卫星地磁场模型和IGRF模型与中国地磁台观测值的比较分析

地磁匹配导航的精度分析作者：郑丽华来源：《数字技术与应用》2010年第07期[摘要]针对一种新的导航系统—地磁匹配导航的精度进行了研究。

在介绍了地磁匹配导航的基本原理的基础上,给出了地磁匹配系统的形式化模型。

分析了影响地磁匹配导航精度的决定因素,最后从硬件和软件2个方面给出了提高其定位精度的途径。

[关键词]地磁匹配导航精度惯性导航系统[中图分类号]V249.32 [文献标识码]A [文章编号]1007-9416(2010)07-0149-02Precision analysis of geomagnetic matching navigationZhen Li-hua(Chang qing Branch, oil city of Yin Chuanyin-chuan,750006)[ABSTRACT]The precision of a new navigation system—geomagnetic matching (GM) navigation was investigated. After the introduction of the basic principles of GM system, the formalized model of GM was given.Crucial factors affecting GM navigation precision was analyzed, and the ways, from the two aspects of hardware and software, to enhance the performance of GM navigation were proposed finally.[KEY WORDS]Geomagnetic matching; navigation precision; inertial navigation system1 引言地磁场是一个矢量场,是地球固有的公共资源,具有全天时、全天候、全地域的特征。

CM4模型数据与台站实测数据的对比研究李细顺;高登平;李琪;王静;梁斌;胡秀娟;王利兵;罗娜;宋昭【摘要】本文利用第四代地磁场综合模型(Comprehensive Model 4,CM4),计算了1982-2002年隆尧地磁台站的磁层源磁场及其感应场、电离层源磁场及其感应场的地磁北向分量X、东向分量y、垂直分量Z,分析了各场源磁场随时间的变化特征.磁层源磁场及其感应场呈现出11年和27天的周期性变化,有些年的27天周期性变化显著,有些年则不太显著;电离层源磁场及其感应场具有明显的季节变化,不同年相同季节的变化形态一致但幅度不同;日变化分析显示,磁静日和磁扰日期间的模型数据与台站实测数据变化一致性较好,相关性较高.【期刊名称】《震灾防御技术》【年(卷),期】2015(010)002【总页数】8页(P418-425)【关键词】综合模型;CM4;地核场;磁层源磁场;电离层源磁场;感应场;时均值;相关系数【作者】李细顺;高登平;李琪;王静;梁斌;胡秀娟;王利兵;罗娜;宋昭【作者单位】河北省地震局红山基准台,邢台054000;河北省地震局红山基准台,邢台054000;中国地震局地球物理研究所,北京100081;河北省地震局红山基准台,邢台054000;河北省新乐地震台,新乐050700;河北省地震局红山基准台,邢台054000;河北省地震局红山基准台,邢台054000;河北省地震局红山基准台,邢台054000;河北省地震局红山基准台,邢台054000【正文语种】中文地磁场是指在固体地球内部和外部到磁层顶空间范围内所有场源产生的磁场，一般将地磁场分为内源场和外源场。

国内外许多学者如Wardinski等（2006）、Haines（1985）、Alldredge（1987）、Maus等（2005）、徐文耀（2002；2009）、Lesur等（2008）都对内源场进行过详细的研究。

同时，安振昌等（1992）、Hemant等（2005；2007）还针对地壳磁异常场进行了研究。

第34卷第1期2018年3月测绘标准化Standardization of Surveying and MappingVol. 34 No. 1Mar. 2018IGRF 和WMM 模型与地磁台站观测数据对比分析岳颖1黄静1李丛2(1.河南测绘职业学院河南郑州450015 ;2.解放军信息工程大学河南郑州450015)Comparative Analysis of Errors from IGRF and WMM Model withObservations from Geomagnetic StationYUE Ying HUANG Jing LI Cong摘要:研究IGRF 模型计算值与对应地磁台站观测值之间的关系，通过地磁台站数据对IGRF 模 型进行误差分析与评价;对比WMM 模型与IGRF 模型在部分地区的差异，发现这2个模型在描述 地磁场分布情况时精度相当，WMM 模型达到了与IGRF 模型同等的描述地球主磁场的标准。

