海洋卫星测高及其反演全球海洋重力场和海底地形模型研究进展

海洋卫星测高在全球和区域大地水准面建模、全球海洋重力场反演、海底地形探测、海平面变化监测、构造板块运动研究等大地测量领域至关重要。本文概述了海洋微波测高卫星的简要发展历程,重点梳理了卫星测高在全球海洋重力场和全球海底地形建模方面取得的丰硕成果,对比分析了主流的海洋重力场和海底地形模型;介绍了合成孔径雷达高度计、Ka频段雷达高度计、合成孔径雷达干涉仪3种先进微波测高技术,并分析了其各自的优缺点,表明它们将在未来若干年呈并驱发展趋势;较为系统地阐述了海洋卫星测高的另一新型技术,即GNSS反射信号测量技术的研究动态,给出了GNSS-R(GNSS reflectometry)类(试验)卫星的发展脉络和发展前景。卫星测高的发展趋势之一是多颗测高卫星的组网观测,本文概括了曾经提出的和拟议中的若干组网测高计划,扼要介绍了由我国提出并正在实施的双星跟飞测高模式;最后指出了卫星测高发展的几个主要关注点,包括双星跟飞测高和SWOT(surface water ocean topography)任务的2维海面高(差)测量、卫星测高反演海底地形与高级地形激光高度计观测数据及遥感卫星图像的结合、星载GNSS-R厘米级海面高的载波相位测量、人工智能技术在卫星测高中的潜在应用等。     

月球重力场模型发展现状及展望

探讨了月球探测多重意义及月球重力场在月球探测中的重要作用,介绍了月球重力场模型发展的历史及现状,给出了利用我国“嫦娥一号”轨道跟踪数据解算月球重力场模型。     

全球高分辨率数字高程模型研究进展与展望

简要介绍了数字高程模型（digital elevation model,DEM）的起源与定义,根据4种不同的观测平台分类介绍了DEM数据获取方法,给出目前国际上发布的高分辨率全球DEM的主要性质和特点。重点介绍了9大类全球DEM,分析了DEM质量评估相关的评定方法和精度指标。论述了DEM在地质灾害监测、海岸带脆弱性分析方面的应用,以美国地质勘探局和德国航空太空中心正在开展的DEM项目为例,讨论了高精度、高分辨率全球同质DEM和地形测深高程模型的最新需求,最后总结展望全球高分辨率DEM的发展趋势。     

海洋重力场特征统计模型计算与分析

海洋重力场特征参数在地球重力场逼近计算和海上测量优化设计中具有重要的应用价值。基于卫星测高重力在海域具有覆盖范围广且分布均匀的独特优势,提出了利用最新卫星测高重力数据集开展海洋重力场特征统计模型计算和分析的研究方案,给出了代表误差和协方差函数模型参数的计算公式,定义并研究了海洋广义布格重力异常的变化特征,提出了等精度和非等精度拟合经验协方差函数的计算模型。利用中国近海及西太平洋海区超过50万个5'×5'方块的1'×1'网格卫星测高重力异常数据,首次计算得到一组有代表性的中国周边海域重力场特征统计模型参数,较好地揭示了海洋重力场有别于陆地重力场的变化特征,利用海面船测重力数据对计算结果进行了可靠性检核,提出了相应的模型参数修正方案和使用建议。     

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36O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。36O阶的球谐位系数解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,这一模型将要产生的效果,最后是评价和展望。     

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     

重力场模型研究进展及最新重力位模型精度比较分析

全球重力场模型在卫星精密定位、大地水准面精化、重力法探矿、气候变化研究、地球物理学、地质学和海洋学等诸多领域都有非常重要的意义。据此,总结了全球重力场模型的研究进展,简要介绍了重力位模型计算扰动场元的方法与公式,对比了勒让德函数递推几种方法的效率。利用我国范围内实测的GPS/水准数据和垂线偏差数据对两个超高阶地球重力场模型EGM2008和EIGEN-6C2进行精度对比和分析,结果表明,EIGEN-6C2模型垂线偏差子午分量计算精度约为2.07″,卯酉分量计算精度约为2.13″,高程异常计算精度约为0.305m(含系统差),均优于EGM2008模型的计算精度。故在我国范围内,推荐使用EIGEN-6C2模型进行似大地水准面精化以及各类扰动重力场元计算。     

基于卫星重力场模型反演全球及区域Moho面深度

莫霍面(Moho)为地壳与地幔之间的分界面。确定Moho面深度是地球物理反演领域的一个经典问题,通常用两种技术手段来确定:一种是地震方法;另外一种是重力方法。然而,地震方法受限于地震数据采集所花费的成本以及自然条件、政治等因素,其观测数据在全球范围内分布极其不均匀,且分辨率较低。随着新一代卫星重力探测技术(GRACE&GOCE)的成功实施,其提供了(几乎)全球高分辨率、高精度和均匀分布的重力场信息,因此可以在一定程度上有效克服地震数据分布不均匀和分辨率低的缺点,尤其是在地震数据稀疏或完全缺失的区域。本文主要研究采用重力方法反演Moho面深度的理论与方法。     

GRACE时变地球重力场模型反演全球质量变化

根据GRACE卫星所得到的2008年1～12月份的重力场模型数据反演各种质量变化的分析结果,求出等效水高。对全球和局部地区的等效水高进行分析,得出关于时变重力场模型能够在较大的时间尺度范围和地理范围内很好地反演全球质量变化的结论。     

