联合多代测高数据建立中国海域重力异常模型

本文联合T/P数据、T/P新轨道数据、ERS数据、GFO数据、GeosatGM数据和ERS-1/168数据,用测高卫星记录点的位置信息直接计算沿轨大地水准面的方向导数,结合测线轨迹方向的方位角在交叉点处推求垂线偏差,然后利用逆Vening-Meinesz公式计算了中国近海(0o～41oN,105o～132oN)2′×2′格网分辨率的海域重力异常模型。将其与CLS_SHOW99重力异常模型比较,统计结果表示与该模型差异的RMS为8.15mgal,在剔除差值大于20mgal的点(剔除3.3%)以后,RMS为4.72mgal;与某海区船测重力异常比较的RMS为8.91mgal。     

中国海域大地水准面和重力异常的确定

从莫洛金斯基(Molodensky)等1960年给出的由垂线偏差计算大地水准面空域积分公式出发,导出了其相应谱域1维严密卷积和2维球面及平面卷积公式。由Topex/Poseidon,ERS 1/2及Geosat/GM,ERM测高资料求解的垂线偏差计算了我国海域及其邻区大地水准面,其中计算格网为2.5′×2.5′。为了检核,将测高垂线偏差由逆维宁 迈尼兹(Vening Meinesz)公式反演重力异常,与海上船测重力值进行了外部检核;同时还利用司托克斯(Stokes)公式,由上述反演的重力异常计算大地水准面高,与莫洛金斯基公式直接解得的相应结果进行比较作为内部检核。前者的中误差为±9mGal(1Gal=1cm/s2),后者为±0.025m。本文在积分计算中充分应用了2维平面坐标形式和1维卷积严格公式,并做了比较和自校核。     

基于Cryosat和Jason1GM数据的垂线偏差计算与分析

针对不同时空分辨率测高数据对测高垂线偏差计算结果的影响,联合使用Jason1波形数据和Cryo-sat数据,在对波形重跟踪处理和海面时变效应消弱预处理后,采用Sandwell方法和加权最小二乘法计算了三个典型区域的垂线偏差分量。研究结果与EGM2008模型检核表明,低轨道倾角的Jason1大地测量任务数据能有效提取垂线偏差东西分量信息,联合高轨道倾角的Cryosat测高数据可以提升垂线偏差计算精度,而引入重力场模型作为参考场可以进一步改进垂线偏差计算结果。     

基于球谐函数的重力异常和垂线偏差误差匹配关系

重力异常和垂线偏差是测高卫星非常重要的产品。二者的精度指标对于未来的测高卫星方案设计至关重要。本文利用球谐函数来对重力异常和垂线偏差的精度指标进行讨论,首先从理论上推导了重力异常和垂线偏差误差的近似匹配关系,然后通过6个超高阶重力场模型验证了有关结论的正确性。数值试验表明:垂线偏差误差和重力异常误差满足近似的比例关系,即若垂线偏差各方位向等精度测量,且假定精度均为1μrad,则所对应的重力异常精度约为1.4mGal;反之,若重力异常的精度为1mGal,则所对应的垂线偏差的精度约为0.7μrad。     

联合多种测高数据确定中国边缘海及全球海域的垂线偏差

联合多种测高资料,基于EIGEN_CG01C重力场模型,采用沿轨迹加权最小二乘方法确定了中国边缘海和全球海域格网垂线偏差(IGG2006_DOV),中国海域整体精度优于1.2″,满足了反演高分辨率、高精度海洋重力场对测高垂线偏差的精度要求。在南海海域,基于测高垂线偏差解算的重力异常与船测重力进行了外部检核,精度达到7.75 mGal。     

卫星测高的垂线偏差格网化方法研究

针对卫星测高技术反演海洋重力场需要解算格网垂线偏差,不同的格网化方法影响垂线偏差的解算精度与空间分辨率的问题,结合Shepard格网化方法与沿轨最小二乘方法的优势提出了一种新的格网化方法,即基于Shepard 权函数的沿轨最小二乘方法.采用CryoSat-2卫星约7年的数据,选取中国黄海和南海及其周边海域作为研究区域,分别利用基于交叉点的Shepard法、距离加权沿轨最小二乘法和基于Shepard权函数的沿轨最小二乘法解算1'×1'格网的垂线偏差.将不同方法得到的结果与EGM2008模型的垂线偏差进行比较,利用本文提出的方法解算的1'×1'格网垂线偏差精度最高.研究表明,在基于Shepard权函数的沿轨最小二乘方法在垂线偏差格网化中是可靠的,且该方法可获得高精度结果.     

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。     

惯性测量系统中垂线偏差和重力异常的确定

本文对惯性测量各项系统误差及异常重力场进行了分析和研究,并在此基础上建立了两种用于惯性重力测量的估算模型;模拟计算的结果表明,所建模型在原理上是可靠的,结果是令人满意的;同时,本文较为详细地分析了各项系统误差对异常重力元素估计精度的影响,对卡尔曼滤波应用中的有关问题进行了讨论。     

ENVISAT测高卫星沿轨大地水准面梯度的海洋垂线偏差法研究

研究了利用沿轨大地水准面梯度数据计算海洋垂线偏差的最小二乘法,首先对ENVISAT测高数据进行各项地球物理改正得到近似测高大地水准面,然后计算沿轨大地水准面的梯度,接着用最小二乘法计算格网垂线偏差东西分量和南北分量的平均值。最后,用该方法计算了南中国海区域及其邻近海域(4°N～25°N,104°E～120°E)的5′×5′垂线偏差南北分量和东西分量,其精度优于7″,并与EGM96模型计算的垂线偏差值进行了比较,证明了该方法的有效性。     

