• Geophysics and Geophysical Exploration
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• v.25 no.1
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• pp.44-49
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• 2022

Closed-form expressions of vector gravity and gravity gradient tensor based on a line segment are derived. If a cylindrical object with axial symmetry is observed from a distance, it is possible to approximate it as a line segment; therefore, it is necessary to compute the gravity and the gravity gradient tensor due to a line source by using closed-form expressions. The gravitational potential for a line segment is defined as a one-dimensional integral, and this integral is differentiated with respect to the Cartesian coordinate system to derive the vector gravity. The expressions of the gravity gradient tensor are derived by differentiating the vector gravity once more in the same coordinate system.

• Geophysics and Geophysical Exploration
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• v.24 no.1
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• pp.1-5
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• 2021

The closed-form expressions of the vector gravity and gravity gradient tensor due to a circular disk are derived. The gravity potential due to a circular disk with a constant density is defined for a cylindrical system. Then, the vector gravity is derived by differentiating the gravity potential with respect to cylindrical coordinates. The radial component of the vector gravity in the cylindrical system is converted into horizontal gravity components in the Cartesian system. Finally, the gravity gradient tensor due to a circular disk is obtained by differentiating the vector gravity with respect to the Cartesian coordinates.

• Proceedings of the International Union of Geodesy And Geophysics Korea Journal of Geophysical Research Conference
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• 2003.05a
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• pp.19-19
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• 2003

본 연구에서는 국립해양조사원의 '해양2000호'를 통해 1996년과 1997년에 측정한 동해 지역의 중력자료에 대한 자료 처리를 하였다. 효과적인 자료처리를 위해 선상중력자료 처리에 필요한 각종 보정 절차와 문제점 등을 알아보았으며, 선상자료와 해면고도계자료의 비교 및 이를 통한 선상자료의 검증을 실시하였다. 선상중력자료는 측정과 처리 과정에 있어 여러 사항을 고려하여야 한다. 즉, 육상중력기점을 이용한 절대중력으로의 환산 문제, 선박 항해 위치의 부정확성에 기인하는 문제 및 중력계의 기계적 특성과 중력 측정이 이루어질 때의 해상 조건에 의한 영향 등으로 선상중력자료에 나타나는 여러 오차를 최소화하여야 한다. 선상중력자료로부터 각종 지구중력장 연구에 필요한 중력이상을 계산하기 위해 선상중력 측정시 기인되는 각종 요인의 오차를 고려한 효과적인 보정이 이루어져야 한다. 즉, 선상중력계의 기계변이 보정, 탐사선에 대한 위치 자료의 획득 및 필터링, 그리고 탐사선의 이동으로 인한 Eotvos 효과의 정확한 계산 및 보정이 필요하고, 선상중력계의 기계적 특성에 의해 나타나는 시간지연에 대한 보정도 필요하다. 또한 이러한 보정을 통해 계산한 중력 이상에서 각 교점의 오차를 보정하는 교정오차 보정도 실시하여야 한다. 특히, 탐사선의 이동으로 인한 지구자전 각속도의 상대적인 증감의 효과로 나타나는 Eotvos 효과의 영향은 선상중력자료의 정확도에 가장 큰 영향을 미친다. 이의 정확한 계산 및 보정을 위해서는 정확한 위치정보가 필요하며 본 연구에서는 이를 위해 GPS 항해정보에 대한 Kalman 필터를 실시하였고, Eotvos 효과에 대해 Savitzky-Golay 필터를 적용하여 최적의 Eotvos 보정을 시도하였다. 본 연구에서 계산된 동해지역의 중력이상에 대한 대력적인 범위는 경도 129° - 133°이고 위도 35° - 38.3° 부근이다. 이 지역에 대한 고도이상은 최소 -42.46 mGal에서 최고 161.13 mGal사이에 분포하며, 고도이상의 평균은 14.450 mGal이다. 또한 Bouguer 이상은 최소 -l5.09 mGal에서 최고 218.61 mGal이고 이의 평균은 82.681 mGal이다. 그리고 동해지역의 선상중력 측정지역에서 선상자료에 의한 중력이상과 Altimeter 자료에 의한 고도이상의 전반적인 윤곽은 비슷하면서도 일부 작은 이상의 차이가 나타났으며, 지형자료와 비교하여 보면 Altimeter에 의한 결과보다 선상측정에 의한 결과가 더욱 잘 일치하고 있어 본 연구에서 계산한 선상자료의 타당성을 알 수 있다. 고도이상의 차이는 최소 -25.94 mGal에서 최대 85.33 mGal의 차이를 보이며 차이의 평균은 3.517 mGal, RMS는 6.774 meal이다. 이는 비교적 큰 차이로 선상측정자료의 중요성과 필요성을 단적으로 나타내고 있다.

