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EGM2008和剩余地形模型的区域似大地水准面精化方法

利用EGM2008计算重力场模型高程异常,结合SRTM和DTM2006.0计算剩余地形模型,进而计算RTM高程异常,以弥补EGM2008重力场模型短波信号缺失的不足。从实测高程异常中减去重力场模型高程异常以及RTM高程异常,得到残余高程异常。利用曲面拟合方法拟合残余高程异常模型,解决高程基准系统偏差问题。通过实际GPS/水准数据计算证明,该方法能显著提高GPS点的高程异常计算精度,达到精化区域似大地水准面的目的。     

基于Coons曲面的似大地水准面精化算法研究

针对线状或带状GPS水准点控制的似大地水准面,提出Coons曲面内插模型。先将GPS水准点拟合成曲线,再通过曲线构造曲面,尽可能减少传统拟合算法由点直接推面的精度消耗。分别运用最小二乘法、最小二乘配置法、移动内插法和Coons曲面法对线状GPS水准点控制的似大地水准面进行拟合,结果表明,基于Coons曲面的内插模型算法精度最高。     

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。     

GOCE重力场模型的精度评估

从累积大地水准面误差、几何水准面与重力水准面之差、不同频段重力场模型的组合3个方面,评估了欧空局发布的时域法、空域法、直接法3个模型的精度。频谱分析和北美实测GPS/水准结果表明,第4代直接法模型精度达到“空间分辨率100 km情况下,大地水准面精度±1 cm”的设计要求|直接法模型精度高于时域法模型和空域法模型|GOCE数据能有效地提高重力场中频、甚至高频信号的精度。     

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%。     

提高GPS拟合高程精度的方法

GPS测量高程为WGS84系统的大地高,通过加入高程异常求得正常高。利用测区内几个GPS水准点上的已知高程异常进行拟合,求得该测区高程异常分布的数值模型,得到其它未知点的正常高。目前,常用的拟合方法有平面拟合法、二次曲面拟合法、多面函数法等,笔者以海阳市控制网的布设,探讨了影响GPS拟合高程精度的因素,提出了提高GPS拟合高程精度的方法。     

EGMTools：重力场模型评估及重力量计算软件

高精度、高分辨率的地球重力场可用于统一全球高程基准及确定大地水准面等,因此全面评估重力场模型精度及其快速导出的各重力量（如高程异常等）具有重要意义。本文利用VS2015+Intel XE 2016平台及OpenMP等并行技术研发一套用于重力场模型评估及相关重力量计算的软件--EGMTools,该软件的主要功能有：1）可实现基于实测点或格网重力异常、高程异常及垂线偏差等数据对重力场模型截断至任意阶次的精度进行评估;2）可实现利用重力场模型计算任意点或格网（SRTM地形表面）重力异常、高程异常及垂线偏差等重力量;3）在全球范围内,可按照一定的格网间隔（如1°×1°）对不同重力场模型所表示的重力量（如高程异常等）按不同的阶次进行比较;4）重力场模型格式转换、阶方差分析及RTM重力量计算的数据预处理等。     

融合多源数据的局部重力场建模中线性化误差的研究

引入高阶重力场模型作为参考场,削弱局部重力场逼近中线性化误差的影响。以实测的陆地重力异常、船载重力异常及航空重力扰动为基础数据,基于泊松小波径向基函数分析不同参考场对局部重力场逼近的影响。结果表明,引入高阶全球重力场模型代替GRS80参考椭球正常场作为参考场,能更为准确地逼近真实的重力场,有效削弱线性化误差的影响。相比于基于GRS80正常场构建的似大地水准面模型,基于DGM1S重力场模型为参考场构建的似大地水准面的精度,在地形起伏较大的德国、英国及挪威区域分别提高了1.5 mm、3.3 mm和9.0 mm。     

利用GPS精化区域似大地水准面

基于原有似大地水准面,在区域设计一些具有高精度的GPS大地高和水准高的公共点,采用数学拟合方法可得该区域似大地水准面的精化模型。由精化后的似大地水准面可得到区域内任一GPS测点的水准高程,从而代替五等水准测量和三角高程测量。     

利用高精度地面及航空重力数据对点质量模型精度的研究

利用澳大利亚高精度的地面重力测量和航空重力数据,对点质量模型方法进行内外符精度检验。结果表明：点质量模型方法内符精度可以达到10 ^-8 ms ^-2量级,在655 m高度可以达到±3×10 ^-5 ms ^-2的外符精度。     

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垂线偏差的确定方法及精度分析

基于美国GSVS2011计划完成的高精度GNSS水准数据及垂线偏差数据,研究确定地面垂线偏差的数值拟合法、GNSS水准法、地球重力场模型法和基于移去恢复技术的数值拟合法等方法的精度。结果表明,数值拟合法、地球重力场模型法和基于移去恢复技术的数值拟合法都具有较好的精度,其中Biharmonic(v4)直接拟合法效果较好,移去恢复技术能在一定程度上提高数值拟合精度,而GNSS水准法精度相对较差。     

Application of Geoid Anomalies to the Tectonic Research in the East Asian Continental Margin

In this paper, we calculated multi-scale residual geoid anomalies with the method of geoid separation processing, according to EGM2008 ultra-high order gravity field model, remove-restore technique and Stokes integral. The East Asian continental margin was selected as the study area. The residual geoid anomalies have been calculated by programming. On the basis of residual geoid anomalies at various orders, the interlayer geoid anomalies at different depths were calculated to depict the spatial distribution characteristics of the residual geoid. Finally, we conducted a detailed geophysical interpretation for the study area according to the geoid anomalies in combination with other geophysical datasets. Four conclusions can be outlined as follows: 1) it is impracticable that geoid anomalies are used in the interpretation of the shallow objects due to the influence of the terrain; 2) the anomalies of residual geoid can reflect the intensity of small-scale mantle convection in the asthenosphere; 3) the interlayer geoid anomalies can reflect the magmatic activities associated with the mantle convection and mantle plume in different scales; 4) the study of the geoid may provide an approach for the research of the subduction zone, mantle convection and mantle plume.     

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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。