重力梯度张量的球谐分析

深入研究了利用卫星重力梯度数据确定地球重量力场模型的球谐分析方法，导出了由重力梯度张量的球函数展开系数确定扰动位球谐系数的实用解算模型。模拟试算结果验证了本算法的有效性和实用性。     

极空白对三类重力梯度边值问题球谐分析解的影响分析

就极空白对三类重力梯度边值问题球谐分析解的影响进行了定性探讨和定量分析,结果表明,基于球面边界的垂直-垂直重力梯度边值问题球谐分析解的零次项、垂直-水平重力梯度边值问题球谐分析解的一次项、水平-水平重力梯度边值问题球谐分析解的二次项受极空白问题的影响最为显著。     

卫星重力梯度数据确定地球重力场的Slepian局部谱分析方法

在引入Slepian局部谱分析方法的基础上,详细分析Slepian函数的数学特性,采用Grünbaum算子提高Slepian方法求解的稳定性和效率,推导卫星重力梯度数据确定地球重力场的Slepian方法表达式。通过仿真分析,就Slepian方法在卫星重力梯度数据确定地球重力位模型中的应用和前景进行分析和讨论。研究表明,Slepian函数在整个球面和球带上具有双正交性,其频谱能量分布特性与卫星轨道的测量特点具有很好的一致性。Slepian低次项系数精度受到极空白影响很小,较之球谐系数低次项明显改善。Slepian方法对大地水准面空间分布恢复精度的直接贡献不明显。     

卫星重力梯度分量的球谐综合

提出关于卫星重力梯度分量球谐综合的新算法，并利用ＷＤＭ９４地球重力场模型试算了中国两个典型地区卫星轨道面上的重力梯度分量，验证了新算法的有效性。     

三、P22 大地测量学

正CH20121317卫星重力梯度数据确定地球重力场的Sle-pian局部谱分析方法=Slepian Localized Spectral Analysis of the Determination of the Earth’s Gravity Field Using Satellite Gravity Gradiometry Data/朱广彬(国家测绘地理信息局卫星测绘应用中心),李建成,文汉江,常晓涛,王正涛,邹贤才//测绘学报.-2012,41(1).-1～7在引入Slepian局部谱分析方法的基础上,详细分析Slepian函数的数学特性,采用Grünbaum算子提高Slepian方法求解的稳定性和效率,推导卫星重力梯度数据确定地球重力场的Slepian方法表达式。通过仿真分析,就Slepian方法在卫星重力梯度数据确定地球重力位模型中的应用和前景进行分析和讨论。研究表明,Slepian函数在整个球面和球带上具有双正交性,其频谱能量分布特性与卫星轨道的测量特点具有很好的一致性。Slepian低次项系数精度受到极空白影响很小,较之球谐系数低次项明显改善。Slepian方法对大地水准面空间分布恢复精度的直接贡献不明显。图6表1参19     

SGG重力场球谐系数正则解的误差估计方法

重力梯度为重力位的二阶导数,可以通过星载梯度仪进行观测。重力场球谐函数系数可以通过正则化方法由重力梯度算出。本文在对正则化方法分析的基础上提出了估计球谐函数系数正则解误差的方法,为我国今后发射重力梯度卫星提供技术准备。     

联合高低卫-卫跟踪和卫星重力梯度数据恢复地球重力场的谱组合法

GOCE采用的高低卫-卫跟踪和卫星重力梯度测量技术在恢复重力场方面各有所长并互为补充,如何有效利用这两类观测数据最优确定地球重力场是GOCE重力场反演的关键问题。本文研究了联合高低卫-卫跟踪和卫星重力梯度数据恢复地球重力场的最小二乘谱组合法,基于球谐分析方法推导并建立了卫星轨道面扰动位T和径向重力梯度Tzz、以及扰动位T和重力梯度分量组合{Tzz-Txx-Tyy}的谱组合计算模型与误差估计公式。数值模拟结果表明,谱组合计算模型可以有效顾及各类数据的精度和频谱特性进行最优联合求解。采用61天GOCE实测数据反演的两个180阶次地球重力场模型WHU_GOCE_SC01S（扰动位和径向重力梯度数据求解）和WHU_GOCE_SC02S（扰动位和重力梯度分量组合数据求解）,结果显示后者精度优于前者,并且它们的整体精度优于GOCE时域解,而与GOCE空域解的精度接近,验证了谱组合法的可行性与有效性。     

全球电离层TEC的轮胎调和分析与预报

将轮胎调和分析引入电离层TEC的模型化过程中,建立了基于轮胎调和分析的电离层TEC球谐系数模型,并对该模型进行详细的验证和分析。结果表明,本文模型计算精度高,系数截断为15阶时,恢复误差全年统计不超过4%,且除南、北极区外球谐模型具有很好的适用性。然后对该模型系数的时间序列特性进行了函数估计：引入逐级余差建模方法,使用趋势函数、功率谱分析、ARMA模型对球谐系数的时间序列进行分析,找出了模型系数时间序列变化的规律,构建了预报模型,实现了基于模型系数的预报,并对预报系数的精度变化问题和系数本身短期预报的数据积累时间进行分析,最终通过TEC的预报,验证了模型的精度。     

由重力场模型快速计算沿轨重力梯度观测值

提出了利用高阶地球重力场模型快速模拟GOCE卫星重力梯度沿轨道观测值的方法.首先,由快速傅立叶变换(fast Fourier transform,FFT)技术快速计算球面格网数据;然后,用球面格网数据内插沿卫星轨道重力梯度观测值.由球谐展开式直接计算的沿轨观测值与内插得到的观测值的比较结果说明,该方法快速有效.     

