一种用原子重力仪绘制重力异常的方法
在其他地方，它描述了“Φ 是经度，λ 是纬度。g(Φ, λ) 是局部重力加速度矢量的模数”
为了确定局部重力加速度，该设备调用一个模型，该模型涉及一个方程，该方程使用赤道和两极纬度的重力加速度，然后将结果添加到重力异常中（最后一行：g（Φ，λ）[局部重力] = g 0 (λ)[考虑纬度重力梯度的标准重力] + g a (Φ, λ) [重力异常]) 我们看到与之前的纬度校正类似的方程（sin 2 lat）。为什么这需要涉及赤道和两极的重力加速度来确定局部重力？如果绝对重力仪正在完全测量重力，那么它应该完全测量重力。
移动原子干涉仪
同样，我们阅读了以下有关精密自由落体装置的纬度校正的内容：
使用移动原子干涉仪进行重力测量（存档）
介绍
“ 原子重力仪依赖于自由落体原子云的物质波干涉测量 ”
~
纬度和地形校正
“ 我们使用 wgs84 椭球重力公式 (38) 对伯克利山收集的重力值进行纬度变化校正，以创建经纬度校正的重力异常。 ”
~
参考文献和注释
“ 38 国防部 1984 年世界大地测量系统：其定义和与当地大地测量系统的关系（nima 技术报告 83502，第 3 版，国家影像和测绘局，美国华盛顿特区，1997 年）。 ”
我们再次看到了一个精确的自由落体重力仪，它根据纬度进行了校正。
wgs84 椭球重力公式
我们看到了 wgs84 椭球体引力公式的摘要：
“ 局部加速度是离心加速度和重力加速度之和。在赤道，离心加速度降低了局部加速度。地球的形状响应离心加速度是一个扁球体，这一事实加剧了这种影响。因此极半径小于赤道半径，增加了向极点的局部加速度的重力部分。一个近似描述这个法向重力 g 0的模型，即所谓的参考椭球体
Φ 表示纬度。该公式描述了平均海平面等势面上的理论局部加速度。它包括重力势和离心势。 ”
这是一个非常类似于绝对重力仪局部重力方程的方程，该方程在本[8]（sin 2 lat）之前的一节中给出。
第 13 页引用的文字也强烈表明，重力变化的 wgs84 方程是根据在不同纬度进行的重量变化实验确定的，这会影响钟摆和尺度。从上面引用之前的句子中：
“ [in] 1672，jean richer 在一次前往法属圭亚那的旅行中注意到秒摆的振荡频率取决于地理纬度 ”
因此，我们看到重力仪，包括绝对重力仪，正在根据由不同实验确定的纬度公式调整局部重力的输出（注意：这是一个在解释上可能有缺陷的决定；请参阅纬度的重量变化） 再一次，如果绝对重力仪完全测量重力，为什么需要涉及赤道和两极重力纬度差异的方程来确定局部重力？
地震图的相似之处
会聚板块和地震图
将重力异常（第一幅图像）与板块边界和地震带的地图（第二幅图像）进行比较：
会聚板块图源（存档）
世界火山地图
将重力异常（第一张图片）与世界火山图（第二张图片）进行比较：
世界火山图源p10（存档）
地震灾害图
将重力异常与不同位置的地震危险图进行比较。
南美洲
南美地震灾害图源（存档）
阿拉斯加州
阿拉斯加地震灾害图源（存档）
中东
地震地图
将重力异常与 65 级及以上的地震图进行比较。
地震图源
令人费解的异常
重力仪检测到的重力异常偏差称为布格异常。
与理论相反的重力异常
印度地质学会杂志上的大陆和海洋布格异常（存档）告诉我们，海洋上的异常比陆地上的异常更大，这与重力理论相反：
“ 为什么布格重力异常一般在大陆地区为负，在海洋地区为正？进一步扩展问题，为什么主要的负异常和正异常分别对应于山峰和海洋深度？虽然布格重力数据没有得到一个均匀的基准面，但布格异常与高度/深度以及地震数据之间存在相当好的反相关。这显然表明相对于大地水准面/椭球面，过量质量反映为重力低点，而不足质量反映为重力高点。这与重力场理论相反，重力场理论与过量或不足质量成正比。从数学上讲，观测到的异常与重力的垂直梯度成正比，表明大地水准面上方的质量过剩是重力低点，而大地水准面下方的质量不足是重力高点。如果这是真的，那么对布格异常的理论和解释的理解就会产生深远的影响。 ”
大陆地区为负异常，海洋地区为正异常。山区的异常也是负面的。这些异常似乎违背了异常是由于质量吸引的理论。
关于差异，一位作家说：
