利用重力等位面特性进行地球重力场模型评价

提出了一种基于大地水准面等位面特性的地球重力场模型优劣评价方法。通过取任一重力大地水准面为参考面,计算不同地球重力场模型在该面上的重力位标准差,以此作为不同模型相对优劣的评价指标。利用该方法对不同地球重力场模型以及同一重力场模型在不同区域的精度进行了评价。结果表明:EGM96、OSU91A模型的大地水准面高精度分别为±11.1 cm、±14.3 cm,说明EGM96要优于OSU91A,EGM2008、EIGEN-6C4模型的大地水准面高精度分别为±8.8 cm、±8.9 cm,说明该两个模型的精度相当,与已有研究结果一致,表明本文方法的有效性与适用性。进一步研究结果显示,对于全球大地水准面,EGM2008和EIGEN-6C4模型的大地水准面高精度分别为±11.3 cm和±14.1 cm,即在厘米级精度上EGM2008略优。     

EGM2008的高程拟合模型在广西区域的应用研究

利用广西2013年测量的部分二等水准测量成果,对EGM2008地球重力场模型1′×1′的模型进行检核,得到其在广西境内的高程异常差值为36.8cm。并选取了广西两个较有代表性区域的数据,使用多种G P S高程多项式拟合的方法以及基于EGM2008地球重力场模型的移去-恢复法进行实验研究,通过数据统计分析,最优拟合模型精度可达到5cm以内,对EGM2008地球重力场模型在广西的实际应用得到了一些非常有意义的结论。     

多类重力场模型的精度分析

分析国际公布的EGM2008、GECO和EIGEN-6C4等超高阶重力场模型及GOCO03S、GOCONSGCF2DIRR5和GOCONSGCF2TIMR5等低阶重力场模型的内符合精度。利用实测的GNSS/水准数据对各模型进行外符合精度的检核。分析6个模型在不同阶次组合的精度,进而选取可靠的截断阶次确定组合重力场模型。计算结果表明:EGM2008、GECO、EIGEN-6C4及DIRR5四个重力场模型的阶方差均保持在mm级,而GOCO03S在191阶之后的精度达到dm级,TIMR5模型在228阶之后的精度达到dm级;6个重力场模型中,EIGEN-6C4模型的累计阶方差最小;EGM2008、GECO模型的互差阶方差在高频部分呈现差异,而在超高阶部分两种模型的互差阶方差符合性好;与EGM2008模型相比,其组合重力场模型高程异常精度最优可达0.063 m,精度提升幅度为15%,与GECO模型相比,其组合重力场模型高程异常精度最优可达0.060 m,精度提升幅度为23%,与EIGEN-6C4模型相比,其对应的组合重力场模型高程异常精度最优可达0.064 m,精度提升幅度为18%,因此,组合重力场模型能提高重力场模型高程异常的精度。     

利用GOCE卫星轨道反演地球重力场模型

根据积分方程法反演地球重力场的数学模型,利用GOCE卫星2009-11-02～2010-01-02共61d的精密轨道数据反演了几组地球重力场模型。结果表明,GOCE卫星轨道能有效提取地球重力场的长波信息,弥补了GOCE卫星重力梯度带宽的限制,在106阶次的大地水准面误差为±9.6cm,该阶次精度优于EIGEN-CHAMP03S及GRACE卫星两个月轨道反演地球重力场的精度,但由于两极空白,反演的带谐位系数精度偏低。联合GOCE及GRACE卫星轨道反演的模型在106阶次的大地水准面误差为±6.9cm,弥补了GOCE卫星轨道的缺陷。     

多类地球重力场模型的高程异常精度比较

分析了最新的多类地球重力场模型解算GNSS点高程异常的精度,利用中国某测区内的GNSS/水准数据与地球重力场模型解算值相比较,选择出较优精度的重力场模型,在测区范围内解算精度达到21.09 cm,消除系统偏差后的精度最高为3.94 cm.结果表明在本区域地球重力场模型确定的重力似大地水准面与GNSS/水准的似大地水准面存在系统偏差,消除系统偏差后的结果精度有所提升,可在铁路工程测量中发挥一定的作用.     

