利用TCMSSGO方法拟合长时间中断重力数据

采用合理有效方法对重力观测数据中长时间中断进行准确插值,是获取高精度连续重力数据的重要手段之一。以选择超导重力数据为实例,用TCMSSGO方法对中断进行插值。主要研究成果包括:1以3 d连续重力观测数据为基础,分别前后插值20 d,拟合值与实际观测数据残差在μGal量级;2若3 d连续重力观测数据是大潮时观测的,拟合重力数据与实际观测数据残差的标准差为0.906 3μGal;若3 d连续重力观测数据是小潮时观测的,拟合重力数据误差为0.999 7μGal;3 TCMSSGO方法可以有效应用于拉萨超导重力台站长时间中断数据的插值。     

大气负荷引起的重力与位移变化理论计算的精度估计

讨论了实测大气观测资料计算气压变化引起的重力和位移效应的精度问题。基于区域分布的实测资料和格林函数褶积计算方法 ,讨论了数据网格划分、气压平均估值、空缺数据插值和不同地球模型对重力和位移负荷效应理论计算精度的影响。结果说明 ,在气压采样时刻 ,大气变化对重力、垂直和水平位移的计算精度分别为± 0 .1 95μGal( 1 Gal=1 cm/ s2 )、± 0 .0 43 cm和± 0 .0 1 2 cm,对提高重力、GPS、SL R和 VLBI观测结果精度大有裨益。但在非大气观测采样时刻 ,特别是寒潮和气压旋变化激烈时刻 ,内插数据精度没有保证 ,上述各分量的误差较大     

水文气象因素对中国北疆流动重力变化的影响

水文气象因素引起的重力变化是影响地震重力变化成果解释的重要因素。以中国北疆地区为研究区域,借助全球陆地数据同化系统（global land data assimilation systems,GLDAS）全球水文模型数据、大气模型数据,计算2016-01—2017-12时段内水文气象因素对研究区域的重力影响。计算结果表明,陆地水影响的年变化为1.3 μGal,两期陆地水影响空间分布的差异低于1 μGal;大气影响的年变化为8 μGal,两期大气影响空间分布的差异达到6 μGal。利用2016-04、2016-08和2017-06三期流动重力测量数据,对比扣除水文气象因素前后的重力变化,可以看出,在中国北疆流动重力数据处理中,大尺度水文因素可以不予考虑,气象因素应予考虑。同时,为更好分析流动重力变化,建议流动重力测量过程中同时开展测点附近的土壤湿度、大气气压等观测。     

FG5绝对重力仪观测数据的实测重力潮汐改正

基于中国计量科学研究院北京昌平院区的超导重力仪iGrav-012实测重力潮汐数据,以FG5绝对重力仪为例研究了绝对重力观测中的实测潮汐改正问题,分析了用高精度超导重力仪获得的实测合成重力潮汐与理论合成重力潮汐间的差异。并采用iGrav-012超导重力仪和FG5X-249绝对重力仪两种实测数据对实测潮汐改正效果进行了验证。结果表明, FG5绝对重力仪中用的理论合成重力潮汐在考虑海潮重力影响后的结果与实测合成重力潮汐之差在1μGal之内,因此理论合成重力潮汐经过海潮重力影响改正后的结果可满足绝对重力观测精度要求,从观测精度来讲,无需对绝对重力的实测数据实施潮汐改正即可满足绝对重力观测的精度要求。但是FG5X-249绝对重力观测数据的潮汐改正结果表明,不同的潮汐改正方法对绝对重力观测值的影响不同,但这种影响较小,在0.1μGal的量级,因此建议只在高精度绝对重力观测中考虑实测重力潮汐改正。     

利用超导重力数据探测内核超速旋转的研究

内核存在约(0.27°~0.53°)/a的超速旋转,由此导致的全球年平均重力变化强度约为0.08~0.16μGal(0.8~1.6 nms-2)。除地震数据外,时变重力数据有可能成为探测内核超速旋转速率的重要信息源。对武汉九峰台站超导重力仪观测数据进行了潮汐改正、大气负荷改正、极移改正和日长变化改正,得到了经过各项改正后的时变重力信号;采用小波分析方法对上述时变重力信号进行了处理分析,得到了可供参考的结果;针对目前利用超导重力仪数据探测内核超速旋转所存在的困难提出了几个解决方案和建议。     

