测线稳定距离对航空重力测量的影响

航空重力测量中测线的长度的往往要长于测量区域,测线长出测量区域的长度就是留给航空重力仪必要的稳定距离。以2011年某地区的实际测量数据为例介绍了稳定距离对航空重力测量的精度的影响,数据处理结果表明,在平稳的气象条件下稳定距离不够则其交叉点重力异常不符值抗差后可以达到±12.0648mGal,交叉点重力异常不符值均值可以达到±16.9091mGal。     

垂线偏差对CHZ-Ⅱ重力仪稳定平台姿态精度的影响

为研究重力垂线偏差对CHZ-Ⅱ重力仪稳定平台水平姿态精度的影响,建立了包含重力扰动的平台惯导系统的组合导航模型,通过能观性分析,给出了平台水平姿态角的极限精度,分析了出测前基点比对、测线作业、收测后基点比对3个阶段中垂线偏差对平台水平姿态精度的影响,并对是否进行垂线偏差补偿给出了指导性建议。出测前基点比对时,平台水平姿态角精度受当地垂线偏差和加速度计零偏水平分量的综合影响,要根据垂线偏差的方向决定是否进行垂线偏差补偿;测量作业中和收测后基点比对时,平台水平姿态角精度只受平台所在地垂线偏差影响,补偿垂线偏差能够提高稳定平台的水平姿态精度。仿真结果与理论分析一致。     

航空和地面重力测量数据的一体化处理方法

在三维经典扰动位协方差模型基础上,推导获得局部重力异常协方差模型、局部扰动重力协方差模型,以及扰动重力和重力异常的互协方差模型,这3个模型在忽略小项后是一致的,即航空扰动重力数据与地面重力异常数据的联合处理采用一个模型即可,大大简化了处理流程.以最小二乘配置理论及本文推导的协方差模型为基础,构建了航空扰动重力测线数据与地面重力异常数据一体化处理的具体方法,利用该方法可推估地面待求点的重力异常数据,且处理过程自动完成了航空扰动重力数据的向下延拓,同时也大大削弱了航空数据中存在的系统偏差影响.在某试验区开展了一体化处理试验,结果表明,采用一体化处理得到的重力异常数据比单独使用5'分辨率航空重力数据推估获得的数据精度提高2.4 mGal,比单独使用2.5'分辨率地面重力数据推估获得的数据精度提高1.2 mGal.     

航空重力测量副测线间距对测量精度的影响

计算了山区和平坦地区2种不同类型的航空重力测量数据在设置不同副测线间距时对测量精度的影响,计算结果表明:适当放宽副测线间距对航空重力测量精度无明显损失,仍可满足《航空重力测量作业规范》中对航空重力测量的精度要求,结论对航空重力测量作业生产具有一定的参考价值。     

顾及误差频谱特性的CHZ重力仪航空应用研究

给出了航空重力测量误差频域分析的方法,利用功率谱密度从频域分析了航空标量重力测量系统恢复重力场的能力及影响因素。介绍了CHZ重力仪的主要特点,并利用实测空中重力异常数据及机载GPS动态加速度数据,结合航空重力测量的频谱范围,分析了CHZ重力仪在不同阻尼系数下的动态性能。计算结果表明,采用合适的阻尼系数,CHZ重力仪能够被用于固定翼飞机的航空重力测量。     

航空重力向上延拓的外部精度评估

分别采用基于梯度、基于泊松积分和基于快速傅里叶变换（FFT）的地面重力向上延拓方案,并提出交叉检验方法估计地面重力数据误差及其空中误差传播,对毛乌素测区GT-2A航空重力测量系统采集的空中测线数据进行外符合精度评价。对比结果表明：地面重力格网插值误差和代表性误差对空中点的影响达到0.66~0.92 mGal（1 Gal=1×10^-2 m/s²）,航空重力数据误差估计必须扣除这一影响;基于泊松积分和基于FFT的地面重力向上延拓方法能够客观评价航空重力观测值的外符合精度,二者表现相当;扣除地面重力误差影响后,在包含残余边界效应的情况下,毛乌素测区GT-2A航空重力空中测线重力扰动的外符合精度优于1.42 mGal。     

航空重力测量中基准站与测线的距离对精度的影响

简要介绍了航空重力测量中基准站的布设原则,结合2010年某地区的实际测量数据分析了基准站与测线的距离对航空重力测量的精度的影响。实际数据验证表明,基准站距离测线360km时,其交叉点重力异常不符值标准差可以达到±2．0816mGal,其精度符合规范要求,所以在GPS基准站布设困难的地区,可以依据测区的具体情况适当地放宽GPS的布设位置和距离。     