组合重力场模型的精度及其适用性分析

针对EGM2008、GECO及EIGEN-6C4重力场模型存在长波误差的情况,利用GNSS/水准数据在分析EGM2008、GECO及EIGEN-6C4模型高程异常精度基础上,分析GOCO03S、GO_CONS_GCF_2_DIR_R5、GO_CONS_GCF_2_SPW_R2、GO_CONS_GCF_2_TIM_R5 4个纯卫星重力场模型与EGM2008、GECO及EIGEN-6C4模型在不同阶次组合的精度,进而选取可靠的截断阶次确定组合重力场模型。计算结果表明:与EGM2008、GECO及EIGEN-6C4模型相比,各自对应的组合重力场模型高程异常精度最优分别可达0.061m、0.054m和0.059m,对应精度提升幅度分别为18%、31%和24%,因此,组合重力场模型能提高重力场模型高程异常的精度;利用EGM2008、GECO及EIGEN-6C4模型进行高程拟合的精度与利用组合重力场模型进行高程拟合的精度相当,这说明EGM2008、GECO及EIGEN-6C4模型存在的长波段误差也可通过一定的拟合模型进行削弱。     

EGM2008和EIGEN-6C2模型的精度比较

简要介绍了EGM2008和EIGEN-6C2两种超高阶重力场模型,给出了高程异常模型计算的详细过程,并基于两种重力场模型建立内蒙古地区似大地水准面模型,用空点法和外符合法进行精度分析比较。结果表明,可以用空点法取代外符合法进行精度评定。在内蒙古地区,EIGEN-6C2模型比EGM2008模型的精度提高了3 cm。     

EGM 2008地球重力场模型在中国大陆适用性分析

分别利用我国大陆GPS水准实测高程异常和地面平均空间异常数据,对EGM 2008地球重力场模型进行外部精度测试,结果显示:①EGM 2008模型高程异常在我国大陆的总体精度为20 cm,华东华中地区12 cm,华北地区达到9 cm,西部地区为24 cm;②EGM 2008模型空间异常在我国大陆的总体精度为10.5 mGal(1 mGal=103cm/S2),且大大缩小了我国大陆重力场信息东西部地区的差距;③EGM 2008模型具有很高的精度.测试结果显示,EGM 2008模型在我国大陆的精度与在全球范围内的精度相当;④与WDM 94,DQM系列,EGM96相比,EGM 2008模型高程异常精度提高了3～5倍,比利用GRACE数据的IGG05b,EIGEN-5c模型提高了2倍以上,空间异常的改善程度更为突出.鉴于EGM 2008显著改善了我国大陆重力场东西部地区不平衡的现状,建议在EGM 2008模型的基础上,广泛整合我国各部门最新数据,构建与我国局部重力场最佳拟合的(超)高阶地球重力场模型,重新整体计算全国似大地水准面.     

全球海洋重力场模型的研究进展及展望

为了探究海洋重力场反演的影响因素,首先回顾了海洋重力场反演的发展进程,通过比较3种主要海洋重力场方法的优缺点并进行区域实用性分析得出最优的方法。其次详细阐述SS系列和KMS-DNSC-DTU系列海洋重力场模型的发展历程。通过新旧模型参数对比分析表明:SS系列早期模型分辨率较高,目前两系列模型分辨率都达到1′×1′;KMS-DNSC-DTU系列模型精度更新较快,DTU17模型精度相比于V24.1模型精度更加接近1 mGal。同时,概述了相应重力场模型在不同区域进行测试的结果,对比分析并得到了影响模型精度的区域差异性因素。最后对卫星测高获取全球海洋重力场模型的前景进行了展望。     

