2000国家重力基本网编辑数据概算问题的探讨

本文简述了在2000国家重力基本网重力联测数据管理系统软件的使用中，编辑数据概算时会遇到的一些问题及解决的技巧。     

应用抗差估计理论分析2000国家重力基本网

应用抗差估计理论,结合2000国家重力基本网的实际数据,通过大量的试算对2000国家重力基本网的数据进行分析比较,提出了符合2000国家重力基本网平差计算的抗差估计方法。     

国家重力基本网的优化设计

拟建的国家重力基本网由１００年点组成,其中有１５个基准点（绝对重力点）、８５个基本点（相对重力点）,近２０００条测线。本首先对初始设计方案进行了评估,然后根据精度、可靠性、费用等优化目标提出了重力网优化设计需顾及的几条原则。在图形优化设计中,用模拟法计算,删除了部分对精度贡献不大的测线,得到一个略低于精度要求的设计方案。在此基础上分别用解析法和模拟法进行二级优化设计,重新分配观测值的权,得到两处满足要求的设计方案。     

国家重力基本网的优化设计

拟建的国家重力基本网由100个点组成,其中有15个基准点(绝对重力点)、85个基本点(相对重力点),近200条测线。本文首先对初始设计方案进行了评估,然后根据精度、可靠性、费用等优化目标提出了重力网优化设计需顾及的几条原则。在图形优化设计中,用模拟法计算,删除了部分对精度贡献不大的测线,得到一个略低于精度要求的设计方案。在此基础上分别用解析法和模拟法进行二级优化设计,重新分配观测值的权,得到两个满足要求的设计方案。     

日本新国家重力基准网重建

自８０年开始,日本国土地理院着手新的国家重力基准网重建工作,包括了基准重力点的绝对重力值测定及补偿全国各级水准的相对重力测定,并获得取了大量的数据。在对重力测定和相对重力测定的数据进行统一解算,重力异常解算的基础上建立了新的国家重力基准网１９９６。该网精度比一贯使用的原因写生是力基准网提高了１个数量级。     

我国国家重力网的系统转换

本文分析了我国１９５７年国家重力网的精度和问题，探讨了国家重力网的系统转换模式，利用现有的新旧重力网的重合点实际数据进行了回归分析、方差分析和系统误差检验，结果表明在“５７网”与“８５网”之间，除了—１３．５８ｍｇａｌ的平均基准差之外，并不存在其它明显的系统误差，特别是看不出有尺度系统差的影响，也不存在差值随纬度变化的任何规律。因此认为将“５７网”系统转换成“８５网”系统时，可以不必加“尺度系统差改正”，更不用考虑“非线性系统差改正”，建议一律只加一项“基准系统差改正”，其数值应该采用—１３．５８ｍｇａｌ。     

精密重力网的定权及系统效应

对于精密重力网,如何确定各类观测值的权,如何剔除相对重力仪过多的参数,是目前尚未解决好的两个问题。本文讨论了利用方差分量估计确定各类观测值的权,利用几种假设检验选择附加参数的方法以及相关的几个问题。经过计算和比较分析,得到了较好的结果。     

重力网的分段线性动态平差

为研究重力场的时变特性,考虑到我国全国重力网布设和观测的现状,引入一种分段线性动态平差模型,用于流动重力网的平差处理。与传统静态平差模型相比,该模型可以得到更可靠的重力场变化特征。为验证模型的有效性,对我国全国重力网数据和模拟数据分别进行了动态平差和静态平差处理。结果显示,对于全国重力网数据,两种平差方法得到的重力变化率的平均差值为13.4×10~(-8)m·s~(-2)/a,最大差值达50×10~(-8) m·s~(-2)/a,且动态平差精度明显优于传统静态平差。对于模拟数据,动态平差结果中80%以上的平差值与理论值差值在1×10~(-8) m·s~(-2)/a以内,只有两个差值超过2×10~(-8)m·s~(-2)/a,而静态平差结果中只有44.4%的平差值与理论值差值在1×10~(-8) m·s~(-2)/a以内,差值超过2×10~(-8) m·s~(-2)/a的占21%。因此,本文提出的分段线性动态平差模型与传统静态平差模型相比能更有效地反映真实重力场的变化信息。     

采用弱基准和抗差估计的重力网平差

以沿海某测区绝对重力和相对重力网数据处理为例,详细描述了弱基准重力网平差的方法,绝对重力和相对重力先验权的确定,用抗差等价权来调整相对重力的权、重力仪参数的取舍。结果表明,弱基准能有效地提高整网的精度;抗差估计能有效地探测并降低异常数据的权。重力点平均中误差为13.6×10-8 ms-2,偶然误差检验符合正态分布。     