Improving gravity anomalies over China marginal sea from retracked Geosat and ERS-1 data

The quality of altimeter data and ocean tide model is critical to the recovery of coastal gravity anomalies. In this contribution, three retracking methods (threshold, improved threshold and Beta-5) are investigated with the aim of improving the altimeter data over a shallow water area. Comparison indicates that the improved threshold is the best retracking method over China Sea. Two ocean tide models, NAO99b and CSR4.0, are analyzed. Results show that different tide models used in the processing of altimeter data may result in differences more than 10 mGal in recovered coastal gravity anomalies. Also, NAO99b is more suitable than CSR4.0 over the shallow water area of China Sea. Finally, gravity anomalies over China Sea are calculated from retracked Geosat/GM and ERS-1/GM data by least squares collocation. Comparison with shipborne gravimetry data demonstrates that gravity anomalies from retracked data are significantly superior to those from non-retracked data. Our results have the same order as the other two altimeter-derived gravity models: Sandwell&Smith(V16) and DNSC08.     

联合多代卫星测高数据建立高分辨率浙江近海垂线偏差模型

联合多代卫星测高数据,研究共线平均理论,在时域上削弱测高数据短波误差影响。基于EGM2008重力场模型及DTU10海面地形模型,采用沿轨迹加权最小二乘方法,确定浙江近海2.5′×2.5′分辨率格网点垂线偏差子午分量ξ和卯酉分量η,将所得计算结果与EGM96、EGM2008、ITG-Grace2010s模型值进行比较。结果表明:浙江近海垂线偏差模型与EGM2008模型的精度较为相近,在子午圈及卯酉圈上的RMS分别为±0.15320″、±0.63061″。     

卫星测高反演海洋重力异常的精度分析

针对卫星测高技术中由于大地水准面取值受各项误差影响导致精度较低的问题,该文联合多源多代卫星测高数据,基于逆Vening-Meinesz公式确定海洋重力异常,进一步对海洋重力异常进行内部和外部检核。结果表明,卫星测高反演的海洋重力异常与EGM2008比较的精度为±7.116mgal;与船测重力异常比较的精度为7.417mgal,这与国际上对测高重力异常与船测重力异常比较精度一致。     

联合多种测高数据确定中国边缘海及全球海域的垂线偏差

On the basis of gravity field model （EIGEN_CG01C）, together with multi-altimeter data, the improved deflection of the vertical gridded in 2＇×2＇ in China marginal sea and gridded in 5＇×5＇ in the global sea was determined by using the weighted method of along-track least squares, and the accuracy is better than 1.2^# in China marginal sea. As for the quality of the deflection of the vertical, it meets the challenge for the gravity field of high resolution and accuracy, it shows that, compared with the shipboard gravimetry in the sea, the accuracy of the gravity anomalies computed with the marine deflection of the vertical by inverse Vening-Meinesz formula is 7.75 m.s ^-2.     

High precision vertical deflection over China marginal sea and global sea derived from multi-satellite altimeter

On the basis of gravity field model (EIGEN_CG01C), together with multi-altimeter data, the improved deflection of the vertical gridded in 2′×2′ in China marginal sea and gridded in 5′×5′ in the global sea was determined by using the weighted method of along-track least squares, and the accuracy is better than 1.2″ in China marginal sea. As for the quality of the deflection of the vertical, it meets the challenge for the gravity field of high resolution and accuracy. It shows that, compared with the shipboard gravimetry in the sea, the accuracy of the gravity anomalies computed with the marine deflection of the vertical by inverse Vening-Meinesz formula is 7.75 m·s?2.     

根据多卫星高度计海面高数据推算南中国海及菲律宾海域重力异常

t Gravity anomalies on a2.5 ×2.5 arc-minute grid in a non-tidal system were derived over the South China and Philippine Seas from multi-satellite altimetry data. North and east components of deflections of the vertical were computed from altimeter-derived sea surface heights at crossover locations, and gridded onto a 2.5 × 2.5 arc-minute resolution grid. EGM96-derived components of deflections of the vertical and gravity anomalies gridded into 2.5 × 2.5 arc-minute resolutions were then used as reference global geopotential model quantities in a remove-restore procedure to implement the Inverse Vening Meinesz formula via the 1D-FFT technique to predict the gravity anomalies over the South China and Philippine Seas from the gridded altimeter-derived components of deflections of the vertical. Statistical comparisons between the altimeter-derived and the shipboard gravity anomalies showed that there is a root-mean-square agreement of 5.7 mgals between them.     

利用多代卫星测高数据反演海洋重力场

为了解决多代卫星测高数据之间的不协调性问题,本文基于误差验后补偿理论,提出将传统的交叉点平差整体解法简化为两步处理法,即首先使用条件平差法对交叉点观测方程进行平差计算,然后沿测高轨迹进行海面高滤波和推估。在此基础上,本文利用多代卫星测高数据联合平差获得的结果,进一步反演了中国海及其邻域地区的重力异常,并将计算结果同海面船测数据作了比对,实际算例已经证明了新方法的有效性。     

西太平洋海域卫星测高重力垂直梯度分布

从地球重力场基本理论出发,推导了重力垂直梯度计算的数值积分公式,并利用由多颗测高卫星联合反演的2'×2'海洋重力异常资料,解算了西太平洋海域重力垂直梯度.将计算所得的重力异常垂直梯度与现有资料进行比较,其差值均方根为±10.08E,表明两者精度相当.此外,还对差值大小和空间分布进行了深入分析.