关键词:地磁台站;IGRF 模型;WMM 模型;均方根误差 中图法分类号：P 2331台站与模型简介地磁台站是监测地磁场及其变化的场所。

地 磁台网中心重要的任务之一是实现对地磁台网观 测数据的质量管理，生产高质量的数据产品为地震 监测预报和科学研究提供服务。

地磁台站观测资 料包含了上至太阳活动、星际空间、磁层、电离层活 动,下至地壳构造、地震活动、地球深部导电特征, 以及地核活动的各种丰富的信息。

IGRF 是国际地磁参考场的缩写,是一种根据髙 斯理论建立的用于表示地磁场及其长期变化在全 球分布的数学模型。

1968年国际地磁场与高空物 理协会（IAGA )给出了第一代国际地磁参考场, IGRF - 11是IAGA 于2009年发布的最新版本。

较 以往的IGRF 模型，IGRF -11采用了更多的高精度 实验数据，模型精度有所提高，且计算时间更长。

IGRF - 11的计算适用范围为1900. 0 — 2015. 0年， 它包含了 1900. 0 — 2010. 0年代（间隔为5年）共 23个主磁场模型以及2010. 0 — 2015_ 0年代地磁 长期变化的预测模型。

地磁导航技术研究和展望作者：罗宁来源：《山东工业技术》2015年第08期摘要：地磁导航作为一种导航方式，因其自身的特点优势，越来越受到国内外学者的重视。

本文探讨了地磁导航的基础理论和主要技术，研究和介绍了现在较为主流的基于MAGCOM、基于ICCP的磁场相关匹配算法，对地磁导航技术发展方向做了分析，对地磁导航未来的应用做出了展望。

关键词：地磁模型；地心距；地心距0 引言随着科学技术的不断发展，导航定位技术已渗透到人们日常生活各个领域当中，在军事和民用领域中发挥着及其重要的作用。

目前常用的导航定位技术有航位推算导航、无线电导航、惯性导航、地图匹配、卫星导航或应用多种技术的综合导航技术，这些技术都既有其优势，也有各自的缺点。

其实地球本身就有一个大的坐标系，可以用来定位所在的位置，这就是地磁导航。

地磁导航技术具有低能耗，地域广，不受气象条件影响，辐射低，自主性高等优良特征，随着地磁理论的不断完善以及导航算法的日趋成熟，地磁导航凭借这些优良特征成为导航研究领域的热点之一。

1 地磁导航的基本原理和地磁模型的建立地磁场是地球系统的基本物理场，是地球所固有的资源。

地磁场是矢量场，在地球表面理论上每一点的地磁矢量都和其它点的地磁矢量不同。

地磁场作为一个矢量场，不仅有幅值信息可以使用，而且有方向信息可以作为参考，因此可以提供丰富的导航参照信息。

因此，只要能够测量到载体所处地点的地磁矢量，并和存在计算机内的地磁模型相匹配，就可以得到载体的所处位置，实现全球定位。

这是地磁导航的基本原理。

地磁模型的建立：可将地磁场划分为三个部分：其中，r为空间变量，t为时间变量。

为主磁场（也称为地核场），由高温液态铁镍在地幔之下和地核外层之间环流引起，约占地磁场总量的95%以上；为异常场（也叫地壳场），这是一种不随时间变化，由磁化的地壳岩石产生的磁场，约占地磁场总量的4%以上；为干扰磁场，源于磁层和电离层。

在地球物理学中，描述地球主磁场的标准模型为“国际参考地磁场”（IGRF），在IGRF模型中，主磁场的标量磁位可以用球谐函数表示为其中，是地心球坐标系的地心距，余纬和经度，是地球半径，是伴随勒让德函数，和是由观测资料求得的地磁场球谐系数（或高斯系数），N是模型的截断水平。