基于短时间序列重力观测数据的潮汐改正方法

对于没有长期连续潮汐观测站和无精密潮汐模型的地区,研究高精度潮汐改正方法具有重要意义。给出了基于短时间序列重力观测数据的高精度潮汐改正方法,并利用全球动力学计划中TIGOConcepcion、Kamio-ka和Hsinchu三个台站的超导重力观测数据对该方法进行了试验分析。研究结果表明,利用一天或数天重力观测数据可建立高精度潮汐模型,其振幅因子和相位延迟解算精度分别优于0.01和0.5°,潮汐改正精度可以达到μGal量级,验证了该方法的正确性和有效性。本文方法为无精密潮汐模型区域的潮汐改正提供了新的途径。     

GT-2A航空重力仪静态测量实验及性能分析

设计静态测量实验和升降台实验对GT-2A航空重力仪的零漂率、分辨力和尺度因子进行分析。利用GT-2A定点静态连续观测数据、相对重力仪同步观测数据和固体潮模型计算的重力固体潮数据,计算了GT-2A的零漂率。固体潮改正之前和之后的计算结果表明,采用GT-2A连续静态观测数据计算的零漂率差值最大可达7.4 μGal/h;采用施测前后校准测量数据计算零漂率引入的代表误差最大为13.7 μGal/h。以上结果表明固体潮对零漂率的确定具有较大影响。测试GT-2A观测重力固体潮的能力,通过频域分析发现幅值超过30 μGal的分潮波会对GT-2A测量结果的幅-频特征产生影响,认为GT-2A的分辨力约为30 μGal。升降台实验中利用GT-2A测定重力垂直梯度,与相对重力仪测得的重力垂直梯度比较,计算出GT-2A实验量程内观测数据的尺度因子为-0.003 4 ±0.011 6。     

大气负荷对区域地壳形变和重力变化的影响分析

在高精度大地测量观测数据处理和相关地球物理解释中,大气负荷由于影响较大,需要考虑。利用全球大气模型和区域气象站气压数据,采用移去恢复方法和球谐分析方法,计算了三峡地区大气负荷对地壳形变和重力变化的影响。提供了一种利用局部气压数据改善该区域大气负荷影响变化计算效果的合理算法,提高局部气压数据和全球模型数据利用的合理性和准确性。研究发现,大气负荷对垂直形变的影响在空间分布上中长波占优,在三峡地区的年变化幅度大于20 mm,对地面重力变化影响的年变化幅度一般不超过10 μGal,对水平形变影响较小。     

陆态网络绝对重力基准的建立及应用

利用陆态网络100个基准站的首期观测数据,建立了基本覆盖我国大陆范围的高精度绝对重力基准,各基准站点值精度均小于5.0μGal/a,为相对重力联测提供了高精度起算基准点,可获得真实的相对重力联测平差结果,避免重复重力观测获得的重力场动态变化图出现畸变。成都基准台重复重力观测获得的重力变化规律表明,汶川地震前长期重力变化率达5.01±0.7μGal/a,如此大的震前重力变化很可能是由于地下物质运移引起的。联合绝对重力和GRACE卫星长期测量数据,根据二者系统偏差确定了武汉地区的地壳沉降速率,为-3.27±0.65mm/a。     

CG-5相对重力仪野外实验精度分析

针对CG-5相对重力仪零点漂移规律对测量精度的影响及仪器系统阐述欠缺等问题,通过静态、动态和布设相对重力网实验对CG-5相对重力仪进行测试,研究CG-5型相对重力仪的漂移规律、性能及精度。结果表明,仪器的静态零点漂移线性度很好,6d的零漂率变化不大,总体呈下降的趋势。经过零点漂移改正后的动态零漂率很小,仅为5μGal/h,动态实验的动态误差为2.207μGal,在限差10μGal之内。相对重力网平差精度较高,均在限差5μGal之内。CG-5相对重力仪在测试中表现出了较稳定的状态,测得数据精度较高,符合厂商提供的标称精度。     

