全球垂直基准网的建立方法

论述了联合多种数据建立全球垂直基准网的方法和意义，论证了联合卫星摄动重力场模型，地面重力数据，地面重力扰动，卫星测高数据建立全球垂直基准网的新方法，提出了采用视重力场参数为非随机量的确定性解法，用这种方法获得的全球垂直网的精度可望比靠海洋潮汐测量联接的全球“水准网”高一个量级。     

2013年度执行情况报告

高程基准作为国家重要基础设施,其现代化的核心是用数字化高程基准模型,取代用高程控制水准网作为国家高程基准的传统模式,以及实现用卫星定位技术测定海拔高,满足我国社会经济快速发展对国家高程基准现代化的迫切需求。项目针对我国高程基准现代化的需求,紧紧围绕课题的八个任务进行研究:GRACE和GOCE重力卫星数据产品的预处理、全球近海区域卫星测高数据处理、重力场调和分析理论与超高阶全球重力场模型的构建、多类重力场信息融合处理理论与高分辨率格网垂线偏差的精密确定方法、高分辨率高精度全球海面高模型的构建、我国厘米级(似)大地水准面模型的构建、全球高程基准与我国高程基准差的确定、陆海高程/深度基准统一计算方法展开研究。在课题实施的第一年度,完成的研究内容成果包括:确定了更适合我国的2160阶次的超高阶地球重力场模型;初步开展了重力垂线偏差方法的研究,提出了基于重力异常和地形的现代重力边值问题实用解式的改进模型;基于GOCE观测数据确定了一个与国际同类模型精度相当的220阶次的卫星重力模型GOWHU01S;分析了近海测高数据的误差,制定了测高数据编辑准则;确定了2′×2′中国近海及邻海海域平均海平面高模型,精度与国际同类模型相当;采用Stokes-Helmert方法确定了2′×2′中国重力和1985国家高程基准似大地水准面数值模型(CNGG2011),模型全国的精度为12.6 cm;在GRS80框架下,计算了与全球平均海面最佳弥合的大地水准面位常数为,为全球高程基准统一奠定了基础;对陆海高程基准统一方法开展了研究,搜集到了陆海高程/深度基准所需的验潮站等观测资料。此外,项目组成员发表了论文11篇,指导毕业研究生9人,完成年课题第一年度的研究任务与目标。     

应用CHAMP卫星轨道和加速度数据恢复地球重力场

介绍了重力卫星CHAMP,GRACE,GOCE和利用卫星观测数据解算地球重力场的方法以及加速度数据的处理方法,探讨了基于能量守恒方法恢复地球重力场模型的原理.将基于能量守恒方法利用CHAMP卫星星历数据恢复的地球重力场模型与EGM 96重力场模型进行比较,结果验证了CHAMP卫星对地球中、长波重力场的敏感性,以及能量守恒方法恢复低阶地球重力场位系数的有效性.     

云南省重力基本网的设计及其精度状况的分析

地球重力场作为地球本身的一种特性,是大地测量重要的研究对象,而国家重力基准网提供重力测量基准和尺度,是一切重力测量的基础。高精度的国家重力基准网在研究地球重力场、空间技术、地球动力学、海洋开发、地质勘探、地震预报和国防建设等方面都发挥着重要的作用。通过对云南省重力基本网的设计,采用等权精度评定以及加权精度评定的方法对其进行精度分析,并分析2种精度评定的方法的使用范围。     

低轨重力卫星现状及其重力场模型精度分析

文章介绍了低轨重力卫星探测理论及技术的发展,目前已经发射的低轨卫星CHAMP、GRACE、GOCE的状况,以及各重力卫星的搭载、主要探测应用目标。介绍了地球重力场模型的发展,并介绍了利用已有的低轨重力卫星数据反演的重力场模型,对部分低轨重力卫星所获取的重力场模型的精度进行了分析。我们认为低轨重力技术还有很大的发展空间,低轨重力卫星重力场模型高阶项的系数阶方差是逐渐增大的,其精度有限,低阶的位系数精度是比较可靠的。而在南北极地区,应用高阶次的球谐系数是可行的。     

