基线法在卫星重力数据处理中的应用

提出了一种恢复地球重力场并同时改善部分轨道初始参数的方法——基线法。给出了基线法的基本原理,推导了基线参数与直角坐标形式参数的相互转换公式,分析了星间距离和距离变率对基线参数的敏感性。分别用基线法和经典动力学法处理了一组GRACE实际观测数据,结果表明,采用基线法较经典动力学法得到了一个精度更高的地球重力场模型,其大地水准面累积误差(最高60阶)减少了3 cm。     

我国新一代VLBI网性能分析

利用Monte Carlo方法模拟了我国境内由10个VGOS站所组成的新一代网及其子网在不同时长的观测实验;分析了新网整网观测纲要的各项指标及整网、子网(包括单基线、3台站、4台站、5台站组成的网)EOP的估计精度。结果表明:新网在scan数、observation数、观星数等方面明显优于传统网,且EOP精度较后者高4倍;新网单基线短时间测量的UT1精度可达10μs左右;多台站子网测量时,3台站网即可实现EOP(不考虑极移y分量)的24 h连续高精度发布。     

卫星高度计定标中GPS浮标测量海面高的FIR低通滤波方法

针对GPS浮标用于卫星高度计定标时需要从瞬时海面高观测值中提取平均海面高的需求,研究了其有限冲激响应低通滤波方法。分析了窗函数设计法中几种窗函数的幅频响应特性,讨论了低通滤波器截止频率的确定原则,给出了滤波器阶数的确定方法。基于浮标测量海面高仿真序列的计算结果表明,不同窗函数的滤波效果相差不大;实际定标应用中滤波器的截止频率可设计为需要滤除海浪信号最低频率的一半,滤波器阶数可根据此设置频率计算得到。     

航空重力测量的系统误差补偿

基于航空重力测量的基本数学模型,详细分析了航空重力测量的系统误差来源.大致可将系统误差分为三类,即停机坪重力基准值、比力初值的观测误差,格值、交叉耦合系数、摆杆尺度因子的标定误差和水平加速度改正的模型化误差等.然后,对每类系统误差的量级及其补偿方法进行了研究,指出水平加速度改正是引起系统误差的主要因素之一.大同、哈尔滨和渤海湾航空重力测量的实测数据分析均表明,在各项系统误差尤其是水平加速度改正得到有效补偿后,航空重力与地面(或船测)参考值的系统误差将小于1×10^-5m·s^-2.     

航空重力测量技术及其应用

近十几年来,航空重力测量技术的研究和应用日趋活跃,业已成为地球重力场研究中最为热门的领域之一。本文介绍了国外航空重力测量技术及其应用情况,概述了我国首套航空重力测量系统CHAGS的试验、作业和应用现状,对航空重力测量发展趋势作了展望。     

利用GPS和数字滤波技术确定航空重力测量中的垂直加速度

航空重力测量数据主要含有两类扰动加速度,一是可用解析式表示的有规则影响,如厄特弗斯改正,另一类是与载体非规则运动有关的非规则影响,主要指垂直扰动加速度.通常有规则影响能精确求出,困难在于精确确定非规则的垂直加速度.目前常用GPS和数字滤波技术相结合来确定垂直加速度.本文概述了这种方法的基本原理,讨论了航空重力测量中有限冲激响应(FIR)低通滤波器设计参数的确定,并设计了实用的FIR低通滤波器,实测数据计算结果表明,利用该滤波器确定垂直加速度的精度为±1×10-5～2×10-5 m/s2.     

航空重力测量的分辨率和精度分析

研究了航空重力测量分辨率与飞行高度的关系,表明对于300 km/h的飞行速度和2.5 km的飞行高度在山区和平地可恢复的最小波长分辨率分别为9 km和14 km,在此高度该频段重力异常的衰减率约为50%.探讨了低通滤波器截止频率对航空重力测量沿线分辨率和精度的影响,对于大同航空重力测量,滤波尺度为150,200,250 s时,沿线的半波长分辨率分别为7.5,10和12.5 km,相应的精度分别为7.5,6.2和5.5 mGal.     

利用扰动重力数据反演海底地形的高斯曲面函数估计方法

利用2017年1月—2020年12月的SARAL卫星测高数据反演得到南海海域1′×1′格网扰动重力数据,通过与船载重力数据比较,精度达到5.5 mGal。提出了利用重力数据及高斯曲面函数求解区域特征参数进而估计海底地形模型的方法,利用SARAL卫星反演获得的重力数据在南海海域开展了计算试验。结果表明,利用ETOPO-1先验模型,在10×10格网一组划分条件下估计得到的1′×1′海底地形精度相对于先验模型提高了约10 m;利用DTU18先验模型,在9×9格网一组划分条件下估计得到的1′×1′海底地形精度相对于先验模型提高了约9 m。计算结果表明,利用卫星测高反演得到的重力数据,通过高斯曲面函数解算获得的5个特征参数,可以在一定程度上代表相应区域海底地形的曲面特征,进而可在不依赖外部实测数据条件下对先验海底模型进行精化。对于曲面估计而言,格网划分越小,曲面函数就越能反映区域变化特征。因此,对于未来卫星测高技术发展而言,更高分辨率的重力场探测技术有望继续提升海底地形细节的反演能力。     

航空和地面重力测量数据的一体化处理方法

在三维经典扰动位协方差模型基础上,推导获得局部重力异常协方差模型、局部扰动重力协方差模型,以及扰动重力和重力异常的互协方差模型,这3个模型在忽略小项后是一致的,即航空扰动重力数据与地面重力异常数据的联合处理采用一个模型即可,大大简化了处理流程.以最小二乘配置理论及本文推导的协方差模型为基础,构建了航空扰动重力测线数据与地面重力异常数据一体化处理的具体方法,利用该方法可推估地面待求点的重力异常数据,且处理过程自动完成了航空扰动重力数据的向下延拓,同时也大大削弱了航空数据中存在的系统偏差影响.在某试验区开展了一体化处理试验,结果表明,采用一体化处理得到的重力异常数据比单独使用5'分辨率航空重力数据推估获得的数据精度提高2.4 mGal,比单独使用2.5'分辨率地面重力数据推估获得的数据精度提高1.2 mGal.