最小二乘配置中两种局部协方差函数的比较

在分析Moritz和Tscherning/Rapp两种协方差函数模型技术特点基础上,利用EGM2008模型计算的局部重力异常数据,分别采用基于Moritz和Tscherning/Rapp协方差函数的最小二乘配置法计算了大地水准面高,以分析两种协方差函数模型的适用性和可靠性。实验结果表明:Tscherning/Rapp协方差函数模型要优于Moritz协方差函数。     

大地水准面高的计算及其在海底地形反演中的应用

为充分挖掘海洋重力数据在反演海底地形中的应用潜力,尝试探索利用大地水准面高反演海底地形的技术途径,并以夏威夷—皇帝海山链拐点所在海区作为反演试验区进行验证。首先采用Belikov列推法计算伴随(缔和)勒让德函数,利用EIGEN-6C4地球重力场模型解算获取了分辨率为1'的大地水准面高格网数值模型;然后通过综合分析反演比例函数和转换函数特点、研究海区大地水准面高与海底地形的相干特性以及大地水准面高本身尺度特征,获得了利用大地水准面高反演海底地形的频段范围;最终以试验海区大地水准面高为数据输入,构建了相应的海底地形模型(BNT模型),并与ETOPO1等海深模型进行比对分析。试验结果表明:BNT模型检核差值在一倍均方差范围检核点数量占比70.60%,相比正态分布更加集中;BNT模型检核精度低于ETOPO1等海深模型;海深模型检核精度随着水深增加不断提升,水深小于1 000 m时,海深模型相对误差出现较大发散现象;计算海域ETOPO1模型精度最高,GEBCO模型和DTU10模型检核精度相当。     

功率谱密度函数的构建及在重力场元计算中的应用

应用输入输出法逼近局部重力场的关键在于构建有效反映局部重力场特征的功率谱密度函数模型、利用"间接法",基于Moritz协方差模型、Tscherning/Rapp协方差模型和Moritz两分量模型分别构建对应的功率谱密度函数模型,并采用非线性最小二乘法在EGM2008模型的基础上拟合了模型系数。拟合结果表明:在2倍相关长度的相关距离内,Moritz两分量模型求得的理论协方差值与经验协方差值的符合度最好。设计了以EGM2008模型重力异常为基础数据,计算大地水准面高的仿真实验。结果表明:三种模型中,Moritz两分量模型的计算结果精度最高,同传统Stokes方法的计算结果精度相当,与拟合的理论协方差曲线图所反映的结果一致。     

测量系统差对大地水准面精度影响分析

从边值理论出发,推导了顾及Stokes核函数改化的观测值系统误差传播公式,基于超高阶重力场模型设计了仿真试验,以定量分析顾及核函数改化的重力异常系统差对大地水准面计算精度影响。仿真试验结果表明,重力异常系统差对大地水准面的影响表现为系统性特征,顾及核函数改化的Stokes积分公式能显著改进大地水准面计算精度,即使重力异常系统误差达3 mGal,大地水准面精度也优于1 cm,这些成果将为大地水准面精化工程的方案优化和质量评估提供有益参考。     

用T/P测高数据反求海域重力异常

本文以反Stokes公式为数学模型,应用由T/P测高数据计算的大地水准面高反演了海洋平均重力异常,并与船测平均重力异常和OSU91A位模型计算的平均重力异常进行了比以分析,得出了一些有益的结论。     

利用卫星测高垂线偏差计算其他重力场元的特性分析

利用卫星测高技术确定海洋重力场,垂线偏差数据作为导出观测量在实际工作中被普遍采用。利用物理大地测量边值问题的定义以及扰动位在球面边界条件下的解,给出了由垂线偏差计算大地水准面高、重力异常和扰动重力的公式。分析了不同积分计算公式在重力场阶谱表达形式下对垂线偏差误差的抑制作用,也分析了不同积分核函数的变化特性,得出基本结论:在利用卫星测高数据求解海洋重力场时,当以格网化海面垂线偏差数据计算重力场参数时,求解的大地水准面高的有效性和稳定性优于重力异常和扰动重力。     

无控制岛礁高程的确定

通过对EGM96、WDM94和GFZ重力场模型计算的测区重力(似)大地水准面的比较,选取最适合测区的重力场模型。并利用所选重力场模型,用移去-恢复的方法计算各控制点和待定点的大地水准面高;根据GPS/水准点高程异常数据计算其改正数,按照距离倒数加权内插法将改正数传递到待定点,由于待定点的大地高、模型大地水准面高已知,进而可以求得其高程。     

输入—输出系统理论在重力场扰动场元推估中的应用分析

研究了输入—输出系统理论用于扰动场元推估的一般形式,以重力异常推估大地水准面为例,推导了双输入—单输出系统用于重力场推估的具体形式。通过实际算例表明：输入—输出系统在推估效果上等效于最小二乘配置,利用局部重力异常推估大地水准面的精度在0.4m左右。     

沿海地区似大地水准面精化探讨

在GPS／水准网点的基础上,利用重力资料确定网区的高程异常走向,再利用各点的大地高和正常高求得高程异常,借此精确确定沿海地区局部的似大地水准面。     

基于EGM2008模型的近海高程传递方法研究

研究了基于EGM2008大地水准面模型的高程传递原理,通过青岛地区已知控制点数据计算得到EGM2008大地水准面模型与我国大地水准面差距,利用EGM2008模型计算高程异常的方法,结合GNSS技术实现高程传递。利用青岛市C级GNSS控制网数据,基于EGM2008模型,采用3种不同的拟合方法,建立了区域高程异常残差场,反演高程异常值与已知控制点高程异常值进行比对。利用青岛市D级GNSS点的数据对构建的格网模型的精度进行检核。结果表明:EGM2008大地水准面模型与我国的大地水准面存在22 cm左右的偏差;基于EGM2008模型的高程传递精度可达厘米级,可用于近海高程传递,几种拟合方法精度相当。