EGM2008模型精化研究及其在濒海工程中的应用

利用最新的全球大地水准面模型EGM2008,结合区域GPS/水准网点成果精化区域大地水准面模型,并将该模型的计算结果分别与GPS/水准网点直接内插所得结果、实测数据所得高程异常值进行对比.结果显示,我国大地水准面与全球大地水准面之间存在系统性偏差,约为24.5 cm;在沿海地区精化的区域大地水准面模型可达到±5 cm的...     

利用新方法确定的30′×30′全球大地水准面模型及其精度评估

利用不同于Stokes、Molodensky等经典理论的新方法确定了30′×30′全球大地水准面。该方法充分利用了高精度地球重力场模型EGM2008、数字高程模型DTM2006.0以及全球地壳密度模型CRUST2.0。计算的30′×30′全球大地水准面与同分辨率的EGM2008大地水准面及美国、澳大利亚GPS水准数据进行了比较,结果表明,计算大地水准面与截断至360阶的30′×30′EGM2008大地水准面的精度相当,在全球范围,两者差值的标准差为2.9cm;在美国、澳大利亚区域,计算大地水准面的精度分别为28cm和14cm。     

几何法确定区域似大地水准面及工程应用

为了充分利用GPS观测数据中的高程信息,获得GPS观测点的正常高,本文利用EGM96全球重力场模型和某区域GPS/水准数据,采用移去-恢复技术以几何方法计算了该区域2.5'×2.5'分辨率似大地水准面模型,经过内、外精度的检验,似大地水准面模型的精度优于0.07 m。结合区域内某工程布设的E级GPS控制网数据进行正常高的计算,并和水准实测高程进行比较,结果表明几何法确定的小区域似大地水准面模型结合GPS观测信息可以代替低等级的水准测量,满足一般工程对高程测量的需求。     

利用卫星测高技术确定浙江海域大地水准面

利用多颗卫星的测高数据,经共线平均及交叉点平差,建立浙江深海海域2.5′×2.5′格网分辨率的平均海面高模型,在扣除海面地形影响后得到海域的大地水准面起伏,并与EGM2008所得计算结果进行对比;利用移去-恢复技术及SVR方法,联合验潮站GPS/水准数据与EGM2008大地水准面模型,计算浙江近岸海域大地水准面起伏;最终建立浙江海域2.5′×2.5′格网分辨率的大地水准面模型。     

湛江市辖区似大地水准面模型的确定

简要介绍了区域似大地水准面模型的精化方法,通过基础框架网及高精度水准网的布设,利用高阶地球重力场模型EGM2008、高精度GPS、水准数据及高分辨率数字地形模型(DTM)建立了湛江市辖区分辨率为2 km×2km格网的似大地水准面模型。     

陆海交界区域厘米级精度似大地水准面的确定

为了得到我国某陆海交界区厘米级精度的区域(似)大地水准面,利用43个高精度GPS/水准点和1 045个实测重力点数据对EGM96,WDM94和GFZ计算的局部重力(似)大地水准面进行了比较与评价。结果表明,在该测区用移去-恢复法确定重力(似)大地水准面时,EGM96应该是首选参考重力场模型。该测区处在陆海交界处,海域无GPS/水准数据。经比较发现,采用距离倒数加权平均法将该区重力似大地水准面拟合于GPS/水准数据比在大范围使用的多项式法效果更好。采用该方法计算的测区(似)大地水准面精度优于3cm。     

陆海交界区域厘米级精度似大地水准面的确定

为了得到我国某陆海交界区厘米级精度的区域（似）大地水准面,利用43个高精度GPS／水准点和1045个实测重力点数据对EGM96,WDM94和GFZ计算的局部重力（似）大地水准面进行了比较与评价。结果表明,在该测区用移去．恢复法确定重力（似）大地水准面时,EGM96应该是首选参考重力场模型。该测区处在陆海交界处,海域无GPS／水准数据。经比较发现,采用距离倒数加权平均法将该区重力似大地水准面拟合于GPS／水准数据比在大范围使用的多项式法效果更好。采用该方法计算的测区（似）大地水准面精度优于3cm。     

