海洋重力似大地水准面与区域测高似大地水准面的拟合问题

研究了将陆地重力似大地水准面与GPS水；住似大地水准面拟合的处理方法推广到海洋的问题．首先从理论上证明了当存在海面地形．则海洋大地水准面与似大地水准面不重合．导出了在海洋上大地水；住面差距与高程异常之间差值的公式．由此给出了求定平均海面相对于区域高程基准的正常高以及测高似大地水准面的计算公式。由于测高平均海面与GPS大地高有相近的精度．提出了将海洋重力似大地水准面与区域测高似大地水准面拟合的处理方法．并利用当前最新的海面地形模型和测高平均海面模型做了数值估计。     

WZD94中国重力大地水准面研究

利用我国实测重力值计算完成了全国５＇×５＇格网平均空间重力异常，并结合重力场模型ＷＤＭ９４，利用国内外最新发展起来的快速谱算法确定了我国高分辨率５＇×５＇重力大地水准面ＷＺＤ９４。     

中国似大地水准面

采用移去-恢复技术,利用我国高分辨率DTM和重力资料推算我国大陆重力大地水准面;然后再和我国GPS水准所构成的高程异常控制网拟合,推算具有分米级精度,15′×15′分辨率的我国大陆大地水准面.利用全国地壳运动监测网络的80余个高精度GPS水准点进行外部检核,检核结果证实和原设计精度完全一致即该大陆大地水准面的绝对精度,在东经120°以东,高于±0.3 m,在东经120°以西,北纬36°以北,±0.4 m, 36°以南,±(0.4～0.6) m.利用卫星测高数据计算垂线偏差,反解我国海域大地水准面.为了检核,由测高垂线偏差反演为重力异常,与海上万余点船测重力值进行了外部检核;同时将上述反演的重力异常推算大地水准面,与直接解得的相应结果进行比较作为内部检核.由重力和GPS水准数据推算的上述大陆大地水准面,和主要由卫星测高数据确定的海洋大地水准面,二者之间一般都存在以系统误差为主的拼接差.顾及这一现象和结合我国在陆海大地水准面拼接区重力资料稀疏的实际,研究提出了扩展拼接技术,即在沿海选取部分陆海毗邻的局部地区,在这局部地区内,陆地用实测平均重力格网数据,海洋用测高平均重力格网数据,统一推算陆海局部重力大地水准面.然后利用这一局部大地水准面的陆地部分和已经GPS水准校正的陆地大地水准面进行拟合.最后将拟合参数校正中国全部海域的测高重力大地水准面,而保持陆地部分大地水准面不变,以最大限度的削弱拼接点和测高海洋大地水准面的系统误差.     

应用GPS水准与重力数据联合解算大地水准面

GPS水准大地水准面与重力大地水准面之差不仅由基准不同引起,而且也包含重力与GPS水准观测值的误差。建立了这两个水准面之差与基准转换参数、重力和GPS水准观测值的残差之间的关系,并基于最小二乘准则解算了基准转换参数和重力与GPS水准观测值的残差,即计算转换参数及重力与GPS观测值的改正。尤其当GPS水准精度远高于重力水准面时,联合解算模型可固定GPS水准大地水准面,只对重力观测值进行改正。     

局部大地水准面精化系统软件的设计与实现

给出了局部大地水准面精化系统的总体结构以及各分系统的详细设计与实现方法,开发了旨在对相关重力测量数据实现自动化处理的局部大地水准面精化系统工具软件,并应用于某区域实际大地水准面的精确计算。实践证明,该系统能有效提高相关数据的处理效率,有助于局部大地水准面精化过程的规范化。     

我国海域大地水准面与大陆大地水准面的拼接研究

由重力和GPS水准数据确定的陆地大地水准面和主要由卫星测高数据确定的海洋大地水准面 ,两者之间一般都存在以系统误差为主的拼接差 ,分析了产生这一现象的主要原因。顾及这一现象 ,并结合我国在陆海大地水准面拼接区重力资料稀疏的实际 ,提出了扩展拼接技术。以国家GPS水准网确定的 (似 )大地水准面作控制 ,对陆海重力大地水准面作拟合校正 ,得到我国校正的陆海统一的重力大地水准面     

