形变地球对引潮力和应力的响应

地球在各种力学机制的作用下产生了形变,形变又导致地球引力位的变化,即形变附加位或Euler引力位增量。本文基于矢量球函数的基本理论,讨论了引潮力和地表应力对地球形变和引力位增量的影响。认为地球潮夕形变和负载形变只有球形场位移,而没有环形场位移。而地表应力产生的形变既有球形场位移又有环形场位移。     

位Love数与位移Love数之间的函数关系的注释

固体潮Love数是表示引潮力与地球形变之间关系的参数,在地球科学中有重要应用价值。地球在各种力学机制的作用下产生了形变,形变又导致地球引力位的变化,即形变附加位或Euler引力位增量。Grafarend等基于矢量球函数的基本理论,在地球密度球对称情况下,给出了形变地球的Euler引力位增量的表达式,并利用Love-Shida假设,给出了位和位移Love数之间的函数关系。本文重新研究了Grafarend等(1997)的工作,在指出其推导过程中的一处错误后,修正了位和位移Love数的之间的函数关系。     

地球自转形变的动力学效应

本文详细讨论了地球自转形变的动力学效应。地球自转形变导数地球引力位系数产生时变摄动并引起测站位置的变化。导出了由于地球自转引起的地球引力位系数变化的表达式，并给出了表示地球自转角速度矢量的三个参数m1、m2、m3与地球自转参数xp、yp、D间的关系。建议在高精度空间大地测量中要顾及由极潮引起的测站位置的变化。     

引力位虚拟压缩恢复法

提出了一种将地球表面的引力位虚拟地压缩到地球内部的一个球体表面 ,进而求解在整个地球外部空间 (包括地球边界上 )的重力位场以及重力场的方法     

大气引力负荷格林函数

主要研究大气引力变化对地表位移的影响，在经典的负荷理论基础上，从运动方程着手，定义了大气引力勒夫数，并推导了高阶引力勒夫数的渐近表达式、大气引力造成的地球变形的地表位移、重力、地倾斜、应变等格林函数；编写程序计算了引力勒夫数和地球形变格林函数的理论值。     

关于引力位虚拟压缩恢复级数解的一致收敛性证明

引力位虚拟压缩恢复法的基本思想是选定一个位于地球内部的球，根据地球表面的引力位，通过连续不断的压缩(到内部球)与释放，构造出了一个级数解，在假定该级数解一致收敛的情况下，所得到的解在地球外部与地球的真实场完全一致。证明了上述级数解在所选球的外部的确是一致收敛的。     

卫星重力径向梯度数据的最小二乘配置调和分析

本文深入研究了利用卫星重力梯度径向分量确定地球引力场位系数的最小二乘配置(LSC)调和分析方法。首先论述了最小二乘配置法的原理,推导了扰动引力梯度观测量与球谐系数之间的协方差和自协方差矩阵,在扰动引力梯度观测数据为等经差规则网格数据的情况下,引力位与扰动引力梯度之间的协方差矩阵具有分块Toeplitz循环阵的结构,有效的利用FFT变换技术将其降阶;研究利用截断奇异值分解法（TSVD）解决协方差阵的病态性问题;最后得到了引力梯度径向分量的最小二乘配置调和分析的完整计算公式。模拟试算结果表明,基于TSVD的最小二乘配置调和分析方法,能够以较高的精度还原全球重力场,验证了本文算法的有效性和实用性。     

由星载GPS相位数据确定地球重力场模型若干问题研究

人造地球卫星在地球引力场中运动,可以探测地球重力场的长波信息。随着GPS技术的发展,星载GPS技术日趋成熟,因此由星载GPS相位数据确定地球重力场模型是当前国际地学研究的热点之一。本文给出了确定地球重力场模型中的星载GPS星地相位双差观测量,阐述了Cowell II数值轨道积分公式,导出了参数估计中星地双差观测量的偏导数,利用分块Bayes最小二乘参数估计地球引力场位系数等有关参数。     

弹性地球自转动力学理论的研究进展

地球自转的精确测定是高精度大地参考系建立的理论基础,也是天体测量学、大地测量学和地球物理学共同关注的研究领域。研究了弹性地球自转动力学的基本理论,主要内容包括:修正了固体潮和地球自转对地球惯量张量元影响的表达式;首次给出了高阶岁差章动力矩对地球自转的影响;介绍了大气对地球自转影响的数值积分法,并给出了负荷理论方法;总结了大陆水分布对地球自转影响的数值原理;研究了海洋负荷潮汐对地球自转影响的理论和方法,在推导过程中抛弃了传统的直接数值积分法,直接以负荷引力位为基础,并将海潮潮高引入表达式中,推导出了海潮对地球自转影响的有关公式。本文给出的理论公式可为动力大地测量学和天文地球动力学的研究提供理论参考和依据。     

卫星重力梯度数据解算位系数的最小二乘配置法

卫星重力梯度测量在恢复地球重力场的研究中已经得到了广泛应用。本文通过空间扰动位协方差函数特性,得出卫星重力梯度数据与引力位系数的相关协方差函数。利用最小二乘配置法,最终推导出由重力梯度数据直接解算引力位系数的函数表达式,并简要分析其实用性。     