高分辨率重力数据改进区域高阶重力场模型

研究如何从有限的数据改进现有的全球重力场模型,主要讨论了利用剪切法改进高阶模型．并利用中国及周边地区的高分辨率重力数据,求得一个720阶的全球重力场模型,经内外精度检核,它比初始模型更为符合局部的重力场．     

基于激光测距的卫星重力反演方法

<正>1研究背景及意义高精度高时空分辨率地球重力场模型的确定历来是大地测量学及相关地球学科的重要研究课题之一,它在大地水准面精化、全球高程基准统一、全球气候变化、军事航天等方面发挥着巨大作用(宁津生和罗志才,2000;许厚泽等,2012;Rummel et al,2002;李建成等,2003)。重力探测方式经历了从传统的地面重力测量、航空重力测量、地面跟踪卫星轨道摄动、卫星测高一直到目前的卫星重力测量。本世纪发射成功的专用     

基于积分方程正则化的重力异常超定问题解法

地球重力场的观测信息越来越丰富，求稳重力异常的超定模型将具有实用价值，据此给出了基于第一类Fredholm型积分方程离散型解法求解重力异常的超定模型，建立了地面重力、测高数据、重力梯度和垂线偏差求解重力异常的观测方程，并给出求解病态观测方程的正则化算法。     

重力卫星串联编队仿真分析

现有重力卫星任务存在时空分辨率不足、时空混频以及重力场信号各向异性等局限性.分别对重力卫星串联编队的轨道高度、轨道倾角、星间距离等指标进行仿真分析,就重力卫星串联编队星座模式对重力场时空分辨率的影响进行了数值分析.结果表明,卫星轨道高度的选择需要兼顾重力场信号衰减和卫星寿命等因素,以维持在300～400 km为优;轨道倾角选择应充分考虑极空白问题的影响,极空白区大小不宜超过6°;星间距离大于250 km时,重力场精度的提升并不明显,重力卫星串联编队星间距离设为50～100 km为优.重力卫星串联编队星座模式可同时有效提升地球重力场时空分辨率,实现时变重力场的各向同性探测.     

地球卫星重力场模型及其应用研究进展

本文在简述地球重力场模型发展历程的基础上,对地球卫星重力场模型及其应用的研究进展进行综述。第一,回顾了卫星重力测量技术的发展历程,并对CHAMP、GRACE、GOCE和GRACE-FO任务进行了详细介绍。第二,阐述了目前主要的卫星重力反演方法及其改进现状。第三,介绍了目前国际上主要机构反演的地球卫星重力模型,并分别对CHAMP-Only、GRACE-Only和GOCE-Only的系列模型进行对比分析。第四,综述了地球卫星时变重力场场模型的应用研究进展。第五,对钱学森空间技术实验室天空海一体化导航与探测团队在地球卫星重力场模型及其应用的研究进展进行了概述。最后,对未来地球卫星重力场模型研究进行了展望,提出了研究建议。     

分形拟合理论在沉积地层密度建模中的应用

将复杂表面的分形插值重建技术应用于地下底层密度建模，以某油田29口钻井在不同深度平面上岩芯密度的实际测量值作为原始数据，从2000～3000m深度上每隔50m作为一个深度层面，建立了这一深度空间内沉积地层的密度模型。该模型为建立重力场模型提供了初始模型和密度空间约束的对比性研究，同时也为特殊岩性体进行基于地址-物理模型的位场参数成像和刻划能力研究提供了可靠的基本模型。     

长距离高精度GPS跨障碍高程传递的进一步研究

基于垂线偏差与高程基准无关的性质,由GPS水准实施垂线偏差的低通滤波,并精确估计其二次变化率,最终实现无重力数据的长距离、高精度跨障碍高程传递.对新方法的滤波及拟合过程进行数值分析,并将其截断误差转换为频域表达形式,再通过球谐函数建立代表误差与重力场阶方差的关系式.考虑到局部重力场的高频甚高频差异,根据GraaffHunfer经验公式和不同地形类别的代表误差统计值,将Tscherning-Rapp模型改造为区域阶方差模型,以精确估计具体地形条件下的代表误差.杭州湾大桥跨海高程控制测量的实验结果与模拟分析一致:31 km跨海高程传递成果与独立的一等几何水准比较,最大较差19mm,优于二等几何水准精度.     