中国地磁测量、地磁图和地磁场模型的回顾
安振昌
【期刊名称】《地球物理学报》
【年(卷),期】2002(045)0z1
【摘要】系统回顾中国地磁测量、地磁图和地磁场模型的发展过程.我国每
10a(1950-2000年)进行一次全国范围的三分量地磁测量(磁偏角、磁倾角、水平
强度或总强度),并出版相应年代的中国地磁图.还出版了1965.0年青藏高原地磁图、1980.0年青海省地磁图以及1990.0年中国海域地磁偏角图.地磁场模型包括多项
式模型、矩谐模型、冠谐模型和曲面样条函数模型.根据相同的地磁资料,分别计算1950-2000年中国地磁场的多项式模型和冠谐模型.
【总页数】8页(P189-196)
【作者】安振昌
【作者单位】中国科学院地质与地球物理研究所,北京,100101
【正文语种】中文
【中图分类】P318
【相关文献】
1.1683-1949年中国地磁测量、地磁图和地磁模型的总考评与研究 [J], 安振昌;彭丰林;刘少华;王广福
2.国际参考地磁场模型中高阶球谐项对地磁场长期变化的影响 [J], 徐文耀
3.中国地磁测量、地磁图和地磁场模型的回顾 [J], 安振昌
4.基于中国地磁图的西藏地磁测量对比分析 [J], 尤伟;施发奇;倪喆;李春光
5.1950～2000年中国地磁测量地磁图与地磁研究 [J], 安振昌
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台站资料在我国地磁学基础研究中的应用王亶文【摘要】台站观测资料包含了上至太阳活动、星际空间、磁层、电离层活动,下至地壳构造、地震活动、地球深部导电特征,乃至地核活动的各种丰富的信息.中国学者利用台站资料广泛开展地磁学的基础研究,在研制中国地磁场模型,研究地磁场长期变化规律、地下的导电率结构及震磁关系等方面取得了许多成果.文章介绍了台站资料在中国地磁学基础研究中的应用.【期刊名称】《国际地震动态》【年(卷),期】2003(000)001【总页数】5页(P10-14)【关键词】台站资料;地磁学基础研究;中国95重大国家自然科学基金项目(49990453)、国家杰出青年基金项目(49925412)和中国地震局地震科学联合基金(批准号:99112)共同资助;中国地震局地球物理研究所论著:03AC2002【作者】王亶文【作者单位】中国科学院空间天气开放研究实验室,北京,100080;中国地震局地球物理研究所,北京,100081【正文语种】中文【中图分类】P318引言我国是最早认识地磁场并进行测量与应用的国家之一，早在公元前3世纪，就有了司南；极光这种重要的地磁现象早在11世纪就有记载；到了明朝, 郑和七下西洋(1405～1433)时就是用指南针导航的。

地磁观测在我国得到了广泛的发展，目前已有1个全国分布的地磁台网，现正在进行数字化地磁台网的建设，其中包括中美有关单位合作的“中国中低纬地磁台阵”，中国地震局的“九五”台站改造计划以及拟议中的由中国地震局、中国科学院等多单位合作的“子午工程”。

