WDM94360阶地球重力场模型研究

利用椭球谐分析和球谐分析理论,结合全球和我国30'×30'平均空间重力异常以及由卫星跟踪资料推求的GEMT2模型,确定了360阶WDM94模型。     

我国地球重力场模型研究的进展

本文简述了人们对地球重力场及其模型的认识，研究得力场模型的意义和作用，我国在这方面的研究历史和现状，这些既吸取了国外的经验又丰富了自己的内容，使之更适合于我国的实际。文中还初步介绍了与此相关的研究进展和成果。     

跟踪世界发展动态 致力地球重力场研究

比较系统、扼要地叙述了笔者所在单位40余年来坚持跟踪世界发展动态，致力于地球重力场理论和方法的研究，并从教学和生产需要出发，在地球重力场研究方面所获得的一些有理论意义和实用价值的成果。     

EGM96,WDM94和GPM98CR高阶地球重力场模型表示深圳局部重力场的比较与评价

为计算深圳精密重力大地水准面，利用62个高精度GPS水准点和4871个实测重力点数据对EGM96，WDM94和GPM98CR全球重力场模型表示深圳局部重力场进行了比较与评价。结果表明，由上述3个重力场模型计算的大地水准面高和重力异常与实测值之间存在明显的系统偏差，当采用GPS水准数据尽可能消除系统偏差以后，大地水准面高的精度得到显著提高，若应用移去-恢复技术确定深圳高精度大地水准面，则WDM94应该是首选的参考重力场模型。     

利用CHAMP卫星星历及加速度计数据推求地球重力场模型

讨论基于CHAMP卫星星历和加速度计数据推求地球重力场模型的数值微分算法.首先利用牛顿内插公式,根据CHAMP卫星星历观测值求解卫星运动加速度.在计算卫星加速度时,建议采用速度数据内插加速度.扣除其他非地球引力摄动加速度后,基于牛顿运动定律建立观测方程.利用GFZ数据中心提供的24天CHAMP星历数据和加速度计数据解算出50×50阶地球重力场模型,并与EGM96模型进行比较,结果表明两者在低阶位系数上有较好的一致性.     

高精度和高分辨率的全球重力场模型EGM96

通过美国有关大地测量机构的大力协作,二十多位学者历时三年的辛勤劳动,完成了迄今最完备的全球重力场模型ＥＧＭ９６的推算工作,此模型完全到３６０阶,分辨率精细到５５ｋｍ所采用的重力场信息最丰富,不仅种类多,数量也巨大,３６０阶的球谐位系数需要估计的未知系数达（３６１）＾２个,如果不采取特殊措施,即使采用目前的高速超大型计算机,也不能胜任这样大的计算量,本文概述ＥＧＭ９６模型的计算方法,所采用的数据种类     

利用局部重力数据改进重力场模型

本文系统论述了利用局部重力数据对已知重力场模型位系数加以改进的理论和方法，问题的实质是重力异常和位系数两类数据的综合利用，文中给出了联合平差和局部积分改进两种方法，重点讨论了局部积分改进的位系数改正数的谱权综合法，并给出了数值试验结果。     

重力梯度张量的球谐分析

深入研究了利用卫星重力梯度数据确定地球重量力场模型的球谐分析方法，导出了由重力梯度张量的球函数展开系数确定扰动位球谐系数的实用解算模型。模拟试算结果验证了本算法的有效性和实用性。     

利用残差地形模型空域法精化局部地球重力场

陆地高分辨率重力数据是超高阶重力场模型及其应用研究的基础,但现有的观测技术和手段限制了陆地重力测量的覆盖区域,全球仍有大量的重力测量空白地区.采用残差地形模型空域法,利用高通滤波技术提取航天飞机雷达地形测绘任务(shuttle radar topography mission,SRTM)分辨率3"×3"的V4.1数据短...     

基于超高阶地球重力场模型的GNSS高程转化方法

为了将全球卫星导航系统(GNSS)得到的大地高直接应用于工程建设中,需要将大地高转换为正常高,基于5种超高阶地球重力场模型结合改进的“移去-拟合-恢复”法开展了GNSS高程转换方法研究,对实验结果的对比分析表明：在实验测区内,利用SGG-UGM-2地球重力场模型直接计算得出的高程异常值与真实高程异常的符合程度更高,中误差为±0.009 3 m.当采用“移去-拟合-恢复法”后,利用XGM2019e＿2159地球重力场模型的高程异常拟合效果更优,中误差、极差、偏度值与峰度值最小,分别为±4.786 6 mm、18.875 7 mm、-0.648 8、0.887 8.     

