各向异性局部重力场计算的谱方法

本文所采用的基于输入－输出系统论的谱方法在计算结果的精度上与最小二乘配置方法相当,却很容易用于异性场的计算。用该谱方法对卫星测高及海洋重力资料进行组合求解重力场量（大地水准面差距和重力异常）,其误差估计结果表明各向异性场的计算精度优于各向同性场的精度。     

基于重力场模型的平均扰动场元的严密计算方法

卫星重力技术的进步为建立高精度的全球重力场模型提供了可能，该技术包括卫星测高、卫星重力梯度和卫星跟踪卫星等。而在建立扰动场模型的过程中一般要采用移去—恢复技术，该技术的核心是从已知的重力数据中减去根据参考重力场模型计算的扰动场元，并在最后的成果中加入移去部分对应的扰动场元。但在移去、恢复的过程中往往利用扰动场元在格网中心点的值乘以菜平滑因子代替扰动场元在该格网上的平均值，不可避免地引入了系统误差。从勒让德微分方程和勒让德函数的定义出发，详细研究了利用重力场模型计算扰动场元在格网上的平均值的方法，该方法在利用卫星测高资料反演海域重力异常中的应用表明，重力异常的精度得到了进一步提高。     

基于转换异常场的GPS坐标转换技术

针对目前GPS坐标转换中存在的问题,结合测量作业的实际,借鉴重力测量中异常场的思想,提出基于转换异常场的GPS坐标转换技术,通过一组实测数据计算分析,可以发现转换参数精度以及公共点的图形结构强弱对最终的转换结果影响不大,而且还具备粗差探测能力.     

基于改进高斯-牛顿法的位场向下延拓

本文针对位场向下延拓的不适定问题,在分析最优化算法中高斯-牛顿法基本原理及滤波函数滤波特性的基础之上,提出基于正则参数指数递增计算方法和残差最小步长准则的改进高斯-牛顿法。基于理论重力模型和航磁实测数据的对比实验表明,改进后得到的自适应迭代法具有相对较高的位场向下延拓精度和很好的收敛性。     

利用改进FLIC算法进行重力矢量场可视化

针对固定滤波长度公式得到的LIC图像显示效果不理想的缺点,利用纹理流线上所有点亮度值的统计方差来衡量可视化精度,提出了一种滤波长度随矢量变化的改进FLIC算法。用颜色信息表示重力异常大小或者真实垂线偏差大小,纹理方向表示重力方向,基于改进FLIC算法实现了重力矢量场的可视化,结果表明,重力矢量场的可视化具有表达多维信息和矢量方向细节、图形直观易读等优势。     

用GPS水准的重力异常样条逼近求解正常高的试验

利用ＧＰＳ测得的高精度大地高差求定正常高高差，是ＧＰＳ定位中的重要问题，也是国内外十分关注的问题，本文利用湛江地区实测ＧＰＳ水准资料，用最新ＤＱＭ９４Ａ地球重力场模型计算重力异常，作了用ＧＰＳ水准的重力异常样条逼的求解正常高的尝度。计算结果表明，精度优于一般常用的曲面拟合方法。     

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。     

基于高斯样条函数的局部重力异常场解析重构

重力匹配辅助导航理论大都建立在离散场的基础上的,为了研究基于连续场重力匹配算法以克服传统匹配算法的局限,必须建立精度高且具有良好解析性质的局部重力异常场解析模型。利用斐波那契数列寻优方法对一维高斯样条函数插值进行最优化,在此基础上提出了基于斐波那契数列寻优的二维高斯样条函数逼近局部重力异常场方法。为了提高寻优算法运算速度,将二维准则函数解耦为X方向和Y方向两个独立的一维准则函数,分别采用斐波那契数列寻优方法对这两个准则函数进行寻优以获取X方向和Y方向最优参数,最终得到高精度逼近局部离散格网数据的局部重力异常场连续解析模型。仿真实验中采用五组不同的参数对变化范围为-51.185mGal~86.1819mGal的重力异常场进行逼近。从最后的仿真实验结果可以看出采用最优参数时逼近绝对误差均值达到0.00069,相对误差均值更达到10-6级,能较好的满足了匹配导航要求,其逼近精度较采用其它非最优参数时均有较大提高,由此验证了文中提出的重构算法有效性。     