三、P22 大地测量学

CH991720 航空重力测量中数字滤波器的设计与应用/李珊珊(郑州测绘学院)∥解放军测绘学院学报.—1999,16(2).—83～85,89如何由 GPS 测量数据获得高精度的垂直扰动加速度,从而从整个重力仪的输出中分离出地球重力场信息,是保证亳伽级航空重力测量顺利实施的关键。由 DGPS 测定的高程或速度取二阶或一阶微分导出飞机的垂直扰动加速度是一个滤波过程。根据航空重力测量的要求,以及滤波器的     

LaCoste & Romberg航空重力仪的零点漂移

概述LaCoste&Romberg(L&R)航空重力仪零点漂移的计算方法。以连续48天的实验室观测数据分析SA-1航空重力仪零点漂移的特点,以野外实测数据计算SA-1和SA-2两套航空重力仪的零点漂移。最后,简要给出航空重力测量数据处理中零点漂移的顾及方法。     

波罗的海高精度海洋重力测量数据处理与分析

海洋重力测量是海洋地区获取高精度、高分辨率地球重力场信息的重要技术方法。研究了波罗的海地区海洋重力测量数据的处理方法,利用测线交叉点处重力测量观测值建立的漂移函数有效减小了重力仪漂移异常的影响,其测量精度达到了0.5 mGal。2017年,海空重力仪Chekan-AM更新以后,其测量稳定性有了显著提高。数据处理结果表明,搭载在常规科考船DENEB的海洋重力测量精度为0.2 mGal,而首次搭载在渡轮URD的海洋重力测量精度为0.6 mGal。根据波罗的海地区局部大地水准面构建的初步结果,证明了获取的海洋重力测量数据对填补数据空白、检测老旧数据以及提高大地水准面精度等方面具有重要作用,研究结果为未来波罗的海地区建立高精度的统一大地水准面提供了数据基础和技术支持。     

Downward continuation and geoid determination based on band-limited airborne gravity data

 The downward continuation of the harmonic disturbing gravity potential, derived at flight level from discrete observations of airborne gravity by the spherical Hotine integral, to the geoid is discussed. The initial-boundary-value approach, based on both the direct and inverse solution to Dirichlet's problem of potential theory, is used. Evaluation of the discretized Fredholm integral equation of the first kind and its inverse is numerically tested using synthetic airborne gravity data. Characteristics of the synthetic gravity data correspond to typical airborne data used for geoid determination today and in the foreseeable future: discrete gravity observations at a mean flight height of 2 to 6 km above mean sea level with minimum spatial resolution of 2.5 arcmin and a noise level of 1.5 mGal. Numerical results for both approaches are presented and discussed. The direct approach can successfully be used for the downward continuation of airborne potential without any numerical instabilities associated with the inverse approach. In addition to these two-step approaches, a one-step procedure is also discussed. This procedure is based on a direct relationship between gravity disturbances at flight level and the disturbing gravity potential at sea level. This procedure provided the best results in terms of accuracy, stability and numerical efficiency. As a general result, numerically stable downward continuation of airborne gravity data can be seen as another advantage of airborne gravimetry in the field of geoid determination. Received: 6 June 2001 / Accepted: 3 January 2002     

顾及地形效应的地面重力向上延拓模型分析与检验

重力向上延拓在外部重力场逼近和航空重力测量数据质量评估中具有重要应用。本文深入分析研究了6种向上延拓计算模型的技术特点和适用条件,提出了应用超高阶位模型加地形改正、点质量方法结合移去-恢复技术实现“先向下后向上延拓”计算的实施策略,探讨了计算过程特别是前端向下延拓过程的稳定性问题。通过实际数值计算,定量评估了地形质量对不同高度向上延拓结果的影响,对比分析了不同向上延拓模型顾及地形效应的实际效果,同时对向上延拓模型计算精度进行了估计。在地形变化比较激烈的山区,地形质量对向上延拓结果的影响最大可达几十个mGal（10-5m·s-2）,当计算高度为10 km时,该项影响超过3 mGal;向上延拓计算模型误差（不含数据误差影响）一般不超过1 mGal;基于超高阶位模型和地形改正信息实施向下延拓过渡的布阿桑（Poisson）积分向上延拓模型,具有计算过程简便、计算结果稳定可靠等优点。     