基于GRACE卫星数据的高精度全球静态重力场模型

应用GRACE卫星数据反演高精度静态地球重力场是大地测量学界的热点之一。考虑到经典动力学法线性化误差随弧长拉长而迅速增长,本文以GRACE卫星轨道观测值为初值的线性化方法,建立了应用GRACE卫星轨道和星间距离变率反演地球重力场的改进动力学法理论模型。利用2003年1月至2010年12月的GRACE卫星姿态、轨道、星间距离变率和非保守力加速度等观测数据,解算了一个180阶次的无约束全球静态重力场模型Tongji-Dyn01s和一个采用Kaula规则约束的全球重力场模型Tongji-Dyn01k。与国际不同机构最新发布的纯GRACE数据解算的重力场模型(包括AIUB-GRACE03S、GGM05S、ITSG-Grace2014k和Tongji-GRACE01)进行比较,并利用DTU13海洋重力异常和GPS/水准高程异常进行外部检核,结果表明,Tongji-Dyn01s与国际最新模型精度处于同一水平,然而Tongji-Dyn01k模型总体上更加靠近EIGEN6C2重力场模型。     

海洋重力场测定及其应用

关于重力测量稳定平台倾斜改正模型选用问题,国内外学者和机构至今未取得完全一致的意见。从理论上证明了当前国际上推荐使用的三种重力平台倾斜改正模型的等价性,估算了平台倾斜重力改正的量值大小,并采用航空重力测量实测数据,对三种改正模型进行了数值验证和对比分析,得出了比较明确的结论,为实际作业选用合适的数据处理流程和改正模型提供了理论依据。     

海洋测量技术研究进展与展望

从学科研究内容拓展与交叉融合发展、海底地形测量与海岸地形测量、海洋重力测量与海洋磁力测量、海洋测量信息应用等方面,对我国海洋测量技术的研究现状进行了分析和总结。主要论述了边缘学科增长点的兴起、多维立体测量平台的建立、测量设备的国产化研制、新理论新技术新方法的运用以及信息的应用等方面。基本概括了海洋测量技术发展的全貌,并对未来的技术发展方向进行了展望。     

海洋垂直基准研究进展与展望

海洋垂直基准的构建是海洋测绘的基础性工作。2009—2012年,我国初步构建了中国近岸80海里范围内高程/深度基准转换与统一模型。近年来,这一模型扩展到了我国南海、西太平洋和东印度洋,接下来将逐步构建南北极和全球的无缝垂直基准面模型,这对推动我国数字海洋建设具有基础的支撑作用。本文主要论述和梳理目前国内外主要沿海国家进行海洋垂直基准构建的研究现状,分析了海洋垂直基准构建的主要工作、途径及关键技术,重点阐述了我国在海洋垂直基准建设实践中取得的成果和存在的问题。     

全球位系数模型构建高精度局部重力场的Clenshaw求和

给出了勒让德函数4种模式的Clenshaw求和公式,在此基础上得到由全球位系数模型计算重力场参数的二阶Clenshaw求和公式,分析了EGM96与WDM94应用于某试验测区局部重力场的精度,为该测区在构建高精度局部重力场时初始全球位系数模型的选取提供了借鉴。     

月球重力场的确定及构建我国自主月球重力场模型的方案研究

对绕月卫星的运动规律以动力学方程的形式进行了描述,并讨论了绕月卫星定轨中动力法和几何法的适用性以及通过定轨观测获取月球重力场模型的计算方式和优化算法;在归纳月球重力场确定的技术流程的基础上,针对月球背面绕月卫星摄动无法观测的困难,分析了目前所能采取的各种处理办法及其特征。结合我国即将发射的“嫦娥卫星”装备有激光测高计这一特点,提出将月球表面地形与月球重力场之间的强相关性作为约束来确定我国自主重力场模型的设想。     

利用卫星测高资料确定海洋重力场

卫星测高是20世纪末发展起来的新型星地观测技术。它是利用星载雷达测高仪测量卫星到海面的高度、有效渡高和后向散射系数，从而大规模探测海洋重力场、海洋环流、海洋风场、海底地质和地貌等海洋环境信息。西安测绘研究所在国内率先利用Topex／Poseidon、     

利用卫星测高资料确定海洋重力场

地图快速修测车是用于完成地形图快速修测测量的专用装备。主要包括加固型计算机、综合电源、CCD相机、运载平台以及卫星定位测量、遥感影像判绘、地面摄影测量和数字地形图修测等软硬件系统。具有道路及其相关属性信息，如道路宽度、曲率、坡度及桥梁、涵洞高度等测量和分析功能。该车技术含量高、越野性能好，属国内领先水平，2004年获部级科技进步二等奖。     

利用卫星测高资料确定海洋重力场

地图快速修测车是用于完成地形图快速修测测量的专用装备。主要包括加固型计算机、综合电源、CCD相机、运载平台以及卫星定位测量、遥感影像判绘、地面摄影测量和数字地形图修测等软硬件系统。具有道路及其相关属性信息，如道路宽度、曲率、坡度及桥梁、涵洞高度等的测量和分析功能。该车技术含量高、     

我国海洋大地测量基准与海洋导航技术研究进展与展望

领海是国家主权的重要组成部分,国家空间基准和位置服务应该覆盖陆地和海洋。以2000国家大地坐标系和2000国家重力基准为代表,我国已在陆地建成了较为完善的大地测量基准。然而,现有国家空间基准和重力基准未能有效覆盖海洋,海洋大地测量基准和海洋导航技术已严重滞后于国家社会经济发展新形势和国防战略需求。本文主要论述了我国海洋大地测量基准与海洋导航技术的研究现状,梳理了我国海洋大地测量基准所涉及的关键技术,分析了近期及未来我国自主发展海洋大地测量基准与海洋导航技术的主要方向。