• Proceedings of the KSRS Conference
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• 2000.04a
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• pp.55-60
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• 2000

인공위성의 Radar Altimeter 자료를 통해 국지적인 중력이상을 조사하기 위하여 ERS-1 Altimeter를 이용하였다. ERS-1 Radar Altimeter는 조밀하게 인접한 데이터 간격(~8km)을 갖고 있어서 전지구적 규모뿐만 아니라 국지적인 연구에도 적합하다. 연구대상지역은 세 개의 판이 만나서 지진과 화산활동이 활발하게 진행되는 필리핀판 지역(동경1$10^{\circ}$~150$^{\circ}$, 북위 0$^{\circ}$~30$^{\circ}$)을 선정하였다. 이 지역에 대한 해저의 지형과 중력 이상 분석을 통해 판구조 운동의 여러 증거를 파악할 수 있다. ERS-1 Radar Altimeter를 통해 얻어진 지오이드 높이(Geoid geight)는 후리-에어 중력이상(Free-air gravity anomaly)으로 쉽게 전환시킬 수 있다. 본 연구에서는 Fast Fourier Transform(FFT)을 이용하여 지오이드기복을 직접 후리-에어 중력이상으로 전환시키는 Direct conversion method를 사용하였다. 후리-에어 중력이상은 지각평형과 직접적으로 연관되어 지각보상의 정도를 파악할 수 있게 하며 일반적으로 해양의 분지는 지각평형상태로 있어서 평균적인 중력이상은 0mgal 근처로 나타난다. 그러나 본 연구에서 살펴본 국지적인 후리-에어 중력이상은 판구조론과 관련한 해구난 호상열도에서는 해양분지에서의 평균적인 값과 다른 중력이상의 양상을 나타내었다.

• Geophysics and Geophysical Exploration
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• v.22 no.2
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• pp.80-87
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• 2019

In this paper, we propose a method to apply the polynomial fitting for regional-residual separation of microgravity data based on the characteristics of gravity anomaly without a prior information. Since the microgravity survey is usually carried out in small regions, it is common to approximate regional anomaly by the first-order polynomial plane. However, if the regional anomaly patterns are difficult to be approximated to a first-order plane, the complete gravity anomaly is divided into small zones enough to approximate first-order plane by means of Parasnis density estimation method. The regional-residual separation is then applied on the splitted zones individually. When the gravity anomalies can be splitted spatially, we showed that the residual anomalies can be more effectively extracted based on the regional geological structures by regional anomaly separation from each of the divided regions, rather than applying the entire data set at one time.

• Geophysics and Geophysical Exploration
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• v.9 no.2
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• pp.171-175
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• 2006

Gravity reduction and Bouguer anomaly are frequently misunderstood by many geoscientists as follows; the observed gravity is reduced to a common datum plane, so that gravity effects by all materials above the datum is removed, therefore, Bouguer anomaly is located on the datum plane. In reality, Bouguer anomaly does not lie on a common datum plane, but is difference between observed gravity and reference gravity at the actual point of measurement. Commonly used gravity reduction formulas are approximate formulas. Here, we introduce complete formulas, and suggest to use them for more accurate results. We also suggest to use not the geoid but the reference ellipsoid as the vertical datum.

• Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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• v.29 no.5
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• pp.543-550
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• 2011

The gravity anomaly is a basic geophysical data applied in various fields such as geophysics, geodesy and national defense. In general, the gravity anomaly is used through a interpolation process based on the constructed database. The gravity variation, however, is appeared in various shapes depending on the topography and the density of the underground structures. Therefore, the interpolation could lead to a large differences if the gravity fields do not satisfy the assumptions on the signal behavior like linear or a certain degree polynomials. Furthermore, the interpolation does not reflect the physical characteristics of the gravity such as the harmonic condition. In this study, the gravity modeling using the plane Fourier series and radial basis functions are performed to overcome the problems in the usual interpolation. The results of the modeling is analyzed for the case of the gravity referenced navigation focused on the signal characteristics. Based on the study, it was found that the results from modeling are not much different to that from the interpolation in a smoothly varied area. In case of the highly varied area, however, a large differences are appeared among the three methods. Especially, the Fourier series shows the most smooth variations in the modeled gravity values while the highest variations appeared in the interpolation. Applying to the gravity referenced navigation, it was found that the modeling is more effective in calculation cost. It is considered that the results from this study provides a basis on effective modeling of the gravity fields in terms of the signal characteristics and resolution for various application fields.

• Journal of the Korean earth science society
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• v.38 no.4
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• pp.263-268
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• 2017

The determination algorithm of the location of a line source with strike and dip using the gravity gradient tensor on a single profile is proposed. We already proposed the determination of strike and dip in the previous paper and then, now we improved the algorithm to locate a line source after determining strike and dip. The strike and dip of the line source can be determined by rotating the gravity gradient tensor matrix as reducing 2 independent components. Using the ratio of remaining 2 components, the location can be determined by the least square manner of the pointing vectors on each observation point. A synthetic model is tested for proving the usefulness of the proposed algorithm.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 2005.05a
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• pp.255-260
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• 2005

A Gravity characteristic of Svalbard archipelago in Arctic was studied by using ArcGP data. There are situated the Dasan science station. After bouguer correction, an edge effect of free-air anomaly, which is similar to topography, are not shown at passive continent margin, and after terrain correction with GTOPO30 data, gravity anomaly increases from continent to marine. that is deep connected with rise of Moho discontinuity. The correlation of topography and free-air anomaly shows that the isostasy of continent attains a little less than marine. After filtering, the residual anomaly are shown high and low anomalies related to fracture zone in continent and base depression or thick sedimentary layer in continental slope, marine.

• Journal of the Korean earth science society
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• v.18 no.6
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• pp.522-528
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• 1997

Gravity surveys with accompanying spirit levelings were carried out in Mt. Hangye area. From these survey results, orthometric height correctioins were calculated. The correction reaches 5 cm when the height difference is 900 m in this area. The corrections were also calculated using an available Bouguer anomaly map, and they are little different from the previous results. In conclusion, orthometric height corrections are necessary in precise spirit leveling, specially in higher lands, and they can be easily calculated from an available Bouguer anomaly map without laborious gravity surveys.