利用GOCE卫星观测数据反演地球重力场模型

利用GOCE卫星约6个月的重力梯度数据和约1 a的几何轨道数据,联合解算250阶次的地球重力场模型TJGOCE01。GOCE重力梯度数据的低频误差采用ⅡR数字滤波器处理,粗差采用阀值法和移动窗口阀值法组合探测与剔除。直接在梯度仪坐标系中建立GOCE卫星的重力梯度观测方程,采用改进的短弧边值法建立几何轨道观测方程。两类观测值的权根据其先验精度确定,采用Kaula规则约束的正则化方法解算法方程。解算的TJGOCE01模型相对于EIGEN6C2模型在250阶次的大地水准面误差和大地水准面累积误差分别为19.4 mm和177.9 mm。北美地区GPS水准观测数据的检验结果表明,TJGOCE01模型的中误差为0.544 m,略优于欧空局公布的同阶次的第二代时域法和空域法解算的GOCE重力场模型。     

基于Gauss-Listing大地水准面定义的地球重力场模型评价方法

提出一种基于Gauss-Listing大地水准面经典定义的地球重力场模型评价方法。该方法依据经典大地水准面为重力等位面的特性,选取某大地水准面为参考面,计算不同地球重力场模型在该参考面上的重力位标准差,以此作为不同模型相对优劣的评价指标。利用该方法对不同地球重力场模型以及同一重力场模型在不同区域的精度进行评价,结果表明,EGM96模型、 OSU91A模型的大地水准面精度分别为±11.1 cm、±14.3 cm,EGM2008模型、EIGEN-6C4模型分别为±8.8 cm、±8.9 cm,说明后2个模型的精度相当,且优于前2个模型。该模型评价方法的研究结果显示,对于某全球大地水准面,EGM2008模型和EIGEN-6C4模型的大地水准面精度分别为±11.3 cm和±14.1 cm,即在cm级精度上EGM2008模型略优。     

利用半自由点质量模型拟合局部（似）大地水准面

为提高GPS/水准法拟合（似）大地水准面的精度,基于重力场等效逼近理论,建立一种半自由点质量模型。顾及相邻点之间的关系并结合高程异常与扰动位之间解析式的特殊性,提出确定模型参数（埋深和大小）的迭代算法,通过拟合点下方多个不同埋深质点实现重力场元的多频段拟合,并利用不同条件的实验数据进行拟合实验。结果表明,利用该模型进行（似）大地水准面拟合是可行的,其精度较传统的Kriging/Co-Kriging法高。     

利用Wenzel加权谱组合法拓展GOCE重力场模型

根据GOCE和EGM08重力场模型的频谱互补性,利用Wenzel加权谱组合法构建了GOCE和EGM08的组合重力场模型。累积大地水准面误差表明,组合重力场模型具有明显的优势。美国实测GPS/水准检验结果表明,Dir4+EGM08的组合模型精度最高,比EGM08模型精度提高了8%。     

重力数据误差对大地水准面模型建立的影响

基于Stokes理论建立的大地水准面模型,其精度受重力数据误差,即重力数据分辨率、精度以及积分范围的影响。针对这一问题,通过重力场谱特征分析,给出不同地形区域重力数据分辨率以及积分半径造成的大地水准面高频截断误差的量级大小,计算平均重力异常误差对大地水准面建模精度的影响。研究成果对不同地形区域cm级大地水准面模型的建立具有理论与指导意义。     

湖南省似大地水准面2017模型及精度分析

利用近7万个湖南及邻近省份重力观测数据、502个GNSS/水准控制点及数字高程模型,以EIGEN-6C4全球重力场模型作参考重力场,采用顾及地球曲率影响的各类地形质量位及引力的第二类Helmert凝集法严密算法,利用高分辨率地形数据恢复甚短波扰动重力场,确定空间分辨率2′×2′的高精度湖南省似大地水准面模型（HNGG2017）。经外部检核,模型整体精度均优于±0.022 m。与历史模型相比,新模型在湖南北部常德汉寿、西南部永州江永等地区精度得到显著改善。     