高分辨率厘米级局部大地水准面的典型应用

介绍了香港大地水准面HKGEOID_2 0 0 0和深圳市高分辨率、高精度似大地水准面SZGEOID_2 0 0 0。利用HKGEOID_2 0 0 0和GPS椭球高求得的正常高与香港地区由三角高程测量得到的“正常高 (或本地高 )”进行比较 ,结果表明 ,其差值的均方根为 0 .1 0 2m ,标准差 (STD)为± 3 .4cm。结合HKGEOID_2 0 0 0、SZGEOID_2 0 0 0和这两个大地水准面模型重复覆盖地区的高精度GPS水准数据 ,探测这两个大地水准面模型之间的差异和香港主要高程基准面 (HKPD)与我国 1 95 6黄海高程基准面之间的系统偏差。     

联合GRACE/GOCE重力场模型和GPS/水准数据确定我国85高程基准重力位

GRACE、GOCE卫星重力计划的实施,对确定高精度重力场模型具有重要贡献。联合GRACE、GOCE卫星数据建立的重力场模型和我国均匀分布的649个GPS/水准数据可以确定我国高程基准重力位,但我国高程基准对应的参考面为似大地水准面,是非等位面,将似大地水准面转化为大地水准面后确定的大地水准面重力位为62 636 854.395 3m~2s~(-2),为提高高阶项对确定大地水准面的贡献,利用高分辨率重力场模型EGM2008扩展GRACE/GOCE模型至2190阶,同时将重力场模型和GPS/水准数据统一到同一参考框架和潮汐系统,最后利用扩展后的模型确定的我国大地水准面重力位为62 636 852.751 8m~2s~(-2)。其中组合模型TIM_R4+EGM2008确定的我国85高程基准重力位值62 636 852.704 5m~2s~(-2)精度最高。重力场模型截断误差对确定我国大地水准面的影响约16cm,潮汐系统影响约4~6cm。     

EGM96,WDM94和GPM98CR高阶地球重力场模型表示深圳局部重力场的比较与评价

为计算深圳精密重力大地水准面，利用62个高精度GPS水准点和4871个实测重力点数据对EGM96，WDM94和GPM98CR全球重力场模型表示深圳局部重力场进行了比较与评价。结果表明，由上述3个重力场模型计算的大地水准面高和重力异常与实测值之间存在明显的系统偏差，当采用GPS水准数据尽可能消除系统偏差以后，大地水准面高的精度得到显著提高，若应用移去-恢复技术确定深圳高精度大地水准面，则WDM94应该是首选的参考重力场模型。     

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.     

月球重力场模型质量及可靠性的分析评定

月球重力场模型球谐函数展开式的核心是一组正常化位系数。介绍了当前几种主要月球重力场模型建立所采用的探测器跟踪数据的特点;分析了重力场信号随模型轨道高度、阶次变化的特性。同时以考拉(Kau la)准则为标准比较了各模型位系数的阶方差曲线与考拉曲线的吻合情况。从信噪比的角度出发,提出了对模型进行可靠性分析的方法。通过计算对比各模型的信噪比来反映其空间频谱信号和频谱误差的强度关系,从而对模型质量和可靠性做出分析评定。     

基于超高阶重力场模型阶方差的截断误差分析

针对利用重力场模型方法计算地球外空间扰动引力的精度时,模型截断误差是主要的影响因素这一问题,该文利用重力场模型阶方差分析地球外部空间扰动引力截断误差,并与用重力异常阶方差Rapp模型进行比较。实验结果表明:在低阶低空部分,Rapp模型与实际重力异常阶方差相差最大,达到17.125 3mGal;重力场模型计算扰动引力与计算点高度有着密切联系,截断误差的大小随着高度的增加迅速衰减;当计算高度为0.2km时,使用36阶的模型计算扰动引力,截断误差达到25.957 8mGal;当计算高度超过400km时,即使用36阶模型,截断误差也可以控制在1.5mGal内。     

重力异常阶方差模型精度及其截断误差分析

在评估重力场模型计算空间扰动引力精度时,对模型截断误差常采用阶方差方法。文中将6种经典的重力异常阶方差模型与现有超高阶重力场模型的阶方差进行比较,TSD模型与重力场模型的差值最小。根据重力异常阶方差模型TSD,文中分析不同高度、不同阶次利用重力场模型计算空中扰动引力时截断误差的影响。实验结果表明:36阶模型截断误差最大径向和水平方向分别为26.455 1mGal、25.946 3mGal;360阶模型截断误差最大径向和水平方向分别为9.969 0mGal、9.960 9 mGal;2160阶模型截断误差最大径向和水平方向分别为2.538 5 mGal、2.538 1mGal;2160阶模型计算空中扰动引力时,即使在低空附近,截断误差在2.5mGal以内,计算高度超过5km,截断误差可以忽略;超过400km的高度,都可以用36阶模型计算,截断误差在1mGal以内。     