随着这些计划的实施，我国的地磁台网将发展成为可提供高精度、高分辨率的准实时数字化资料的具有国际一流水平的中低纬地磁台网。

1839年，高斯(Gauss)把数学中的球谐分析方法引进到地磁学中来，地磁学就由一门纯粹的观测学科进化为今日的既观测又研究的学科。

在我国，特别是在1966年以后，在观测的基础上，地磁图测绘、地磁学科研究也迅速发展起来了。

北极地区地磁总强度的测量与分析刘阳深;付碧宏;李晨;刘玉曼【摘要】2012年7月间,在北极地区布设了3个测区,共有33个地磁测点.在这些测点上,测量了地磁总强度,获得了宝贵的北极地区地磁数据.测量数据显示,地磁总强度最高为54978.1 nT,最低为54515.8 nT；所有测点地磁总强度的平均值为54750 nT.与第11代国际地磁参考场(IGRF-11)定量比较的结果表明,北极地区地磁总强度的测量值与IGRF-11相应计算值比较接近,但有差异；它们之间的差值△F,北极地区1号测区△F=-185.2 nT,其差异大；2号测区△F=-58.7 nT；3号测区△F=9.4nT,其差异小.北极地区地磁总强度与IGRF-11的差异是由IGRF-11的局限性、地磁局部异常与地磁观测误差等因素引起的.【期刊名称】《国际地震动态》【年(卷),期】2013(000)006【总页数】7页(P27-33)【关键词】地磁测量;地磁总强度;国际地磁参考场(IGRF);北极地区【作者】刘阳深;付碧宏;李晨;刘玉曼【作者单位】北京五中,北京100007;中国科学院对地观测与数字地球科学中心,北京100094;北京五中,北京100007;北京五中,北京100007【正文语种】中文【中图分类】P318.6引言地磁场是重要的地球物理场。

地磁场具有一定的空间分布，并且它还随时间的变化而变化。

地磁场的研究，不仅对于深入了解地球的起源、探索宇宙奥秘等具有重要的科学意义，而且在诸如能源与矿产资源的探查与开发、飞机与舰船的导航、无线电通信、航空航天、空间天气预测、地震与火山喷发等自然灾害预测等方面都有重要应用［1－2］。

地磁场是由主磁场、变化磁场和岩石圈磁场组成的。

主磁场来源于地球的外核（液核），变化磁场来源于电离层、磁层以及太阳活动［3］。

岩石圈磁场是由地下介质的磁化强度（感应磁化强度和剩余磁化强度）所产生的磁场构成的。

局部地区的地质构造、地壳活动等可引起岩石圈磁异常［4］。

基于Swarm卫星磁测分析全球地磁场垂直梯度作者：***来源：《科技创新导报》2021年第06期摘要：本文基于Swarm卫星磁测数据，使用沿轨差分数据近似垂直向梯度的方法，计算并分析北向分量（X）、东向分量（Y）、垂直分量（Z）在全球的实测垂直梯度：△X⊥存在负异常中心，△Y⊥大致呈现南北展布，△Z⊥为东西走向。

将强度值和空间分布与CHAOS-6模型得到的模型垂直梯度进行对比分析。

结果表明，实测垂直梯度与模型垂直梯度的空间分布基本一致，具有相似的异常区和等值线走势，但是两者异常中心的位置和数值都存在差别。

关键词：Swarm卫星地磁场梯度 CHAOS-6模型沿轨差分中图分类号：P315 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）02（c）-0023-03Analysis of the Global Geomagnetic Field Vertical Gradient Based on Swarm SatellitesAN Bailin（Shaanxi Earthquake Agency， Xi'an， Shaanxi Province， 710068 China）Abstract： Based on the Swarm satellite magnetic survey data， this paper uses the method of approximating the vertical gradient along the orbital differential data to calculate and analyze the measured vertical gradients of the north component （X）， east component （Y）， and vertical component （Z） in the world：△X⊥ has a negative anomaly center，△Y⊥ roughly shows a north-south spread， and △Z⊥ is east-west. The intensity value and spatial distribution are compared and analyzed with the model vertical gradient obtained by CHAOS-6 model. The results show that the spatial distribution of the measured vertical gradient and the model vertical gradient are basically the same， and they have similar anomalous areas and contour trends， but there are differences in the positions and values of the anomaly centers between the two kinds of vertical gradients.Key Words： Swarm satellites; Geomagnetic field gradient; CHAOS-6 model; Differential along track地磁场垂直梯度圖可以清晰地反映出地磁场在空间上的分布特征。

联合全球卫星模型和航磁数据的中国大陆地区岩石圈磁场建模研究2023-10-26•研究背景和意义•文献综述•研究内容和方法•实验结果和分析目•研究结论和展望录01研究背景和意义地球磁场是地球内部物理过程的重要反映，对地球磁场的研究有助于理解地球的构造和演化过程。