一种基于GRACE重力卫星的陆地水储量变化组合新模型

利用重力卫星监测全球水储量变化,有助于应对全球气候变化、防灾减灾等挑战,具有重要的科学意义。国际上已发布了多个系列的重力恢复和气候实验(gravity recovery and climate experiment,GRACE)时变重力场模型,但是不同机构提供的模型之间存在差异,而且精度参差不齐。研究基于不同卫星重力场模型的陆地水储量变化（terrestrial water storage change, TWSC）组合新方法,有利于扬长避短,进一步提高TWSC的估计精度。采用方差分量估计、熵权法和变异系数法,针对5种GRACE时变重力场反演获得的TWSC开展组合研究。结果表明,3种TWSC组合新模型都能够显著减小不同时变重力场反演的TWSC之间的差异,而且信噪比与美国喷气动力实验室模型相比提高了约58%。组合前后全球TWSC趋势最大差异由0.011 cm/月下降到0.001 cm/月,最大水振幅差异由0.95 cm/月减小为0.21 cm/月,1°×1°空间分辨率下TWSC随经纬度方向变化的标准差差异同样由超过20 cm2降低到3 cm2以下。组合模型与水文模型的相关性较独立模型最高...     

西藏墨脱地区工程精化似大地水准面的研究

采用地球重力场模型 ,考虑区域重力异常和地形改正 ,建立了西藏墨脱地区 1′× 1′似大地水准面模型。实际检测结果表明 ,该似大地水准面模型相对精度达到了± 0 .0 2 5m ,可代替几何水准测量 ,满足该地区工程建设的要求。     

顾及地形横向密度变化的GNSS高程转换方法

针对GNSS高程转换过程中忽略了地形密度横向变化的问题，该文给出了顾及地形横向密度变化的GNSS高程转换方法。采用经典棱柱体空间积分对剩余地形模型进行建模来填补重力场模型中所遗漏的高频信息，并利用二次曲面法对残余高程异常进行拟合，较好地提升了高程转换精度。实验结果表明：与仅由重力场模型解算的高程异常相比，考虑剩余地形高程异常后，GNSS高程转换的精度整体提升了约0.4 cm;考虑地形横向密度变化后，GNSS高程转换的精度整体进一步提升了约0.1 cm;利用二次曲面拟合法对所有模型残余高程异常进行计算的结果显示，顾及地形密度横向变化后的GNSS高程转换方法给出结果最优，达到了3.4 cm。     

北部湾经济区陆海统一似大地水准面精化关键技术研究北大核心CSCD

针对北部湾经济区生态文明建设、海洋资源利用和海洋应急救援事件处置等缺乏统一的陆海高程基准等难题,本文首先利用广西北部湾经济区2764项重力数据和8项GNSS水准数据,应用第二类Helmert凝聚法,反演得到广西北部湾海域及沿大陆海岸线向内陆延伸约15 000 km^(2)区域内置信度较高的重力似大地水准面;然后参考重力场选取EIGEN6C4模型,重力似大地水准面对比8项GNSS水准资料,其精度达2.2 cm;最后采用球冠调和分析方法,将2′×2′格网似大地水准面精度提高至1.6 cm,并将陆地高程基准传递到广西北部湾海域及其海岛上,实现该区域陆海高程基准的统一。     

高分辨率区域重力场模型DQM2000

基于局部积分谱权综合法 ,选择国外重力场模型OSU91A和EGM96作为基础模型 ,利用中国地域2 0′× 2 0′、1 5′× 1 5′、1 0′× 1 0′和 5′× 5′平均重力异常 ,解算了一组高分辨率地球重力场系列模型DQM2 0 0 0 ,即DQM2 0 0 0A、DQM2 0 0 0B、DQM2 0 0 0C和DQM2 0 0 0D ,其完整阶次分别为 5 40、72 0、1 0 80和 2 1 60 ,采用内部符合和外部检核的方法以评价新模型的精度。     