全张量重力梯度数据的谱表示方法

在文献「１」的基础上,进一步研究全张量重力梯度数据的全局和局部分量的广义球谐谱表示和轨道根数据表示,并给出了广义球谐函数与球谐函数这间的关系,从理论上得到了全张量重力梯度数据的描述方法和由全张量重力梯度网格数据恢复全球重力位谱系数的基本公式,本文对全张量重力梯度数据的谱表示和谱分析所做的工作,对由重力梯度张量的部分分量恢复全球重力位普系数有一定的参考价值。     

利用重力异常信息获取梯度全张量

重力位二阶梯度张量反应了重力异常的空间变化率[1],特别适合于探测或研究局部的小地质体及其细节.本文在地球外部重力场基本理论的基础上,围绕如何利用重力异常信息计算获取重力梯度张量的理论与方法展开了研究.通过实验对比,验证了重力梯度较之于重力异常更能反应细致的局部特征.     

卫星重力测量

确定高精度和高分辨率地球重力场模型是现代大地测量的基本目标之一,卫星重力计划就是基于这一目标实施的。文章简单地评述了卫星重力的发展现状,介绍了三颗专用的重力卫星,给出了卫星重力测量的基本原理,最后比较了几种由重力卫星资料得到的地球重力场模型。     

扰动重力边值问题与实际数据处理的研究

讨论了应用GPS测量重力点的大地高 ,从而获得地面点的扰动重力 (或称纯重力异常 )值这样新的重力边值条件 ,如何从理论与实际上确定重力场的问题。     

陆态网络绝对重力基准的建立及应用

利用陆态网络100个基准站的首期观测数据,建立了基本覆盖我国大陆范围的高精度绝对重力基准,各基准站点值精度均小于5.0μGal/a,为相对重力联测提供了高精度起算基准点,可获得真实的相对重力联测平差结果,避免重复重力观测获得的重力场动态变化图出现畸变。成都基准台重复重力观测获得的重力变化规律表明,汶川地震前长期重力变化率达5.01±0.7μGal/a,如此大的震前重力变化很可能是由于地下物质运移引起的。联合绝对重力和GRACE卫星长期测量数据,根据二者系统偏差确定了武汉地区的地壳沉降速率,为-3.27±0.65mm/a。     

重力均衡与地形波长——兼论均衡理论不适宜于珠峰重力值的推估

150多年来，重力均衡的理论已得到很大的发展，均衡异常与大地水准面差距在地球科学诸多学科中已得到了广泛的应用，各种均衡理论及其相应的重力异常在各种文献中已作了比较和评论；不同波长地形的重力效应，包括短波长的地形不能构成补偿也作了进一步研究。因此，在局部场中不宜用均衡补偿的方法作山区重力点值的推估，而曾经仅用地形（高程）的数据推估珠穆朗玛峰顶上的重力倒是适合的。     

局部地区布格重力异常的计算

概括了空间重力异常和布格重力异常的计算方法,计算了中安第斯山局部地区的空间重力异常、地形改正和布格重力异常,发现了其在海拔较高地区多为负值。     

中国大陆重力场变化及其引起的地球动力学特征

利用中国地壳运动观测网络1998-2000年间绝对重力和相对重力观测资料获得中国大陆重力场空间动态变化结果，分析研究了1998-2000年中国大陆重力场变化及其特征。     

采用弱基准和抗差估计的重力网平差

以沿海某测区绝对重力和相对重力网数据处理为例,详细描述了弱基准重力网平差的方法,绝对重力和相对重力先验权的确定,用抗差等价权来调整相对重力的权、重力仪参数的取舍。结果表明,弱基准能有效地提高整网的精度;抗差估计能有效地探测并降低异常数据的权。重力点平均中误差为13.6×10-8 ms-2,偶然误差检验符合正态分布。     

FG5绝对重力仪及测点3053的绝对重力测量

介绍了FG5型绝对重力仪的历史、设计特点及其重力确定与改正方法,对测点3053进行了绝对重力测量,分析了观测数据和结果,给出了几点实用的建议。     

引力向量及梯度张量在坐标系之间的变换

引力向量和引力梯度张量在局部和全局坐标系间的转换过程是对卫星重力梯度测量进行模拟研究的主要手段和重要步骤。提出了利用计算机符号运算辅助推导该转换过程的新思想。首先通过对该过程进行分析,指出其运算繁琐复杂;然后通过对理论推导过程的分解,确定了引力向量和引力梯度张量在局部和全局坐标系之间转换的各关键步骤;并借助于计算机符号运算实现了这一转换过程的计算机推演,成功地得到了完整的符号公式结果。所编写的符号推演程序在多台计算机的多种平台上获得了一致的结果。实验结果表明,计算机符号运算对于公式体系繁杂的卫星重力学理论研究来说具有极大的增效作用。