关于重力大地水准面计算精度问题

在众多影响重力大地水准面计算精度的因素中,计算模型误差及地面观测数据误差是其中的两个主要误差源。本文从实用角度出发,详细探讨了重力大地水准面计算公式选择问题;并通过实际数值计算,研究确定了地面观测数据计算精度、密度及覆盖范围等参数指标;最后以180阶次位系数定义地球重力场,对重力大地水准面计算精度进行了实际检验。     

按克林索求和计算大地水准面差距垂线偏差及重力异常

本文采用克林索求和的方法,应用三个重力模型计算了东经80°～120°和北纬20°～40°之间的大地水准面差距、垂线偏差和重力异常。各模型截取到22阶次为止,并且将各模型计算的5°×5°大地水准面差距和垂线偏差平均值进行了比较。另外还对模型计算的平均重力异常与实测的平均重力异常进行了比较。     

青藏高原地区大地水准面与似大地水准面的转换

研究了联合重力场模型和地形系数模型直接计算大地水准面与似大地水准面差值的方法;分析了影响计算结果精度的误差源。提出利用实际地形数据SRTM3以及密度数据CRUST2.0改善计算结果的建议,并分别进行了比较。青藏高原地区的实际计算结果表明,该地区大地水准面与似大地水准面的差值均值约为0.8 m。     

益阳市似大地水准面精化成果分析

利用重力场模型、数字高程模型、水准测量成果和GPS技术,采用重力法与移去恢复技术,分析和研究了益阳城区似大地水准面精化获取的技术和方法,并对获取的似大地水准面进行了精度评定。     

The rigorous determination of orthometric heights

The main problem of the rigorous definition of the orthometric height is the evaluation of the mean value of the Earth’s gravity acceleration along the plumbline within the topography. To find the exact relation between rigorous orthometric and Molodensky’s normal heights, the mean gravity is decomposed into: the mean normal gravity, the mean values of gravity generated by topographical and atmospheric masses, and the mean gravity disturbance generated by the masses contained within geoid. The mean normal gravity is evaluated according to Somigliana–Pizzetti’s theory of the normal gravity field generated by the ellipsoid of revolution. Using the Bruns formula, the mean values of gravity along the plumbline generated by topographical and atmospheric masses can be computed as the integral mean between the Earth’s surface and geoid. Since the disturbing gravity potential generated by masses inside the geoid is harmonic above the geoid, the mean value of the gravity disturbance generated by the geoid is defined by applying the Poisson integral equation to the integral mean. Numerical results for a test area in the Canadian Rocky Mountains show that the difference between the rigorously defined orthometric height and the Molodensky normal height reaches ∼0.5 m.     

An evaluation of orthometric height accuracy using bore hole gravimetry

Errors are introduced in orthometric height computations by the use of standard formulas to estimate mean gravity along the plumb line. Direct measurements of gravity between the Earth’s surface and sea level from bore hole gravimetry were used to determine the magnitude of these errors. For the seven cases studied, errors in orthometric height, due to the use of the Helmert method for computing mean gravity along the plumb line, were generally small (<2 cm). However, in one instance the error was substantial, being9.6 cm. The results verified the general validity of the Poincaré-Prey approach to estimation of gravity along the plumb line and demonstrated that the suggestion byVanicek (1980) that the air gradient is more appropriate is incorrect. With sufficient topographic information to compute terrain corrections, and density estimates from surface gravity, errors in mean gravity along the plumb line should contribute no more than 3cm to orthometric height computation.     

利用空中平均重力异常确定区域大地水准面

提出了直接利用空中平均重力异常计算区域大地水准面的方法。模拟计算的结果表明, 该方法与传统的利用地面平均空间重力异常确定的大地水准面精度相当, 但其显著优点是勿需空中重力异常的向下解析延拓, 从而可以避免延拓误差对大地水准面精化的影响。     