利用EGM2008+DTM2006.0模型精化区域似大地水准面

由于地球重力场模型存在截断误差,在采用EGM2008模型计算长波高程异常的基础上,将采用DTM2006.0、SRTM模型计算的剩余地形模型(RTM) 高程异常和GPS/水准控制点上的残余高程异常作为短波改正项精化似大地水准面模型,比较研究采用不同积分半径组合得到的RTM高程异常模型精度及计算效率,并利用CGGM2015模型和GPS/水准检核点评价似大地水准面精度,验证结果的正确性。     

基于双精度与四精度的重力场解算精度分析

基于动力学方法比较分析了双精度与四精度模式下重力场模型的解算精度,主要包括缔合勒让德函数计算、数值积分器及重力场反演结果。结果显示,在勒让德函数计算方面,部分角度在双精度模式下计算至1 900阶以后会出现溢出问题,而在四精度模式下任何角度都满足精度要求,并且计算结果比双精度模式高8个量级。数值积分器Adams预测校正法积分1 d的位置和速度误差,在四精度模式下比在双精度模式下高4个量级。在精密轨道反演重力场计算方面,动力学方法在双精度及四精度模式下反演结果一致,统计其计算至60阶的累计大地水准面误差为1.29×10~(-5 )m,这是因为动力学方法的线性误差相对计算误差而言是主要误差;非线性动力学方法在四精度模式下比在双精度模式下高7个量级,其大地水准面误差分别为8.92×10~(-15) m和8.16×10~(-8) m。     

华北地区大地水准面起伏及其构造意义

利用ＧＰＳ水准对几个重力场模型计算的大地水准面进行了检验。利用ＷＤＭ９４模型编制了华北地区不同阶次的大地水准面起伏图,讨论了大地水准面起伏和该地区构造横向不均匀性的关系。结果显示：华北地区大地水准面由东向西逐渐降低,总体形态和本区地壳厚度呈镜像关系,且具有明显的分区特征;大地水准面的梯度带和本区３种不同地形的分界带（华北平原,太行山区,鄂尔多斯块体）一致,其中１１５°（Ｅ）分界带和我国东部的主要地壳厚度梯度带一致;大地水准面零等值线的两侧是地震比较集中的地带。     

确定1°×1°厘米级全球大地水准面的模拟实验

介绍了一种基于全球1°×1°（10^-5ms^-2级）重力场模型、较高精度地表浅层物质密度分布模型以及平均海面模型,并利用虚拟压缩恢复法确定全球1°×1°厘米级大地水准面的理论方法,阐述了该方法的实施步骤。模拟实验检验结果表明,对于所用地球模型,采用该方法确定1°×1°全球大地水准面可达到厘米级或更优精度。     

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The absolute gravity measurement by FG5 gravimeter at Great Wall Station,Antarctica

Gravity measurement is of great importance to the height datum in Antarctica.The absolute gravity measurement was carried out at Great Wall Station, Antarctica, using FG5 absolute gravity instrument.The gravity data was processed with corrections of earth tide, ocean tide, polar motion and the atmospher, and the RMS is within +3 x 10 -s ms-2.The vertical and horizontal gravity gradients were measured using 2 LaCoaste & Romberg (LCR) gravimeters.The absolute gravity measurement provides the fundamental data for the validation and calibration of the satellite gravity projects such as CHAMP, GRACE and GOCE, and for the high accuracy geoid model.     

卫星重力梯度数据的向下延拓

在利用空域法恢复地球重力场时,向下延拓是卫星重力梯度数据预处理必不可少的步骤。将航空重力数据处理中的球内Dirichlet法、泊松积分迭代法、谱方法引入卫星重力梯度数据的向下延拓中,建立了相应的数学模型,解决了传统的球内Dirichlet问题存在的数值矛盾,利用模拟的卫星重力梯度数据对3种方法的向下延拓效果进行了分析和讨论。结果表明：当延拓距离为5 km时,谱方法所获得的延拓结果精度最高,其次为球内Dirichlet法,泊松积分迭代法精度最差;当延拓距离是250 km时,泊松积分迭代法的精度最好,其次为谱方法,球内Dirichlet法的精度最差。     

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