“ 根据牛顿引力，可以预期大陆上空的引力，尤其是山脉上空的引力将高于海洋上空。实际上，根据可见质量，大山顶部的重力比预期的要小，而在海洋表面上它却出乎意料地高。为了解释这一点，提出了均衡的概念：假设低密度岩石存在于山下 30 至 100 公里处，这会使它们浮起来，而密度较高的岩石则存在于海底以下 30 至 100 公里处。然而，这一假设远未得到证实。物理学家莫里斯·阿莱（maurice allais）评论说：“海洋上空重力过剩，大陆上空重力不足。平衡理论只是对此提供了一种伪解释。15
标准的、简单化的均衡理论与以下事实相矛盾：在构造活动区域，垂直运动往往会加剧重力异常，而不是恢复均衡平衡。例如，大高加索地区显示出正的重力异常（通常解释为它因超载而超载），但它正在上升而不是下降。 ”
布格异常 - 澳大利亚
我们在加州大学伯克利分校的重力学讲座（存档）第 3 页中发现了澳大利亚的完整布格异常和自由空气异常的以下描述，表明未经过滤的异常在大陆区域为负，在海洋区域为正：
布格异常 - 德国的阿尔卑斯山
“ 这张地图以详细但仍清晰的方式显示了整个德国及周边地区的布格异常。
由此产生的重力异常在整个测绘区域变化，从阿尔卑斯山的 -170 mgal到马格德堡地区重力低点附近的 +40 mgal。 ”
以上表明德国阿尔卑斯山的异常是负的。
逆异常
均衡理论认为，山脉下方存在反异常结构，反映了地形，给出了低重力读数：
“ 负异常存在于山脉下方，反映了地震研究确定的地形和地壳厚度。因此，低密度大陆似乎漂浮在较高密度的地幔上。 ”
地震解释
山区的负重力读数通常归因于等稳态。然而，如果重力仪真的是地震仪，它可以接收来自地球内部的低频地震波，那么我们应该预期一座山的体积比其他区域更能稀释地震波，从而产生负异常。
地震波传播
背景地震噪声
应该注意的是，有来自地球的持续的背景地震噪声。
“ 推测背景地震噪声的确切来源很有趣。例如，haubrich 等人在他们的文章开头描述了地震噪声背景及其多年来产生的巨大兴趣以及调查的难点：
地球的低级背景动荡，称为微地震或地球噪声，近一个世纪以来一直困扰着地震学家和其他科学家。事实证明，其性质和原因的问题特别顽固，但这并不是因为缺乏调查。涵盖 1955 年之前的工作的参考书目 [gutenberg and andrews, 1956] iii 列出了 600 多篇关于该主题的文章；一个涵盖 1955 年至 1964 年的年份 [hjortenberg, 1967] iv 列出了 566 个。不幸的是，这项工作的大部分内容都略微推进了该主题。 ”
机载地震波
还应该注意的是，地震波可以在空中传播，这可以解释飞机上的重力仪设备记录异常的能力。
“ 初级波（p 波）是本质上是纵向的压缩波。p波是压力波，它比其他波更快地穿过地球，首先到达地震台站，因此得名“primary”。这些波可以穿过任何类型的材料，包括流体，并且可以比 s 波快近 17 倍。在空气中，它们以声波的形式出现，因此它们以声速传播。典型速度在空气中为 330 m/s，在水中为 1450 m/s，在花岗岩中约为 5000 m/s。 ”
地下探测
问：如果重力仪检测到背景地震活动，那么重力仪是如何检测地下油藏和其他结构的？
a如果地震振动起源于地球深处，并在到达地表探测器时穿过各种物质，当探测器穿过地下体时，这些信号略有变化，则可以减去一些元素来通过数据分析来看待他人，就像地震学家如何尝试使用地震波来探测隧道一样。请参阅：physorg -使用地震波探测隧道并不像听起来那么简单（存档）
噪声分析
在分析重力仪时，我们发现其主要目的是测量噪声并使用许多软件算法来解释和过滤噪声。设备组件的每个部分——测量运动的激光器、镜子、在小管上上下发射质量的弹簧，以及所有组件——都以某种方式与大地相连，并受到噪音的影响和振动。
举例说明一艘在日本富山湾航行的中型船舶上的 vse、加速度计和梯度计设备的输出：
根据插图，我们发现以下内容：
“ 从非常嘈杂的数据中寻找重力
在上一节中，低通滤波器用于从噪声数据中找到重力。我们可以预期，重力的变化由长周期分量组成，而载体的振动则由短周期分量组成。如果这个期望得到满足，那么低通滤波器应该可以正常工作。实际上，对观察轮上的第一个观察结果的分析效果很好，但对其他两个观察结果则不然。原因在于噪声幅度的差异：很难从载体非常大的振动中提取出幅度非常小的重力数据。这一定是简单过滤技术的局限。
为了减少载体的振动，我们可以选择两种不同的方法。 ”