跟踪世界发展动态 致力地球重力场研究

比较系统、扼要地叙述了笔者所在单位40余年来坚持跟踪世界发展动态，致力于地球重力场理论和方法的研究，并从教学和生产需要出发，在地球重力场研究方面所获得的一些有理论意义和实用价值的成果。     

Numerical study on the mixed model in the GOCE polar gap problem

Gravity gradients acquired by the Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer(GOCE) do not cover the entire earth because of its sun-synchronous orbit leaving data gaps with a radius of about 6.5° in the polar regions.Previous studies showed that the loss of data in the polar regions deteriorates the accuracy of the low order(or near zonal) coefficients of the earth gravity model,which is the so-called polar gap problem in geodesy.In order to find a stable solution for the earth gravity model from the GOCE gravity gradients,three models,i.e.the Gauss-Markov model,light constraint model and the mixed model,are compared and evaluated numerically with the gravity gradient simulated with the EGM2008.The comparison shows that the Best Linear Uniformly Unbiased Estimation(BLUUE) estimator of the mixed model can solve the polar gap problem as effectively as the light constraint model;furthermore,the mixed model is more rigorous in dealing with the supplementary information and leads to a better accuracy in determining the global geoid.     

关于卫星重力梯度边值问题的准解的若干注记

研究了卫星重力梯度边值问题的准解的具体计算方法，利用地球重力场模型ＷＤＭ９４模拟的卫星重力梯度数据进行试算，验证了准解模型的有效性，并获得一些重要结论     

卫星重力梯度数据重力异常的精度分析

针对GOCE卫星确定的地球重力场模型精度的不确定性,对比分析GOCE位模型与多个不同重力场模型确定的重力异常,并将其分别与船测重力数据、南极航空重力数据、北极重力数据以及美国和中国台湾地面重力数据比较研究。结果表明:GOCE位模型的内符合精度最高,与地面重力观测数据符合最优;与船测以及航空重力测量符合相对较差、精度较低。研究表明,在一定精度前提下,GOCE卫星确定的重力数据可用于无人区,从而提高重力观测数据的覆盖率。     

The GeoForschungsZentrum Potsdam/Groupe de Recherche de Gèodésie Spatiale satellite-only and combined gravity field models: EIGEN-GL04S1 and EIGEN-GL04C

The recent improvements in the Gravity Recovery And Climate Experiment (GRACE) tracking data processing at GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ) and Groupe de Recherche de Géodésie Spatiale (GRGS) Toulouse, the availability of newer surface gravity data sets in the Arctic, Antarctica and North-America, and the availability of a new mean sea surface height model from altimetry processing at GFZ gave rise to the generation of two new global gravity field models. The first, EIGEN-GL04S1, a satellite-only model complete to degree and order 150 in terms of spherical harmonics, was derived by combination of the latest GFZ Potsdam GRACE-only (EIGEN-GRACE04S) and GRGS Toulouse GRACE/LAGEOS (EIGEN-GL04S) mean field solutions. The second, EIGEN-GL04S1 was combined with surface gravity data from altimetry over the oceans and gravimetry over the continents to derive a new high-resolution global gravity field model called EIGEN-GL04C. This model is complete to degree and order 360 and thus resolves geoid and gravity anomalies at half- wavelengths of 55 km at the equator. A degree-dependent combination method has been applied in order to preserve the high accuracy from the GRACE satellite data in the lower frequency band of the geopotential and to form a smooth transition to the high-frequency information coming from the surface data. Compared to pre-CHAMP global high-resolution models, the accuracy was improved at a spatial resolution of 200 km (half-wavelength) by one order of magnitude to 3 cm in terms of geoid heights. The accuracy of this model (i.e. the commission error) at its full spatial resolution is estimated to be 15 cm. The model shows a reduced artificial meridional striping and an increased correlation of EIGEN-GL04C-derived geostrophic meridional currents with World Ocean Atlas 2001 (WOA01) data. These improvements have led to select EIGEN-GL04C for JASON-1 satellite altimeter data reprocessing. Electronic Supplementary Material The online version of this article (doi:) contains supplementary material, which is available to authorized users.     

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文算法的有效性和实用性。