多类重力场模型的精度分析

分析国际公布的EGM2008、GECO和EIGEN-6C4等超高阶重力场模型及GOCO03S、GOCONSGCF2DIRR5和GOCONSGCF2TIMR5等低阶重力场模型的内符合精度。利用实测的GNSS/水准数据对各模型进行外符合精度的检核。分析6个模型在不同阶次组合的精度,进而选取可靠的截断阶次确定组合重力场模型。计算结果表明:EGM2008、GECO、EIGEN-6C4及DIRR5四个重力场模型的阶方差均保持在mm级,而GOCO03S在191阶之后的精度达到dm级,TIMR5模型在228阶之后的精度达到dm级;6个重力场模型中,EIGEN-6C4模型的累计阶方差最小;EGM2008、GECO模型的互差阶方差在高频部分呈现差异,而在超高阶部分两种模型的互差阶方差符合性好;与EGM2008模型相比,其组合重力场模型高程异常精度最优可达0.063 m,精度提升幅度为15%,与GECO模型相比,其组合重力场模型高程异常精度最优可达0.060 m,精度提升幅度为23%,与EIGEN-6C4模型相比,其对应的组合重力场模型高程异常精度最优可达0.064 m,精度提升幅度为18%,因此,组合重力场模型能提高重力场模型高程异常的精度。     

长株潭城市群交通通达性及一体化水平研究

针对交通通达性的研究缺乏数据模型分析交通一体化水平的计算方法的问题,该文以长株潭城市群为研究对象,基于引力度量模型、交通综合距离模型、道路加权密度模型综合研究长株潭城市群交通通达性及交通一体化水平,提出了交通一体化水平度量的新方法。研究结果表明:①长株潭城市群交通通达性呈"点-面"状分布,以长沙市核心区域最优,湘潭市、株洲市、长沙县次之,偏远的炎陵县、茶陵县通达性最低;②交通网络联系程度与经济联系程度的相关性达到0.871,表明交通一体化水平与城市群经济一体化水平具有很高的一致性。研究成果一方面为长株潭城市群交通现状做出注释;另一方面为进一步优化长株潭城市群交通规划布局提供决策参考。     

CORS网区域重力场变化与地面稳定性跟踪监测方法

为了实现地面稳定性降低时间与地点、持续作用时间与空间影响分布的全面跟踪监测,该文基于卫星定位连续运行站(CORS)站网观测数据,结合地表水、大气及海平面变化资料,提出了CORS站网时变重力场及负荷形变场精化的已知负荷移去恢复法,建立了基于时变重力场的确定性地面稳定性变化定量辨识准则。以丽水温州地区为例,利用2015-2017年CORS网及有关水文观测数据进行计算分析,根据40起已发生的历史地质灾害(险情)事件对结果进行验证:丽水温州地区的CORS网具备区域重力场变化与地面稳定性跟踪监测能力,具备地质灾害灾变过程追踪与前兆捕获能力,CORS站网的地质灾害前兆提前捕获率可达92.5%。     

利用InSAR识别与监测黑方台黄土滑坡

针对甘肃永靖县的黑方台地区滑坡不断对当地居民人身及财产安全构成重大威胁的现状,该文选取高分辨率的升降轨TerraSAR数据、3m分辨率的DEM数据和30m分辨率的SRTM DEM数据,利用InSAR技术对该地区的地表形变进行监测,主要结果如下:用Stacking技术获取了黑方台的形变速率图,识别出14处不稳定滑坡体;用SBAS-InSAR技术对典型滑坡体进行时间序列监测,将InSAR结果投影到滑坡方向与已有的GPS结果进行比较,最大较差为6mm,最大中误差为3mm。结果表明,InSAR技术用来识别与监测黄土滑坡方便可靠,并且精度较高。     