国际卫星重力梯度测量计划研究进展

本文首先阐述了重力梯度测量原理、从20世纪初到21世纪初重力梯度仪的研究历程、卫星重力梯度仪(静电悬浮重力梯度仪、超导重力梯度仪和量子重力梯度仪)的技术特征以及卫星重力梯度测量的特点;其次,介绍了基于卫星重力梯度技术恢复250阶GOCE地球重力场以及论证首先开展一维径向重力梯度仪的研制进而恢复高精度和高空间解析度中高频地球重力场可行性方面的研究进展;最后,建议我国尽早开展基于时空域混合法解算中高频地球重力场和卫星重力梯度测量系统误差分析的预先研究。     

地球质心的运动对卫星轨道的影响

由地心运动引起的引力位1次项系数不为零会对卫星轨道产生摄动。文中主要通过模拟计算来研究地心运动或坐标系统不自洽引起的地心偏离，从而对不同轨道根数的卫星轨道产生的摄动量级。实验表明地心运动对卫星轨道的影响，在高精度精密定轨和反演地球重力场中也是需要顾及的一项内容，特别是在坐标系统不自洽的情况下，影响更大。     

Representation of orbital element variations and force function with respect to various reference systems

Some questions connected with the analysis of orbital element perturbations and the force field formulation for precise orbit determination are discussed. This includes a simple derivation of the kinematic effect for expressing the Lagrange planetary equations with respect to various reference frames and the representation of the Earth gravitational potential and apparent forces in these systems. Some numerical results are given.     

国际重力卫星研究进展和我国将来卫星重力测量计划

本文首先分别介绍了国际已经成功发射的专用地球重力测量卫星CHAMP、GRACE以及即将发射的GOCE、GRACE Follow-On和专用月球重力探测卫星GRAIL的研制机构、轨道参数、关键载荷、跟踪模式、测量原理、科学目标和技术特征;其次,阐述了当前相关学科对地球重力场测量精度的需求;最后,建议我国在将来实施的卫星重力测量计划中首选卫星跟踪卫星高低\低低模式,尽快开展轨道参数优化选取的定量系统研究论证和重力卫星系统的误差分析,依据匹配精度指标先期开展重力卫星各关键载荷的研制以及尽早启动卫星重力测量系统的虚拟仿真研究。     

Improvement in global gravity field recovery using GFZ-1 satellite laser tracking data

The passive satellite GFZ-1 has been orbiting the Earth since April 1995. The purpose of this mission is to improve the current knowledge of the Earth's gravity field by analysing gravitational orbit perturbations observed at unique low altitudes, below 400 km. GFZ-1 is one target of the international satellite laser ranging ground network. An evaluation of the first 30 months of GFZ-1 laser tracking data led to a new version of the global GRIM4-S4 satellite-only gravity field model: GRIM4-S4G. Information was obtained from GFZ-1 data for spherical harmonic coefficients up to degree 100, which was not possible in any earlier satellite-only gravity field solution. GFZ-1's contribution to a global 5 × 5° geoid and gravity field representations is moderate but visible with a 1 cm and 0.1 mGal gain in accuracy on a level of 75 cm and 5 mGal, respectively. Received: 10 November 1998 / Accepted: 19 April 1999     

引入地轴进动的地球发电机模型数值模拟

在地球外核磁流体发电机数值模拟研究中,与地轴进动相关的庞加莱力通常视其影响极小而在求解发电机方程组中将其忽略,但实际上地轴进动的周期相对地球磁场的倒转周期来说仍是一个值得考虑的项。基于地球发电机数值模拟基准模型,通过引入周期为25 960 a的地轴进动速度,比较分析不同埃克曼数和瑞利数参数组合模型中地轴进动对发电机数值模型的作用。结果表明,地轴进动使得球壳磁流体的动能及磁能波动稳定在一个较原始模型更小的范围内,但增大球壳磁流体的环向动能10%~20%以上,这导致磁场西向漂移速率明显加快;通过比较各模型间的核-幔边界磁场强度和磁雷诺数,发现地轴进动项的引入使得磁流体的能量更倾向于向动能转换;通过比较核-幔边界的偶极性,发现地轴进动项的引入会降低磁流体发电机数值模型的偶极性,但对于所选的原始模型,偶极性的减小程度还不足以使其成为非类地发电机模型。通过数值模拟研究,发现地轴进动项的加入很可能会导致埃克曼数量级较小的类地发电机模型变为多极子主导的发电机模型,因此,在更为准确的磁流体发电机数值模拟研究中,必须考虑地轴进动项。     

Gravity/magnetic potential of uneven shell topography

 A fast spherical harmonic approach enables the computation of gravitational or magnetic potential created by a non-uniform shell of material bounded by uneven topographies. The resulting field can be evaluated outside or inside the sphere, assuming that density of the shell varies with latitude, longitude, and radial distance. To simplify, the density (or magnetization) source inside the sphere is assumed to be the product of a surface function and a power series expansion of the radial distance. This formalism is applied to compute the gravity signal of a steady, dry atmosphere. It provides geoid/gravity maps at sea level as well as satellite altitude. Results of this application agree closely with those of earlier studies, where the atmosphere contribution to the Earth's gravity field was determined using more time-consuming methods. Received: 14 August 2000 / Accepted: 19 March 2001     

利用卫星引力梯度确定地球重力场的张量不变方法研究

应用张量不变理论对利用卫星重力梯度数据确定地球重力场的方法进行了研究,对张量不变观测方程的线性化处理、非全张量观测值的数据处理策略以及采用白噪声特性下的梯度观测值恢复地球重力场的精度等进行了数值分析.结果表明,张量不变解实现了不同观测值的联合求解,基于先验重力场模型的线性化方法在实现张量不变观测模型线性化处理的同时,提...