中国陆海任意点垂线偏差的快速确定及精度分析

采用全国 14 89个高精度天文大地点作为外部精度检核点 ,对由 1′× 1′垂线偏差数字模型快速确定我国任意点垂线偏差的精度进行了估计。结果表明 ,我国垂线偏差子午和卯酉分量的精度 :东部地区分别为±0 .94″和± 0 .99″ ,西北地区分别为± 1.71″和± 1.2 8″ ,西南地区分别为± 1.95″和± 2 .0 0″。全国垂线偏差总体精度优于± 1.5″。由 1′× 1′垂线偏差数字模型及相应软件确定任意点结果一般只需 2s     

基于EGM2008城市似大地水准面精化成果的质量检验与分析

为了检验城市似大地水准面精化项目成果模型的质量,本文利用一定数量的高程异常控制点,以基于EGM2008地球重力场模型及二次曲面函数拟合的方法,构建了一套质量检验模型,其精度优于±5.0 cm。采用质量检验模型比对项目成果模型进行质量分析检验,与外业实地检测相比,检验工作量较小,对项目成果模型的质量评价更全面、可靠。     

湖南地区似大地水准面模型再精化研究

湖南地区2007版似大地水准面模型存在数据源质量相对不高、局部区域存在粗差等问题。通过引入EGM2008地球重力场模型、高分辨率DEM数据、高精度GPS/水准数据等新数据源,采用最小二乘配置法与格林基函数样条插值算法,在原有模型的基础上得到1′×1′分辨率的再精化新模型。精度检测结果表明,新模型的内、外符合精度相较2007模型提升80.7%和22.9%,有效降低汉寿等地区的残差,对湖南省地区的复杂地形具有更好的适用性。     

联合GRACE/GOCE重力场模型和GPS/水准数据确定我国85高程基准重力位

GRACE、GOCE卫星重力计划的实施,对确定高精度重力场模型具有重要贡献。联合GRACE、GOCE卫星数据建立的重力场模型和我国均匀分布的649个GPS/水准数据可以确定我国高程基准重力位,但我国高程基准对应的参考面为似大地水准面,是非等位面,将似大地水准面转化为大地水准面后确定的大地水准面重力位为62 636 854.395 3m~2s~(-2),为提高高阶项对确定大地水准面的贡献,利用高分辨率重力场模型EGM2008扩展GRACE/GOCE模型至2190阶,同时将重力场模型和GPS/水准数据统一到同一参考框架和潮汐系统,最后利用扩展后的模型确定的我国大地水准面重力位为62 636 852.751 8m~2s~(-2)。其中组合模型TIM_R4+EGM2008确定的我国85高程基准重力位值62 636 852.704 5m~2s~(-2)精度最高。重力场模型截断误差对确定我国大地水准面的影响约16cm,潮汐系统影响约4~6cm。     

深圳市1 km高分辨率厘米级高精度大地水准面的确定

利用65个精度优于2 cm的GPS水准数据、5 213个实测重力点数据、100 m分辨率的数字地形模型和WDM94地球重力场模型,采用移去-恢复技术计算了深圳市1 km分辨率的大地水准面模型.将该模型大地水准面高与由29个GPS水准得到的大地水准面高进行比较,其差值的标准差为±1.4 cm.     

联合GOCE卫星轨道和重力梯度数据严密求解重力场的模拟研究

论述了联合卫星轨道和重力梯度数据严密求解重力场的方法及数据处理方案,研究了GOCE重力场反演中有色噪声的AR去相关滤波、病态法方程的Kaula正则化和观测值最优加权的方差分量估计等关键问题。模拟结果表明:①极空白问题会降低法方程求解的稳定性,导致低次位系数的求解精度较低,而Kaula正则化可有效用于GOCE病态法方程的求解,并得到合理稳定的解;②重力梯度有色噪声会降低GOCE重力场求解的整体精度,特别是对低阶位系数的影响最为明显,而AR去相关滤波法可有效处理有色噪声,但解算结果仍含有低频误差;③方差分量估计可有效确定SST和SGG两类观测值的最优权比,并且有色噪声造成的低频误差经过联合求解后得到了抑制;④利用30d、5s采样的GOCE模拟数据恢复200阶次的重力场模型,其大地水准面和重力异常精度在纬度±83°范围内分别为±3.81cm和±1.056mGal。