从上面我们看到需要使用算法和过滤器从噪声中“找到重力” 。g 的水平并不明显，必须通过从噪声中减去“找到重力”来构造。上面的文章说：“我们可以期望发现重力的变化由长周期的分量组成，而载体的振动则由短周期的分量组成。”
读者可以决定用一种特性减去振动以揭示其他振动的过程是否真正测量重力。为什么需要找到“重力”？
galathea-3：全球海洋重力剖面
丹麦船只 galathea-3 描述了其重力测量方法：
galathea-3：全球海洋重力剖面（存档）
“ galathea-3 导航数据包括丹麦水文办公室提供的原始深度记录。数据传输有时不稳定，而且数据本身经常很嘈杂。为布格重力处理准备此类数据需要进行繁琐的数据清理，包括去除尖峰、平滑以及通常的插值 ”
我们看到该过程涉及广泛的数据分析、过滤和清除噪音——以“找到重力”。
机载重力测量
机载重力测量方法揭示了同样的情况：
提高 sins/dgps 机载重力测量的精度和分辨率（存档）
“ 因为生成的信号非常嘈杂（详见第 232 至 234 节），其推导之后是一个滤波步骤，通过对数据进行低通滤波来去除大部分噪声。 ”
同样，我们看到过滤对于清除噪声是必要的。
一般/陆基绝对重量法
对于普通的陆基重力仪，以下论文描述了将激光信号从绝对重力仪转变为“重力变化”的过程：
超高精度、绝对、地球重力测量（存档）
该论文描述了绝对重力仪中来自激光束的条纹信号被数字化和处理：
“ 我们设置的新功能之一是对整个边缘信号（多达 160 万个数据点）进行数字化和处理。在其他重力仪中，通常只有部分边缘信号用于数据处理。由于我们的 fb 在 mpg-1 中下降的持续时间约为 200 ms，因此所得信号的频率最高可达 62 mhz。作为行业标准，建议采样率至少为测量频率的 7 倍。 ”
处理步骤
必须使用软件过滤来自激光器的条纹信号：
文档的其余部分描述了过滤是如何发生的。在作者的能力范围内，所有来源都被给出了一个“不确定性预算”，从噪音中减去了这个预算。不确定性预算是现象可能导致噪声的估计范围。自然界中所有可能出现的现象都必须加以考虑和精确定义。从空气阻力、静电场、压力、地震振动等一切。
在目录中，我们找到了一个项目列表，显示了被减去的各种元素：
46 测量不平衡的不确定性预算——方法二。 84
47 不确定性预算： 和 oc 调整 - 方法 ii。 84
51 空气阻力的不确定性预算。 89
52 除气的不确定性预算。 90
53 涡流的不确定度预算。 91
54 静电场的不确定度预算。 91
55 工具群众的不确定性预算。 94
56 激光垂直度的不确定度预算。 96
57 长度标准规格。 96
58 激光稳定性的不确定度预算。 97
59 频率标准规范。 98
510 时钟稳定性的不确定性预算。 98
511 角隅旋转的不确定度预算。 98
512 辐射压力的不确定性预算。 99
513 光束发散的不确定性预算。 100
514 温度梯度的不确定度预算。 101
515 地震噪声的不确定度预算。 107
516 光速的不确定度预算。 108
517 有效高度的不确定度预算。 109
518 光接收器规格。 110
519 放大器的不确定度预算。 111
520 固体地球潮汐的不确定性预算。 113
521 远洋装载的不确定性预算。 113
522 极运动的不确定性预算。 114
523 环境压力的不确定性预算。 115
524 科里奥利力的不确定性预算。 116
525 mpg-1 的不确定性预算。 117
526 mpg-2 的不确定性预算。 118
一旦减去所有这些项目及其理论不确定性，我们就剩下“重力”。
重力仪潮汐
上面的pdf提到重力仪噪声的长期分析可以检测到潮汐：
由此得出的主要结论是，潮汐可能以某种方式与正在处理的振动或噪声有关。从对噪声趋势的长期分析中，没有呈现或识别出任何机制。
绝对重力仪边缘噪声
仍然是关于一般/陆基重力测量的主题，我们看以下讨论绝对重力仪的论文：
弹道自由落体绝对重力仪中三种数字边缘信号处理方法的比较
从介绍中作者指出，输入是一个有噪声的边缘信号。
“ 将整个边缘信号数字化的优点如下：不完善的电子元件被淘汰；可获得有关边缘信号质量的完整信息；在预处理步骤中对噪声边缘信号进行数字滤波；计算 ag 值的不同数值算法可以互换应用。 ”