基于“浅层海水”质量法确定海洋内部层面重力值

经典物理大地测量学利用斯托克斯方法和莫洛金斯基方法解算大地测量边值问题并给出地球外部重力场表达,若忽略1~2 m量级的动力学海面地形,静止的平均海面可认为是大地水准面,后者是与平均海平面最为接近的重力等位面。经典理论无法求解海洋内部,即地球内部重力场问题,为解决这一局限,基于地表浅层法引入“浅层海水”的概念,“浅层海水”上下界面由平均海面高模型DTU21确定,利用牛顿积分和球谐展开算法确定了最优球谐分析迭代次数,分析了“浅层海水”厚度与积分区域半径大小的关系,确定了“浅层海水”厚度为100 m、500 m和1 000 m时的最优积分区域半径为1°,厚度4 000 m时为1.5°;评估了“浅层海水”质量法移去-恢复海洋表面重力值的精度,“浅层海水”厚度100 m、500 m、1 000 m和4 000 m的均方根误差分别为0.13 mGal、0.61 mGal、1.21 mGal和3.93 mGal,验证了该方法的可靠性。基于此理论,计算了不同厚度“浅层海水”下表面的层面重力值,得到了100 m、500 m、1 000 m和4 000 m深度处层面重力值与“浅层海水”上表面重力值差的均方根,分别为22.11 mGal、110.50 mGal、220.87 mGal和877.31 mGal。     

地球重力场、重力、重力梯度在三维直角坐标系中的表达式

现代卫星重力测量主要利用星载GPS接收机、加速度计、星载测距仪等来确定重力卫星的轨道,削弱非保守力的干扰,由此根据卫星的位置、速度及其变率来确定地球重力场。而上述GPS等星载仪器所提供的数据,包括卫星轨道坐标及其速率、扰动加速度、星间距离及其变率,都是以三维直角坐标(x,y,z)的形式表示的,因此,地球重力场、重力和重力梯度在三维直角坐标系中的表达式在卫星重力解算中具有实际意义。     

利用CHAMP卫星轨道和加速度计数据推求地球重力场模型

本文紧密结合当前卫星重力测量技术的发展需求，围绕利用CHAMP卫星轨道和加速度计数据恢复地球重力场展开研究，重点在CHAMP数据预处理、重力场恢复、正则化算法等方面进行了理论和实践上的系统研究，建立了一套完整的CHAMP重力场恢复理论和算法。论文的主要内容和创新点概括如下：     

利用ERA-Interim数据计算GRACE大气去混频模型

针对欧洲中程天气预报中心实时大气数据中由于水平及垂直分辨率变化所引起的大气压跳跃,利用再分析大气数据（ERA-Interim）及去平滑球谐分析方法计算重力恢复与气候实验卫星（gravity recovery and climate experiment,GRACE）大气去混频模型,从谱域、空域角度及利用主成分分析方法比较其与标准大气与海洋去混频模型的差距,并采用星间距离变率残差作为标准衡量两种模型的优劣。结果表明:两种模型之间精度相近,用于计算时变重力场模型时其影响可忽略,但在用于计算下一代卫星重力场模型时,需考虑其影响。     

GRACE离散时变重力场的大尺度动态变化模型构建分析

针对GRACE月时变重力场的离散球谐系数,提出联合经验正交函数分解和多通道奇异谱分析的方法,在有效实现空间维数压缩和条带噪声去除的同时,提取、分析其动态变化特征并构建相应的变化模型。结果表明,GRACE离散球谐系数存在显著的周年项和长期趋势项变化成分,其中,周年项模态的方差贡献达到50.6%,扣除周年项成分后长期趋势项的累积方差贡献达到77.4%。以长期趋势项和周年项成分构建的非线性模型能较好地反映离散球谐系数及其反演结果的动态变化特征,其对全球陆表等效水柱高的拟合标准差介于0.3~14.0 cm,平均标准差为1.8 cm。研究结果可为分析地球重力场各参量变化特征及地球动力学变化提供重要参考。     

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。     

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。     

重力梯度张量的球谐分析

深入研究了利用卫星重力梯度数据确定地球重力场模型的球谐分析方法,导出了由重力梯度张量的球函数展开系数确定扰动位球谐系数的实用解算模型。模拟试算结果验证了本文算法的有效性和实用性。