基于似单差法的井筒沉降监测试验与结果分析

为监测地下煤炭开采对某矿工业广场内主、副井筒的影响,布设了由54个监测点和2个基准点组成的监测网。监测网的基准时段测量采用静态GPS相对定位技术和三等几何水准,以此作为沉降监测基础;监测时段外业观测方法与基准时段的相同,但沉降量采用以似单差法为理论的GQuickS软件进行解算,并与几何水准测得的沉降量进行比对分析,结果表明,采用似单差法进行沉降监测可达到三等水准监测的要求。     

GPS大坝变形监测网数据处理模型

考虑到GPS大坝变形监测网的特殊性，提出了以站心地平坐标系为参考坐标系的GPS大坝三维变形监测网的数据处理模型；提出了应用模糊数学中的聚类分析方法对拟稳点（或固定基准点）的相对稳定性进行检验的数学模型；提出了平差采用拟稳平差的方法．用VB语言开发了GPS大坝三维变形监测网的数据处理软件系统，并对某大坝GPS变形监测网的三期观测数据进行了平差计算，其结果表明，所提出的数学模型更适合于GPS大坝变形监测网的数据处理．     

基于Cryosat2与船载重力测量数据反演我国近海海域重力异常

基于Cryosat-2三年半的卫星测高GDR(geophysical data records)数据,使用海面高梯度,依据最小二乘配置方法得到了南海部分海域垂线偏差格网,结合移去-恢复技术采用逆Vening-Meinesz的球面一维傅里叶变换算法快速计算我国近海海域测高重力异常CASM_GRA.与船载重力测量数据融合后,重力场精度在2.75~5.38mgal之间,平均偏差在-0.21~0.45mgal之间.与DTU13重力场模型相比,平均值最大改进为12.98mgal,标准差最大降幅近3.40mgal.与Sandwell V23.1模型相比,平均值最大改进为13.58 mgal,标准差最大降幅为1.09mgal.     

应用经验正交函数分析方法研究地球重力场时变特征

利用Grace(Gravity Recovery And Climate Experiment)106个月连续重力异常数据,基于经验正交函数分析方法,分析了重力异常时变特征,得出了地球重力场时变信号主要起源于海水质量的移动,位于南纬40°与北纬40°带之间的结论.     

基于深度加权的重力梯度数据联合相关成像反演

针对矿产勘查中相关成像反演存在的纵向分辨率较低的问题，提出了一种基于深度加权的重力梯度数据相关成像反演方法.通过联合多个重力梯度分量、引入基于先验信息的深度加权函数与地下空间分区加权等方法，提高反演的纵向空间分辨率.在数据试验中，利用立方体组合模型证实了提出的方法能够准确反演出目标体的空间位置，计算的密度数值范围与理论模型基本一致，且方法具有一定的抗噪能力.将反演应用于美国文顿盐丘地区的实测重力梯度数据，结果显示出的盖岩位置与已知地质资料相符，证明了本文方法具有可行性和实用性.     

整体波场延拓法基准面校正

提出了一种新的近地表问题解决方法——整体波场延拓法基准面校正(WEDD)。借助地震理论中的互换原理和观测面沉降概念,在基准面校正过程中将炮点和检波点的处理统一起来,并利用炮点-全偏移距域双平方根算子实现波场的单域整体延拓,最后提取目标深度的波场值完成参考面的重新定义。模型试算结果表明了WEDD方法的有效性。