基于CHAMP卫星与地面矢量数据联合建立中国地磁模型的研究

Geomagnetic field plays an extremely important role in geophysical research and has vital theorical meanings and practical values. In this project, we will firstly deal with the pre-treatment of vector measuring data of ground-based(in 2000.0) and CHAMP satellite, meanwihle, a quantitative calculation and removal of the main field, magnetopsheric field, ionospheric field and induced fields by model IGRF11, T04 and CM4 will be done. After that, the lithospheric field model over China can be jointly constructed by regional model--SCH model. Combining model with the IGRF, we can get the corresponding geomagnetic field model. During the modelling process, the altitude's effection of measuring data, the selection of truncation level and the control of boundary effects are also taken into account. In order to highlight the superiority of the joint model, which will be compared to the model that created by only the ground-based data, moreover, the high degree global models, EMM2010 and CM4, will also be adopted to verify the joint model. Finally, the calculation of residual, the linear regression method, etc, will be choosed to assess the joint model. All works mentioned above have important values for deeper understanding the distributions of lithospheric magnetic field over China and Ease-Asia areas, regional giological structure and geodynamic processes. Works also have significant references to some engineering fields like geomagnetic navigation, magnetic mining and so on.

地磁场是地球物理研究的重要内容，具有重要的理论意义与实用价值。本研究首先对地面（2000.0年）以及CHAMP卫星的矢量磁测数据进行预处理，并利用IGRF11、T04和CM4模型计算与移除主磁场、磁层磁场、电离层磁场及感应磁场，再通过区域SCH模型联合建立中国地区的岩石圈磁场模型，将其结合IGRF即可得到地磁模型。建模同时考虑了测点数据海拔高度的影响，截断阶数的选取以及边界效应的控制问题。为突出联合模型的优点，拟将其与单独用相同地面测点所建的模型相比较，并选用高阶全球模型EMM2010与CM4进行验证。最后采用线性回归等方法对联合模型进行评估。以上工作对认识中国乃至东亚地区岩石圈磁场分布，以及区域地质构造与地球动力学过程研究具有重要意义，并为地磁导航、磁法探矿等领域提供参考。

本研究首先对2000.0年中国地区的地面数据进行常规处理，而CHAMP卫星数据需要基于地方时、Kp等条件进行筛选。两种数据在建模型前通过CM4模型与IGRF11模型进行主磁场等场源的计算并移除。其次通过球冠谐（SCH）模型进行联合建立SCH2000模型。在建模过程中考虑了所有测点的海拔高度、截断阶数及边界效应的影响，并将所建模型与SCH1936、Taylor多项式模型以及CM4模型进行比较分析。结果显示8阶SCH2000模型可较好地反映中国地区岩石圈磁场，其分布与SCH1936、CM4以及Taylor多项式模型具有一定的相似性。从位置和强度来看，SCH2000模型所反映的岩石圈磁场更为准确，而与CM4存在一定差异，除了测点不同，截断阶数也是原因之一。SCH2000模型各要素随高度的变化与CM4模型较为一致，所建立的CGRF2000与IGRF11模型的分布也较为相似。研究小组还围绕联合区域建模开展了一些工作，如区域模型的截断阶数选取以及边界效应的控制问题、基于CHAMP卫星的矢量和标量数据建立的三维Taylor多形式模型及建立了基于卫星磁异常的球冠谐模型（SCH2010），以及基于三维Taylor多项式模型以及SCH模型，开发三维曲面Spline模型等，这些工作除了对认识中国乃至东亚地区岩石圈磁场分布，以及区域地质构造与地球动力学过程研究具有重要意义，还为区域地磁场的空间建模提供了一定的应用价值。