• Geophysics and Geophysical Exploration
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• v.23 no.1
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• pp.55-60
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• 2020

The closed-form expressions of gravity, magnetic, gravity gradient tensor, and magnetic gradient tensor due to a rectangular prism are derived. The vertical gravity is derived via triple integration of a rectangular prism in Cartesian coordinates, and the two horizontal components of vector gravity are then derived via cycle permutation of the axis variables of vertical gravity through the axial symmetry of the rectangular prism. The gravity gradient tensor is obtained by differentiating the vector gravity with respect to each coordinate. Using Poisson's relation, a vector magnetic field with constant magnetic direction can be obtained from the gravity gradient tensor. Finally, the magnetic gradient tensor is derived by differentiating the vector magnetic with respect to appropriate coordinates.

• Korean Journal of Remote Sensing
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• v.33 no.3
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• pp.267-274
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• 2017

The purpose of this research was to develop and present methods to detect sinkholes which can exist underneath the surface of the ground. First, we buried a water tank with dimensions $1.8{\times}0.8{\times}0.8m$ at a distance of 1.8 m from the surface. This played the role of the sinkhole. Secondly, we created a square zone with sides 12 meters away from the buried water tank. Within this zone, we measured the gravity at 1-meter intervals using a Scintrex CG5 relative gravimeter with a resolution of 0.001 mGal. Additionally, we performed three-dimensional (3-D) gravity modeling to calculate the theoretical values of the relative gravity around our model sinkhole. The resulting values for the relative gravity around the sinkhole depended on the method used. The measured effect of gravity was 0.036 mGal and the effect calculated using 3-D modeling was 0.024 mGal. Our results suggest that sinkholes that are similar in size to the water tank used in this study can be detected using relative gravity surveys. Smaller sinkholes can be detected by reducing the intervals between the relative gravity measurements.

• Economic and Environmental Geology
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• v.24 no.4
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• pp.409-419
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• 1991

A gravity survey was conducted in the western Marquette district, Michigan, to delineate the subsurface structure and the relationship of the Proterozoic Marquette Range Supergroup rocks (Precambrian X) and Archean basement (Precambrian W) where the Republic, Michigan River, and Marquette troughs join. In order to accomplish these purposes, three hundred and forty gravity stations were established in the area of $380km^2$. Positive anomalies are associated with the Precambria X, metasedimentary sequence which has a higer density with respect to the Precambrian W, basement rocks. The dominant positive gravity anomalies follow the axes of the three troughs which are filled with Precambrian X rocks. Subsurface structure was modelled by using the Talwani method. Gravity model studies indicate that the Marquette trough is asymetrically shaped and steeply dipping at the north edge except in the eastern part of the study area. The interpretive results obtained from two dimensional model studies suggest that the basement structure of the study area is relatively flat, and that the troughs were formed contemporaneously.

• Geophysics and Geophysical Exploration
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• v.15 no.2
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• pp.51-56
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• 2012

One of the most critical and essential procedures in the interpretation of gravity and magnetic data is to separate the anomaly due to the specific geologic structure from the summation of effects from a broad variety of geologic sources, especially those of different depths. Separation of the residual anomaly from the regional field is the most simple case of the vertical separation. If the anomaly due to a layer of specific depth can be separated or the depth of the separated layer can be quantitatively determined, it may deserve the separation-sounding. We suggest a wavelength filter whose cutoff frequency is determined by log-power spectrum analysis, as a separation-sounding filter. We applied this filter both to synthetic and real gravity data acquired at Heunghae area, and compared the results with those of Jacobsen's upward continuation filter. These showed that the proposed separation-sounding filter could be a useful tool for interpretation of the vertical geologic structure by stripping the gravity effects of geologic sources down to the desired depth.

• Geophysics and Geophysical Exploration
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• v.13 no.2
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• pp.169-174
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• 2010

We developed a precise terrain correction program using triangular element method (TEM) for microgravity data processing. TEM calculates gravity attraction of arbitrary polyhedra whose surface is patched by triangles. We showed that TEM can calculate more precise terrain effect than conventional rectangular prism method. We tested the accuracy of TEM on the cone model which has analytic solution. Also, we tested the accuracy of TEM on the slope model, this results showed that there are big differences calculated by TEM and rectangular prsim method (RPM) on slope model. The developed terrain correction program was applied on the gravity data on the southern area near sea shore of Korean peninsula, calculated terrain effect very precisely.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 2005.05a
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• pp.203-208
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• 2005

We have performed magnetotelluric (MT) surveys to investigate the deep crustal structure of Gyeongsang basin. The MT data were collected in the frequency range from 0.00042 to 320Hz along a profile across the Gyeongsang basin, and 2-D inversion was carried out to interpret the geoelectrical structure. We also extracted gravity data around the MT profile from KIGAM database and calculated the density inversion to compare with the geoelectrical structure. The results obtained are good agreement with geological distribution and indicate contrasts of physical properties of sedimentary rock, igneous rock and metamorphic rock.

• 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.

• 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.

• Geophysics and Geophysical Exploration
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• v.14 no.1
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• pp.88-97
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• 2011

We present a method for modelling the terrain response of gravity gradiometry surveys utilising an adaptive quadtree mesh discretization. The data- and terrain-dependent method is tailored to provide rapid and accurate terrain corrections for draped and barometric airborne surveys. The surface used in the modelling of the terrain effect for each datum is discretized automatically to the largest cell size that will yield the desired accuracy, resulting in much faster modelling than full-resolution calculations. The largest cell sizes within the model occur in areas of minimal terrain variation and at large distances away from the datum location. We show synthetic and field examples for proof of concept. In the presented field example, the adaptive quadtree method reduces the computational cost by performing 351 times fewer calculations than the full model would require while retaining an accuracy of one E$\"{o}$tv$\"{o}$s for the gradient data. The method is also used for the terrain correction of the gravity field and performed 310 times faster compared with a calculation of the full digital elevation model.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 2004.06a
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• pp.70-76
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• 2004