g值必须用各种方法提取。这不是直接和明显的：
“ 通常，边缘信号以超过其最大频率的采样率进行数字化。然而，一些方法已经证明了从远低于奈奎斯特标准的边缘信号中提取 ag 值的可能性（表 1）。 ”
多种方法、功能，从“噪声边缘信号”中“提取”重力值。
不是一个明显和明显的方法；涉及多个模型：
“ niebauer 等人 [18] 开发了这种方法。其基本思想是直接从非线性模型（1）给出的边缘信号欠采样波形中提取重力值。为了找到非线性最小二乘校正所需的模型参数的初始估计，建议对数字化波形进行迭代解调。为此，获取的边缘信号乘以扫频正弦曲线，表示为复外差函数。这种方法需要事先了解扫描参数。与单边带解调相比，复外差用于降低解调信号的带宽，以使信噪比翻倍 [18]。 ”
可以与其他边缘信号处理方法进行滤波协议：
“ 到目前为止，一些不同边缘信号处理方法的比较报告了在 109 g [10, 18] 甚至更大 [12, 16] 的几个部分内的一致性。 ”
这些过程过滤掉噪音以发现趋势。从我们读到的结论：
5 结论
首次完成了在同一个绝对重力仪中实现的三种不同数字条纹信号处理方法的比较。通过对欠采样条纹信号的解调得到的双样本过零法、加窗二阶差分法和使用初始参数估计的非线性最小二乘调整法，在数值模拟、硬件测试和使用 mpg-2 绝对重力仪进行实际测量。迄今为止，绝对重量法中数字条纹信号处理方法的多样性主要是由于一定的技术限制：对海量数字化条纹数据的处理受到可用计算能力的限制。由于这个原因，已经开发了几种原始但复杂的算法。相比之下，报告的比较涉及检测数字化条纹信号中所有过零的简单直接的方法。 ”
这篇文档写于 2010 年。如果重力测量真的像一些人声称的那样“简单直接测量加速度”，那么读者可能会问，为什么它会受到 2010 年之前的计算能力的限制？答案是它根本不是直接的。解释“嘈杂”边缘信号（即使是陆基绝对重力仪）需要大量算法，需要大量计算能力。这个过程是从我们之前了解到的地震仪中解释噪声边缘信号。
从论文中：
“ 因此，在同一台仪器中组合不同的条纹信号处理方法是构成更完整的不确定度预算的有用工具。 ”
正如我们在上一篇论文中看到的那样，不确定性预算被从噪声中减去，以寻找重力。
地下目标检测
虽然重力测量结果与与地震带的正异常和大陆和山脉的负异常有关的地理区域有关，但使用重力测量来可靠地检测地下目标却更加模糊。重力测量必须与其他技术一起使用，因为仅重力测量就无法很好地了解地球。
来自洛斯阿拉莫斯国家实验室相关的地球物理学项目 -
“ 可以为任何重力测量目标模拟负密度对比和正密度对比。下面板显示了穿过地面的横截面。圆圈代表较密集（右）和较不密集（左）区域。上面板显示了可能在地表测量的重力。 ”
“ 警告！
重力是一种势能方法，这意味着我们试图解释有助于总势能的来源（这对于磁测量也是如此）。因此，我们总能找到可以产生相同观察结果的各种物理模型。这意味着任何仅基于重力观测的模型都不能被认为是唯一正确的。在对引力数据进行有把握的解释之前，总是需要额外的信息。
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将重力模型与其他信息（地质、地震、电磁）相结合，将提高对结果的信心。重力是一种潜在的方法，这意味着它的结果在孤立的情况下是模棱两可的。总是需要其他信息来自信地解释重力异常。 ”
“ 对势场异常（重力、磁场和电）的解释本质上是模棱两可的。产生歧义是因为任何给定的异常都可能由无数可能的来源引起。例如，质量不变但密度和半径不同的同心球都会产生相同的异常，因为它们的质量就像位于球体的中心一样。这种模糊性代表了势场解释的逆问题，它指出，尽管给定物体的异常可以唯一地计算，但有无限数量的物体可能导致任何特定的异常。 ”
“ 重力异常的解释可以通过两种方式进行，直接或通过建立重力模型。对于后者，将模型产生的重力异常与实测重力进行比较。在所有情况下，引力的性质使得它的解释模棱两可，因为几个不同的物体可以引起相同的异常，如图 216 所示。因此，重力经常与其他地球物理方法结合使用，以避免或减少歧义。 ”
“ 重力仪就像一只粗鲁的眼睛，看着地球，但没有任何聚焦能力，只能报告附近有什么有趣的东西，或者没有。 ”
也可以看看
平面地球重力主题