顾及地形效应的重力向下延拓模型分析与检验

向下延拓是航空重力测量数据实际应用中必不可少的技术环节。向下延拓属于不适定反问题,其解算过程具有较大的不确定性,故该问题一直是大地测量领域国内外学者的研究热点。本文深入分析研究了当前国内外最具代表性的3种向下延拓计算模型的技术特点和适用条件,提出了应用超高阶位模型、局部地形改正和移去—恢复技术顾及地形效应,以及位场延拓结果球面化曲面的工程化方法,重点探讨了计算模型的稳定性及数据观测误差对延拓计算结果的影响。通过理论分析、数值仿真和实测数据计算等手段,定量评估了不同向下延拓模型的解算精度及其可靠性。其主要结论是:传统逆Poisson积分模型解严重受制于输入数据观测噪声的干扰,在现有作业条件下,该模型至多只能用于1km以下高度的延拓解算;频谱截断积分和位模型加地改两种延拓新模型具有良好的计算稳定性,完全适用于2′分辨率和5km飞行高度条件下的航空重力测量数据向下延拓解算,其延拓计算精度可达2×10~(-5) m/s~2,可满足各方面实际应用需求。     

海空重力测量及应用技术研究若干进展

总结分析评述了海军重力研究团队在海空重力测量及应用技术研究领域取得的一些有理论意义和实用价值的研究成果,主要涵盖需求论证与顶层设计、观测数据归算与精度评估、测量误差分析处理与分离补偿、地表观测重力向上延拓、航空观测重力向下延拓、海域重力数据模型构建、地球外部重力场逼近和大地水准面精化等8个研究方向,重点从各项关键技术的研究背景、研究思路、难点突破、成果应用前景等几个方面进行了分析和总结,回答了该研究领域涉及理论方法和工程应用的一系列科学问题,为该领域未来发展提供借鉴和参考。     

联合使用位模型和地形信息的陆区航空重力向下延拓方法

为了规避传统逆Poisson积分向下延拓解算过程的不适定性问题,借鉴导航定位中的"差分"概念,利用超高阶位模型直接计算海域航空重力测量向下延拓改正数的方法。本文在此基础上提出联合使用重力位模型和地形高数据,计算陆部航空重力向下延拓总改正数的改进方案,以飞行高度面与地面对应点的位模型差分信息表征总改正数的中长波分量,以相对应的局部地形改正差分修正量表征总改正数的中高频成分,从而实现航空重力数据点对点向地面的全频段延拓。在地形变化不同区域,联合使用EGM2008位模型、地面实测重力和高分辨率高程数据进行了实际数值计算和精度评估,验证了该方法的有效性。     

Cross-Coupling Correction for LaCoste ＆ Romberg Airborne Gravimeter

Abstract The cross-coupling corrections for the LaCoste ＆ Romberg airborne gravimeter are computed as a linear combination of 5 so-called cross-coupling monitors. The weight factors （coefficients） determined from marine gravity data by the factory are obviously not optimal for airborne application. These coefficients are recalibrated by minimizing the difference between airborne data and upward continued surface data （external calibration） and by minimizing the errors at line crossings （internal calibration） respectively. An integrating method to recalibrate the above-mentioned coefficients and the beam scale factor simultaneously is also presented. Experimental results show that the systemic errors in the airborne gravity anomalies can be greatly reduced by using any of the recalibrated coefficients. For example, the systemic error is reduced from 4.8 mGal to 1.8 mGal in Datong test.     

航空重力测量数据向下延拓的改进Poisson积分迭代法

目前,航空重力测量是快速获取陆地和近海区域高精度、高分辨率重力场信息的非常有效的技术手段,向下延拓则是其数据处理中的关键环节,直接影响到测量结果的进一步应用。本文在对传统最小二乘法、改进最小二乘法、Tikhonov正则化法等延拓模型进行数值分析的基础上,根据调和函数的基本特性,提出并建立了Poisson积分迭代法和改进Poisson积分迭代法延拓模型。实测航空和地面重力测量数据的试验结果表明,本文新建的Poisson积分迭代法和改进Poisson积分迭代法延拓模型精度相当,比传统最小二乘法延拓模型精度提高了15.26 mGal,比改进最小二乘法延拓模型精度提高了0.21 mGal,比Tikhonov正则化法延拓模型精度略低0.13 mGal,从而证明了本文所建模型的正确性和有效性。     

重力场对飞行器制导的影响及海洋重力测线布设

重点围绕远程飞行器飞行轨道控制保障需求,开展了空中扰动引力计算和地面重力异常测量精度指标及海洋重力测量测线布设方案的分析与论证。首先通过解析和简化飞行器导航误差解表达式,定量估计了地球重力场对远程飞行器飞行轨迹的影响,并以一定量值的落点偏差为限定指标,研究论证了空中扰动引力的计算精度要求。在此基础上,通过对地面重力异常截断误差及数据传播误差的估计和分析,研究确定了地面/海面网格平均重力异常的观测分辨率和计算精度指标。以此为依据,提出了相对应的海洋重力测量测线布设方案,并通过数值计算验证了所提方案的合理性和有效性。