卫星测高与船载重力测量数据融合的点质量拟合法

以拟合方差最小为准则,通过点质量法拟合船载重力测量数据,得到点质量大小、埋深等参数。回避点质量法数值求解的不稳定性问题,借鉴移去-恢复技术的思路,利用该参数计算船载重力测量点上的重力异常,并将其在测线上的重力异常中扣除,计算出船载重力残差值。以点质量大小、埋深等参数计算卫星测高重力格网点上重力异常,同样得到测高重力残差值。采用加权最小曲率格网化方法,将船载重力残差值与测高重力残差值格网化,进而恢复由点质量大小、埋深等参数计算格网点处的重力异常,实现卫星测高与船载重力测量数据融合。经国际船载重力测量数据检核,融合后的模型较国际船载重力测量数据的平均偏差在1~2 mGal（1 Gal=1×10^-2 m/s²）,标准差约为4 mGal。本文的研究方法可为陆地、海岸带区域的多种重力数据的融合、航空重力及卫星重力的向下延拓等问题提供参考。     

基于信噪比的InSAR干涉图自适应滤波

提出了一种基于信噪比的InSAR干涉图相位噪声抑制算法。该算法对Goldstein滤波方法进行了改进,使Goldstein滤波参数 依赖于局部信噪比,从而实现对低信噪比区域进行强滤波、高信噪比区域弱滤波。采用模拟数据和真实数据进行验证,结果表明新算法能有效抑制InSAR干涉图的噪声。     

WZD94中国重力大地水准面研究

利用我国实测重力值计算完成了全国５＇×５＇格网平均空间重力异常，并结合重力场模型ＷＤＭ９４，利用国内外最新发展起来的快速谱算法确定了我国高分辨率５＇×５＇重力大地水准面ＷＺＤ９４。     

基于高斯样条函数的局部重力异常场解析重构

重力匹配辅助导航理论大都建立在离散场的基础上的,为了研究基于连续场重力匹配算法以克服传统匹配算法的局限,必须建立精度高且具有良好解析性质的局部重力异常场解析模型。利用斐波那契数列寻优方法对一维高斯样条函数插值进行最优化,在此基础上提出了基于斐波那契数列寻优的二维高斯样条函数逼近局部重力异常场方法。为了提高寻优算法运算速度,将二维准则函数解耦为X方向和Y方向两个独立的一维准则函数,分别采用斐波那契数列寻优方法对这两个准则函数进行寻优以获取X方向和Y方向最优参数,最终得到高精度逼近局部离散格网数据的局部重力异常场连续解析模型。仿真实验中采用五组不同的参数对变化范围为-51.185mGal~86.1819mGal的重力异常场进行逼近。从最后的仿真实验结果可以看出采用最优参数时逼近绝对误差均值达到0.00069,相对误差均值更达到10-6级,能较好的满足了匹配导航要求,其逼近精度较采用其它非最优参数时均有较大提高,由此验证了文中提出的重构算法有效性。     

卫星重力梯度数据的模拟研究

推导了运用地球重力场模型计算单点、格网点以及格网平均的扰动重力梯度复组合分量的公式;提出了广义球谐函数及其定积分的新算法,并利用EGM96地球重力场模型试算了全球地区卫星轨道面上的重力梯度分量的格网平均观测值;通过对角线分量满足Laplace方程的精度,验证了该算法的有效性和实用性。     

联合卫星重力和卫星测高数据确定稳态海洋动力地形

新一代卫星重力探测任务GRACE大大提高了地球重力场模型中长波分量的精度,使得联合卫星测高平均海面分离更精细稳态海洋动力地形成为可能。本文利用T/P(1994年~2003年)和JASON-1(2003年~2005年)卫星测高数据确定了全球30′×30′平均海面高;基于重力场模型WHU-GM-05,计算得到对应于海面高的GRACE海洋大地水准面格网值;利用“移去-恢复法”和高斯滤波求得全球稳态海面地形。与EGM96、R io05、ECCO和GGM02模型进行比较,检验结果表明GRACE任务有效的改善了海洋大地水准面的精度,使得稳态海洋动力地形能够呈现更多细部。     

海洋平均重力异常计算与精度估计

提出了一种简便实用的重力异常推值方法──方位距离加权中数法，给出了直接使用重力异常变化梯度作为衡量平均重力异常计算精度的尺度，并运用ＯＳＵ９１Ａ模型成功地建立起重力异常变化梯度与平均重力异常计算精度的相关关系，通过此关系可对海洋平均重力异常计算精度作出比较可靠的估计。