不同扰动位泛函间的积分变换广义核函数

基于物理大地测量边值问题的解,利用一阶边界算子定义,推导重力异常Δg、单层密度μ、大地水准面高N,垂线偏差ε、扰动重力δg等扰动场元的解。利用球谐函数的正交特性,通过对核函数的算子运算,可以得到上述扰动场元的有关逆变换公式。相对经典物理大地测量公式应用的边界面条件,笔者将含有因子r的对应扰动场元反演关系的公式称为广义积分公式。针对常用的重力异常Δg、大地水准面高N,垂线偏差ε、扰动重力δg计算,重点分析它们之间的变换关系,给出利用某个选定扰动场元计算其他扰动场元的广义积分公式。同时,通过对积分边界面的讨论,分析经典公式与广义积分公式的差异和联系。最后,给出所有外部扰动场元与核函数映射的关系表。     

块对角最小二乘方法在确定全球重力场模型中的应用

分析研究了最小二乘求解重力场模型的六种位系数排列方式下的块对角形态及三种不同条件下的块对角近似：BD-1、BD-2、BD-3,探讨了块对角最小二乘方法在联合早期卫星重力场模型和最新GRACE-only模型中的应用,通过实验计算,结果表明,块对角最小二乘方法较之于积分方法,能更好的提高所恢复模型的精度,说明在卫星重力飞速发展、地面重力数据不断完善的今天,块对角最小二乘法在超高阶地球重力场模型构建方面的优势逐渐突出。     

重力异常阶方差模型的构建及在扰动场元频谱特征计算中的应用

利用最新的全球引力位模型-EGM2008对经典的重力异常阶方差模型进行了分析比较,分析表明,经典的阶方差模型由于限于当时的观测条件,已经不能准确地描述扰动场元在各个频段的频谱分布。在Moritz阶方差模型基础上,利用EGM2008位模型获得的2160阶阶方差重新构建了新的分段重力异常阶方差模型-TSD模型,该模型与EGM2008位模型计算的阶方差比较其标准差和均值分别为0.25mgal2 、0.0 。利用TSD模型计算了不同频段内大地水准面高、重力异常、扰动重力、垂线偏差四个重力场扰动场元的频谱特征,计算结果表明：扰动场元频谱分布较之传统分析结果有较大的变化,其中重力异常、扰动重力及垂线偏差在中、低频部分的能量有明显的增加而高频及甚高频部分的比重有明显的减少。     

卫星重力梯度数据重力异常的精度分析

针对GOCE卫星确定的地球重力场模型精度的不确定性,对比分析GOCE位模型与多个不同重力场模型确定的重力异常,并将其分别与船测重力数据、南极航空重力数据、北极重力数据以及美国和中国台湾地面重力数据比较研究。结果表明:GOCE位模型的内符合精度最高,与地面重力观测数据符合最优;与船测以及航空重力测量符合相对较差、精度较低。研究表明,在一定精度前提下,GOCE卫星确定的重力数据可用于无人区,从而提高重力观测数据的覆盖率。     

海洋平均重力异常计算与精度估计

提出了一种简便实用的重力异常推值方法－方位距离加权中数法，给出了直接使用重力异常变化梯度作为衡量平衡重力异常计算精度的尺度，并运用ＯＳＵ９１Ａ模型成功地建立起重力异常变化梯度与平均重力异常计算精度的相关关系，通过此关系可对海洋平均重力异常计算精度作出比较可靠的估计。     