一种优化的航空重力测量测线交叉点算法

针对目前航空重力测量数据处理中常规搜索方法存在搜索速度慢、正确率低、适用范围窄的不足,该文提出一种滑动窗口求解法。该方法以主测线点为搜索中心,采用一定大小的搜索半径对主副测线点进行搜索,将搜索到的主副测线上相邻两点组成线段序列,运用行列式法、投影法、面积法3种判断准则精确求取交叉点及不符值。通过实际算例,从搜索时间和正确率两方面对滑动窗口求解算法进行了讨论分析。结果表明,该文所提方法简单有效,能明显提高测线交叉点搜索效率,减少工作量。     

基于高分三号数据的干涉测量研究

合成孔径雷达技术与传统测量技术相比,实现全天时、全天候对地观测,并监测地面的形变信息。2012年前,INSAR研究和应用团队仍然停留在依赖于国外数据的窘迫现状。随着资源三号、环境一号卫星的发射,作为光学卫星为我国测绘事业提供不少便利,但是国内并没有一颗真正意义的SAR卫星。2016年,高分三号作为首颗SAR卫星解决国内SAR卫星数据短缺的问题,研究高分三号卫星的InSAR能力,同时将高分三号卫星应用范围得以拓展。本文对高分三号河南省登封市周围地区进行实验分析,并与InSAR技术成熟的哨兵一号卫星数据进行对比分析,得出结论:①合成孔径雷达采集时间间隔29 d或者29 d的倍数并且雷达入射角相同的高分三号数据可以用于InSAR试验,通过合成孔径雷达干涉测量技术对地表进行形变监测,验证高分三号的干涉测量能力;②通过高分三号数据进行山区形变监测,利用哨兵一号数据对测区进行对比分析,验证高分三号提取地表形变信息的能力。     

基于BIM的高速铁路监测数据可视化研究

高速铁路变形监测项目有着数据量大、数据类型丰富、工程庞大复杂等特点,BIM技术可以用数字化的方式表达铁路工程沿线监测点、线路构筑物、基本设施设备等实体信息。本文在对高速铁路轨道检测数据和沉降监测数据可视化研究中,验证了BIM技术可用于高速铁路监测数据可视化分析、管理,并在Microstation平台下初步建立了高速铁路沉降监测BIM建模流程,可用于高铁沉降监测点成果录入、表达和管理,并在工程实例中进行了验证。     

基于GL30人口空间化尺度适宜性探究

人口统计数据的空间化能真实地反映人口空间分布情况,对研究人口分布的区域差异及其发展过程起指导作用,在此过程中,空间化格网尺度效应影响着模型的精度。为探究人口空间化的尺度适宜性问题,本文以四川省为研究区域,基于全球地表覆盖数据(Globle Land 30,GL30)及其派生的网格数据,对四川省2010年人口普查统计数据进行了人口空间化模型的尺度效应探究。通过基于人口密度、地表覆盖类型实现了研究区域的二次分区,实现了模型精度的提高。在此基础上,探究了县级尺度上在30 m、240 m、450 m、660 m、870 m、1 080 m 6个网格尺度上人口空间化的精度,得出县级尺度上在450 m网格尺度下,人口空间化精度最优。     

河池机场边坡高挡墙的变形监测方法

针对河池机场边坡高挡墙的变形监测问题,提出了基于单台全站仪的自由设站方法,并对其原理进行了阐述。实践表明,该方法可经济、高效地完成任务,其监测精度可达到《建筑变形测量规范》二等精度要求,设站位置灵活,可有效克服边坡较高所带来的通视问题,不需量取仪器和监测点的高度,保证了高程方向的精度,实现了三维监测,为今后解决类似工程问题提供了一个新的方法。     

基于WebGIS的GIS网络虚拟实验室建设

虚拟实验室是高校教学改革的重点方向之一,WebGIS技术完全可以将传统桌面GIS软件上机操作过程中的各个功能移植到Web客户端中。基于WebGIS技术,设计一个基于REST服务和Ajax客户端的GIS网络虚拟实验室,重点研究GIS网络虚拟实验室的系统体系架构,对虚拟实验室中的各个组成部分和功能进行设计,设计的GIS网络虚拟实验室能够提高学生上机实验过程中的学习兴趣和积极性,提高GIS上机实验教学效率和教学质量,为其它同类课程建设网络虚拟实验室提供技术参考。