高程异常控制网中利用重力数据进行推估的精度评定

在高程异常的控制网中，如我国的天文（重力）水准网，ＧＰＳ水准网等，研究了基于控制点上的已知高程异常值，利用重力资料，采用“移去－恢复”技术，推估该控制网中内插点的高程异常的方法。本文讨论了这一推估高程异常的精度和高程异常控制网及重力数据的分辨率、精度的关系，并结合我国实际情况给出了试算结果。     

四维重力反演方法初探

为利用重复水准、重力资料来解释一些地球动力学过程，本文在分析了国内外三维重力反演的基础上，提出了四维重力反演的概念，并推导了界面随时间变化时的四维重力反演公式。对于无穷大水平薄板，我们得到的公式与无穷大水平薄板的重力效应对时间求导的结果是一致的。尽管本文推导的只是密度差不变时的四维重力反演公式，但用本文的思路与类似的方法，不难导出其它情况下的四维重力反演公式。     

2000国家大地控制网的构建和它的技术进步

“2000国家大地控制网”是国家大地测量的重大科学工程项目。它主要包括建立2000国家GPS大地控制网,2000国家重力基本网,以及前者与国家天文大地网的联合平差等,以实现国家3维地心坐标系统的坐标框架。这个项目的主要特点有:①涉及多个学科,如经典和空间大地测量学、天文测量学、重力测量学、近代数据处理理论和技术等;②处理的数据量大、种类多,如2000国家GPS大地控制网有2600多个测点,46000多条独立基线,天文大地网与2000国家GPS大地控制网联合平差所需解算的未知数多达15万个;处理的数据几乎包含了三角测量、导线测量、天文测量、重力测量和GPS测量等各类测量的成果;③所处理数据的施测时间跨度长,如2000国家GPS大地控制网中三个子网的施测时间各不相同,前后从1988年到2000年历时12年,而天文大地网的施测时间是在上一世纪的50至70年代;④处理数据所覆盖的国土面积大,2000国家GPS大地控制网及天文大地网覆盖了我国整个大陆及部分沿海岛屿,而2000国家重力基本网则扩展到香港、澳门以及南沙等地区;⑤处理数据需顾及的因素多,如需分析近70年来我国大陆板块运动、板内运动、局部地壳运动和新旧大地测量基准、新旧天文系统、和不同历元对上述这些大地测量观测数据的影响及其统一归算。本项目的主要技术创新点有以下四个方面:①首次将我国不同部门、不同时期施测的多个平面(2维)和高程(1维)分离的大地控制网通过空间大地测量和数据处理技术,科学的整合为全国统一的整体的国家3维大地控制网,将原来大地测量中所采用分离的几何与物理参数,进行了科学的统一的整合;②首次将我国非地心大地坐标框架整体的科学的转换为地心大地坐标框架;③首次将我国大地坐标框架的地心坐标精度由±5 m提高15倍,达到了±0.3 m;将我国重力基本点的精度由±25×10-8ms-2提高近4倍,达到了±7×10-8ms-2;④首次将海量数据由原来采用的最小二乘平差经典数据处理技术提高为最小二乘平差,抗差估计和方差分量估计相结合的现代数据处理技术,提高了成果的精度和可靠性。     

北京和南宁国际绝对重力基本点上首批绝对重力测量结果

本文简要介绍了北京和南宁两个国际绝对重力基本网（IAGBN）点的点位和环境条件，列出了这些点上的首批绝对重力测量结果及所使用的仪器。在北京点的测量结果表明，不同仪器的测量结果间差异很小。将IAGBN点的1990年观测值通过换算后求得了同一城市的我国1985重力基本网（85网）点的重力值，与1981年意大利绝对重力仪IMGC的测量结果和85网的平差值作了比较。     

绝对重力与相对重力混合平差的基准及质量控制

绝对重力与相对重力测量混合平差是综合利用各种重力测量资料确定重力网基准，提高重力网综合质量的有效途径，文中首先从重力观测的系统误差入手，讨论重力网平差的函数模型；进而根据两类重力观测信息对重力基准的贡献，分析了不同平差方法所对应的各类基准及基统计意义与可靠性；最后对重力网平差的质量控制方法进行了讨论。     

航空重力测网交叉点的非遍历逼近方法

航空重力测网交叉点上的重力差值是客观评价测线测量质量的重要依据,也是调整测线之间重力场水平差异的重要途径。随着测网大型化和不规则化,测网交叉点精准、快速搜索变得至关重要。现有方法均采用缩小交叉点范围后进行逐一遍历,无法保证快速、准确搜索到所有的交叉点。本文提出的非遍历逼近方法,是通过快速逼近和微调逼近的组合进行迭代式逼近,避开逐一遍历直接快速逼近交叉点。试验表明,该方法搜索不仅适用于测点连续、均匀的常规测网,也适用于不规则、非常规测网,搜索速度较现有方法提升3～4个数量级,也远优于加拿大著名商业地球物理软件Oasis Montaj。