海洋平均重力异常计算与精度估计

提出了一种简便实用的重力异常推值方法──方位距离加权中数法，给出了直接使用重力异常变化梯度作为衡量平均重力异常计算精度的尺度，并运用ＯＳＵ９１Ａ模型成功地建立起重力异常变化梯度与平均重力异常计算精度的相关关系，通过此关系可对海洋平均重力异常计算精度作出比较可靠的估计。     

基于逆Stokes公式的测高重力反演中央区效应计算

为提高利用逆Stokes公式反演测高重力的精度,将中央区大地水准面高表示成双三次多项式插值形式,引入了非奇异变换,推导出了重力异常的计算公式。大地水准面高理论模型下的分析表明,该公式有较高的精度。以分辨率为2′×2′的大地水准面高数据为背景场进行了实际计算,结果说明中央区对反演重力异常有不容忽视的贡献。本文导出的公式可为高精度重力异常的反演提供理论依据。     

球冠体积分的重力异常正演方法及其与Tesseroid单元体泰勒级数展开方法的比较

利用重力资料研究区域乃至全球地质问题时,重力或重力异常正演方法最好从基于直角坐标系向球坐标系方向发展。本文对近似的球冠面积分重力异常正演方法进行改进,使其计算精度和计算效率都得到很大程度地提高;再通过数值试验及实际应用,分析Tesseroid单元体基于泰勒级数展开的重力正演方法与球冠重力正演方法的计算精度与稳定性,最后探讨两种方法的优缺点及其应用方向。     

Gravity Anomaly Calculation Based on Volume Integral in Spherical Cap and Comparison with the Tesseroid-Taylor Series Expansion ApDroach

利用重力资料研究区域乃至全球地质问题时,重力或重力异常正演方法最好从基于直角坐标系向球坐标系方向发展。本文对近似的球冠面积分重力异常正演方法进行改进,使其计算精度和计算效率都得到很大程度地提高;再通过数值试验及实际应用,分析Tesseroid单元体基于泰勒级数展开的重力正演方法与球冠重力正演方法的计算精度与稳定性,最后探讨两种方法的优缺点及其应用方向。     

空间大地测量技术实测台站速度场精度分析

利用国际上3个著名的数据分析处理中心CSR、JPL和GSFC给出的3种空间大地测量技术实测的台站运动速度场数据,解算不同空间技术速度场之间的转换参数,即速度场之间的系统差。在扣除两两技术之间速度场的系统差后,用速度场残差计算了空间技术速度场之间的不符值加权中误差作为衡量不同空间技术实测台站速度场的外部检核指标,即外符精度。计算结果表明,VLBI和GPS实测台站地心速度已经达到1 mm/a的精度;SLR实测台站地心速度已经达到2 mm/a的精度。     

空间大地测量技术实测台站速度场精度分析

利用国际上3个著名的数据分析处理中心CSR、JPL和GSFC给出的3种空间大地测量技术实测的台站运动速度场数据,解算不同空间技术速度场之间的转换参数,即速度场之间的系统差.在扣除两两技术之间速度场的系统差后,用速度场残差计算了空间技术速度场之间的不符值加权中误差作为衡量不同空间技术实测台站速度场的外部检核指标,即外符精度.计算结果表明,VLBI和GPS实测台站地心速度已经达到1 mm/a的精度;SLR实测台站地心速度已经达到2 mm/a的精度.     

利用滑动窗口的多项式拟合算法进行重力位场区域-剩余异常分离

地表观测的重力位场是地形质量、浅部地质结构产生的剩余重力异常和深部地质构造产生的区域重力异常的叠加效应。基于尺寸可变的滑动窗口的二维低阶多项式拟合算法和格网距离（到中心点）倒数的定权规则在空间域对地面观测的重力位场数据进行了不同深度层的区域-剩余异常分离。这克服了常规算法仅在水平方向上区分不同异常空间分布及垂直方向上定性分离的缺陷。并利用构建的模型重力数据和实测重力位场数据分别进行解算,数值结果验证了该方法的有效性。