目前，已有的岩石圈磁场模型主要基于地面测量数据或航空磁力数据，但这些模型在某些区域（如山区、沙漠等）存在较大的误差。

因此，联合全球卫星模型和航磁数据，建立更精确的中国大陆地区岩石圈磁场模型具有迫切性和重要性。

中国大陆地区的岩石圈磁场研究对于揭示该地区的地质构造、地球物理过程以及地震活动等具有重要意义。

研究背景研究意义该研究可以促进多学科交叉合作，推动地球科学研究的发展。

同时，该模型对于提高地震预测的准确性和灾害防控能力具有重要实际意义。

精确的岩石圈磁场模型有助于揭示中国大陆地区的地质构造和地球物理过程，为地质学、地球物理学和地震学等领域的研究提供重要基础数据。

02文献综述全球卫星模型研究现状卫星模型用于地球磁场测量已有近30年的历史，早期研究主要集中在确定地球主磁场模型上。

随着卫星观测数据的积累和计算能力的提升，近年来研究者开始尝试用卫星模型来描述和解释地球磁场的复杂行为，包括地磁风暴、磁层亚暴等。

目前，全球卫星模型研究已经形成了一套完整的方法论和技术体系，为精确测量和预测地球磁场变化提供了强有力的支持。

航磁数据应用现状航磁数据在地形、地质和地球物理等领域的调查和研究中也发挥了重要作用。

目前，航磁数据的应用已经从传统的地质调查扩展到了地球磁场变化的研究、资源开发和环境保护等多个领域。

中国大陆地区的岩石圈磁场建模研究起步较晚，但发展迅速。

中国大陆地区岩石圈磁场建模研究现状目前，研究者已经利用多种手段对岩石圈磁场进行了建模研究，并取得了一些重要的成果。

在中国大陆地区，已经建立了一些地磁台站和观测网，这些观测数据为岩石圈磁场建模提供了重要的基础资料。

航空磁测中正常地磁场校正骆遥;罗锋;王明;何辉;王林飞【摘要】在地球物理勘探中,磁异常是地磁场同正常地磁场的差,去除正常地磁场背景能够获得磁异常信息,正常地磁场校正是航空磁测资料处理中的必要环节.这里从航空磁测资料处理实际出发,针对正常地磁场计算、校正中坐标系变换、改正方式等关键问题进行分析,同时对行业规范中存在的问题进行讨论,以明确航空磁测中正常地磁场校正处理的方式,这些结论可供地面磁法勘探参考.【期刊名称】《物探化探计算技术》【年(卷),期】2015(037)005【总页数】8页(P552-559)【关键词】正常地磁场;国际地磁参考场;航空磁测;航磁资料处理;磁法勘探【作者】骆遥;罗锋;王明;何辉;王林飞【作者单位】中国国土资源航空物探遥感中心,北京 100083;中国国土资源航空物探遥感中心,北京 100083;中国国土资源航空物探遥感中心,北京 100083;中国国土资源航空物探遥感中心,北京 100083;中国国土资源航空物探遥感中心,北京100083【正文语种】中文【中图分类】P631.2中国航空磁测创始于1953年，航空磁测已基本覆盖我国陆域和大部分海域，部分区域实现了多次覆盖[1]。

航空磁测在大地构造、地质填图、固体矿产与石油天然气勘查、城市稳定性评价、地质灾害预测及其他地学研究等方面得到广泛应用，其解决国家战略性、先导性问题的能力为人瞩目，社会各界对航空磁测资料的需求不断增多。

区别于地面磁法勘探，航空磁测具有其自身的测量特色和一套完整的数据处理与解释方法，使用航磁成果资料中需要特别重视航空磁测数据采集与处理。

正常场校正是获取ΔT异常的关键，作者从磁异常的概念出发，结合航空磁测测量实际情况讨论了航空磁测中正常场计算和校正方法，同时针对相关行业规范较系统地讨论了正常场计算、校正中的关键问题，这对理解航空磁测正常场校正以及应用航磁资料具有意义。

地磁场是由地球内部磁性岩石及分布于地球内部和外部的电流产生的多种磁场叠加而成，分为内源场和外源场。