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地球重力场源为其正常场源与异常场源的叠加,场源分离的关键在于建立正常场源模型。根据Newton等提出的液态均质的均衡状态学说,把地球内部结构视作共焦均匀层旋转椭球体是教科书上经典的正常场源模型。本文根据GRS80地球参数计算,其中焦距为1044km,由于焦距固定不变,会使地球内部的旋转椭球面在指向地心的方向上越来越扁,直至扁成固体内核的一个圆饼；而通过地震等手段确认,地球为同心圈层结构,这与共焦模型矛盾。因此,本文提出地球变焦均匀层旋转椭球体模型,其球面可以从椭球面变为圆球面。
根据液态均质的均衡状态学说,地球引力在指向地心方向上从小到平衡,由于其具有越来越大的挤压作用,把处于液态均质的均衡状态地球,均匀挤压为呈密度增加的圆球面均匀层状内部结构；而惯性离心力在垂直于地轴向外方向上由于具有逐渐增大的拉伸作用,把引力作用的圆球面均匀层状结构,逐步拉伸为呈焦距增加的旋转椭球面均匀层状结构。据此,本文的正常场源地质模型是把地球视作变焦均匀层旋转椭球体,同时还证明了具有地球质量和角速度的旋转质点重力场源与模型场源所产生的重力场等效。本文的地球重力场源分离数学模型是用地球旋转质点重力场公式把观测点绝对重力分离为正常重力与重力异常。
根据GRS80地球参数,本文用旋转质点重力场公式反求了地球正常场参考椭球的赤道半径和极半径,分别为6372.953km和6367.132km。其球面重力与国内外推广的四种纬度校正公式重力的误差在全球为-4.192 mGal→4.803mGal,在黔南山区为±0.23mgal,在胜利平原地区为±0.029mGal。误差分析说明,纬度校正拟逼近的参考椭球就是地球正常场参考椭球。本文还求出大地测量参考椭球与正常场参考椭球相交于纬度±35.277°,由于在相交点没有高程误差,旋转质点重力场公式与纬度校正公式、高度校正公式具有可比性,通过19个-500m→9000m的椭球高程对比,观测点正常重力的误差与标准差皆在0.06mGal→0.42mGal和0.019mGal→0.136mGal之内。
在方法可靠性分析的基础上,本文用旋转质点重力场公式在黔南和滇北地区进行了重力场分离。与滇北过井地震剖面对比,由于用绝对高程直接计算观测点的正常重力,消除了相对高程误差,使其重力异常质量取得了明显改善。