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利用卫星重力梯度测量数据恢复地球重力场的理论与方法

继GPS测量技术之后,卫星重力测量技术研究的进步是测量学界又一次具有革命性发展。而我国在此领域还存在较大差距,为此我们必须对卫星重力测量技术进行基础性研究。本文主要研究利用星载重力梯度仪观测数据恢复地球重力场的理论、方法和实用解算模型。首先系统地论述了卫星重力梯度测量的基本原理、特点,以及和主要误差源等基础理论。进一步研究了地球重力梯度的物理属性,对其空间变化和频谱分布进行估算,获取重力梯度测量的频谱敏感范围,对指导卫星重力计划的制定有重大意义。依据地球引力位球谐展开,推导了重力梯度张量的径向归算改正公式,并给出改正误差估算模型。并深入研究了利用卫星重力梯度张量求解扰动位系数的球谐分析方法,导出了实用解算数学模型。给出了迭代最小二乘方法的数学模型和解算途径。利用引力位的协方差函数导出了位系数与引力位二阶导数的协方差函数模型,并推导出最小二乘配置方法的实用解算公式。最后,以本文建立的数学模型为基础,进行了模拟试算和结果分析,获得了  (本文共80页) 本文目录 | 阅读全文>>

长安大学
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GOCE观测数据确定地球重力场的理论与方法研究

地球重力场的研究和探讨一直以来都是大地测量学研究的热点,国际上把卫星重力梯度测量技术(SGG)认为是现今恢复地球重力场的最有效手段之一。恢复高精度、高分辨率地球重力场模型离不开高质量的重力梯度测量数据和相关计算模型,本文在跟踪ESA公布的最新GOCE重力场模型基础上,结合GOCE卫星相关研究最新成果,系统研究了从GOCE重力梯度测量数据的预处理、恢复重力场的解算模型等相关技术以及GOCE重力场模型在高速铁路中的应用。本文的主要研究工作及结论如下:1.总结了国内外重力梯度测量的研究现状,并分析了当前GOCE重力场模型及其应用中存在的一些问题。2.推导了梯度张量在球坐标系下的表达式及其Legendre函数导数的去奇异性公式;同时给出了卫星重力梯度测量的基本原理。3.为了讨论卫星重力梯度数据预处理相关问题,论文概略介绍了GOCE卫星科学任务计划的内容,在此基础上,讨论了梯度测量误差特征以及时变重力场效应对GOCE重力梯度测量的影响,并...  (本文共117页) 本文目录 | 阅读全文>>

武汉大学
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基于GOCE卫星重力测量技术确定地球重力场的研究

地球重力场研究历来是大地测量学领域的核心任务之一。随着卫星重力测量技术的突破性进展,以及和空间技术、卫星精密定轨技术发展的交叉并进,使得我们以前所未有的精度与分辨率确定地球重力场的精细结构成为可能。卫星跟踪卫星(SST)和卫星重力梯度测量(SGG)被国际上公认为当今获取全球高精度高分辨率地球重力场及其时变信息的最有效技术手段。以CHAMP、GRACE为代表的SST技术使地球重力场模型在中长波部分的精度提高了1~2个量级,而以更高精度(100km分辨率、1cm大地水准面)为目标的GOCE卫星也于2009年3月17日成功发射,它结合了SST-hl和SGG两种技术模式,有望使地球重力场的研究取得更大突破。随着GOCE卫星的成功发射,围绕GOCE数据处理和应用研究将成为今后几年地学研究的热点问题之一。与此同时,国际三大卫星重力计划(CHAMP、GRACE和GOCE)的相继成功实施对我国大地测量学及相关领域的研究既存在机遇又不乏挑战,加紧...  (本文共246页) 本文目录 | 阅读全文>>

武汉大学
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GOCE卫星重力梯度测量数据的预处理研究

地球重力场研究历来是现代大地测量学领域的主要研究任务之一。随着卫星重力探测技术的发展,卫星跟踪卫星技术(SST)和卫星重力梯度测量技术(SGG)被国际上公认为当今获取全球高精度高分辨率地球重力场及其时变信息的最有效技术手段。GOCE卫星已经于2009年3月17日成功发射,利用卫星重力梯度数据确定地球重力场的理论与方法已成为国际大地测量学界研究的热点和趋势。高质量的重力梯度测量数据预处理将为恢复高精度静态地球重力场模型提供数据质量保障,既是卫星重力梯度测量数据处理及应用中的重要环节,也是实现GOCE预期科学目标的关键任务之一。在此研究背景下,本文旨在紧跟国际卫星重力梯度技术的发展步伐,系统研究GOCE卫星重力梯度数据的预处理理论与方法,包括重力梯度观测数据的时变重力场效应改正、粗差探测方法和外部校准方法,研制自主知识产权的卫星重力梯度数据预处理软件,对发展我国卫星重力梯度测量技术具有重要的科学意义和应用价值。本文的主要研究工作及成...  (本文共163页) 本文目录 | 阅读全文>>

武汉大学
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探测地球重力场的卫星重力梯度指标研究与分析

地球重力场信息是重要的测绘地理信息。确定高精度地球重力场是建立全球统一的高程基准、区域性测绘垂直基准的重要基础,是实现高精度测绘应用和服务的重要内容。中、长波大地水准面在地球重力场谱结构中绝对占优(大于95%),全球中、长波段重力场的误差仍然是制约全球高程基准统一和进一步提高大地水准面精度的瓶颈问题。本世纪物理大地测量学研究的主要科学目标是确定厘米级的大地水准面和发展超高阶地球重力场模型,其中的关键问题是需要进一步提高地球重力场以及大地水准面的中、长波分量的准确度,同时尽可能获取更加海量的地球重力场观测信息。卫星重力梯度测量技术作为目前最有价值和应用前景的高效重力探测技术之一,具有全球、快速、低成本、高精度、高分辨率等技术特点,是高效、稳定测定地球重力场中短波精细结构的重要手段。我国已经明确要发展民用卫星重力梯度测量技术,服务测绘基准维护等应用。重力梯度测量卫星系统是一个复杂度高、精度要求高、工艺水平要求高的系统工程。除了需要对...  (本文共147页) 本文目录 | 阅读全文>>

《物探与化探》2020年01期
物探与化探

基于非结构化网格的重力梯度张量反演

由于重力梯度张量是重力位的二阶导数,与传统的重力测量相比,重力梯度张量具有更高的分辨率,并且重力梯度张量具有5个相互独立的分量,包含了更多的地下空间信息和密度信息,因此将重力梯度张量数据应用到反演中可以得到较好的反演结果。非结构化网格具有很强的几何适应性,能够较好地拟合复杂异常体的边界,通过非结构化网格对反演目标区域进行离散,可以降低剖分误差,...  (本文共9页) 阅读全文>>

《Applied Geophysics》2019年04期
Applied Geophysics

基于重加权反演评价重力梯度异常各分量(英文)

重力梯度反演中,了解重力梯度各分量在反演中发挥的作用,从而选择合适的分量组合非常重要。基于前人对重力梯度各分量的信息特征的研究,本文提出了一种重加权反演方法来评价单一重力梯度分量对反演结果分辨率的影响。这种方法仅用到了正则化方程中的拟合函数,并引入深度加权函数克服重...  (本文共17页) 阅读全文>>