EGM96与EGM2008地球重力场模型精度比较

给出了由地球重力场模型计算重力异常和垂线偏差的公式,利用36阶、360阶EGM96、EGM2008地球重力场模型计算了国内某地区格网点重力异常和地面垂线偏差,并将其与实测数据进行比较,从而对这两种模型的精度进行了分析和比较。结果表明,在表示国内某地区格网点重力异常时,EGM2008模型精度较高;在表示地面垂线偏差时,两种模型的精度相当。     

利用高精度地球重力场模型计算扰动重力垂直梯度

探讨了利用地球重力场模型计算扰动重力垂直梯度的理论方法,介绍了高精度地球重力场模型和最新的EGM2008模型,并利用EGM2008模型的360阶和720阶完全规格化地球位系数,分别计算了西太平洋区域和全球范围的扰动重力垂直梯度。从绘制的计算结果分布图可以看出,扰动重力垂直梯度能够清晰反映并显示地球地质构造的变化特征与陆地边界轮廓。统计分析表明,随着位系数截断阶次从360阶增至720阶,计算结果的变化较为明显,均值接近于零,其数值分布近似服从正态分布。     

多类地球重力场模型精度分析

分析了重力卫星数据构建的地球重力场模型EIGEN-CHAMP03S(140)、ITG-Grace2010s(180)、GO_CONS(240)、GOCO02s(250)的内符合精度,还与综合性地球重力场模型(EGM2008)进行了比较。然后,选用我国范围内854个AB级GPS/水准点,检核各模型分阶次确定的高程异常与实测值之间的差异,以体现其外符合精度。结果表明:以重力卫星数据构建地球重力场模型能以较高精度来表征重力场的中长波部分,与EGM2008模型的精度相当。在我国范围内,计算似大地水准面都能够达到米级精度,其中GOCO02s(250)模型精度最好,能达到0.5m的精度。     

利用卫星重力梯度恢复局部地球重力场的研究进展

简述了SGG数据恢复局部重力场的理论本质以及卫星重力梯度边值问题;详细介绍了当前国内外利用SGG进行局部重力场求解的研究进展,并将已有的求解方法总结归纳为三类：模型法、计算法和组合法,同时对各种方法的概念和研究现状作了详细介绍;最后总结了SGG数据求解局部重力场的发展前景和思考建议。     

南桑威奇俯冲带大地水准面异常及其地幔对流特征分析

以南桑威奇俯冲带为例,根据EGM2008超高阶地球重力场模型、卫星重力数据为基础,利用移去-恢复原理计算了研究区大地水准面,实现了研究区不同场源深度大地水准面异常信息的分离,根据Runcorn模型计算了研究区小尺度地幔对流应力场,并结合天然地震空间展布和前人研究成果,对俯冲带结构特征与地幔对流模式进行了探讨。结果表明:南桑威奇俯冲带具有俯冲倾角较大、地震震级较低、弧前侵蚀明显等典型的马里亚纳型俯冲带特征,俯冲带南北部俯冲深度存在明显差异,中段偏北俯冲深度可达500 km;受到软流圈与上地幔上部物质密度差异的控制,东斯科舍海脊下存在沿海脊轴向南流动强地幔流;俯冲带结构与小尺度地幔对流应力场具有很强的相关性。本研究对于搞清南桑威奇俯冲带深部构造特征,理解俯冲运动、地幔对流方向及其动力控制机制提供了新的研究思路和方法。     

基于Clenshaw求和法的重力场元计算

重力场计算中,经常需要计算以有限阶球谐级数表示的重力场元。常规计算中除需存储(N 1)^2个系数值外,还需迭代计算出(N 2)(N 1)／2个完全正常化勒让德函数值。Clenshaw求和法不需要计算单个球谐函数值而直接计算级数和,因而计算速度上有所提高。总结了球谐函数的零阶导数级数和,并推导了一阶导数级数和。通过数值试验,对于任意点的重力场元,使用C1enshaw求和法计算零阶导数球谐函数和比常规方法节省一半的时间,一阶导数球谐函数之和的计算速度提高幅度不大,并分析了其中的原因。     

基于EGM2008模型的近海高程传递方法研究

研究了基于EGM2008大地水准面模型的高程传递原理,通过青岛地区已知控制点数据计算得到EGM2008大地水准面模型与我国大地水准面差距,利用EGM2008模型计算高程异常的方法,结合GNSS技术实现高程传递。利用青岛市C级GNSS控制网数据,基于EGM2008模型,采用3种不同的拟合方法,建立了区域高程异常残差场,反演高程异常值与已知控制点高程异常值进行比对。利用青岛市D级GNSS点的数据对构建的格网模型的精度进行检核。结果表明:EGM2008大地水准面模型与我国的大地水准面存在22 cm左右的偏差;基于EGM2008模型的高程传递精度可达厘米级,可用于近海高程传递,几种拟合方法精度相当。     

基于EGM模型的多波束无验潮测深技术应用

多波束水深测量中受潮汐因素的影响,测量垂直基准是变化的,具有瞬时性。传统多波束测量,需在测区内设立一个或多个验潮站进行同步水位观测,最终将水深归算到深度基准面上。针对多波束水深测量中垂直基准转换的复杂性问题,文中基于地球重力场模型,结合测区内实测的GNSS/水准数据,通过插值算法建立了测区范围内似大地水准面精化模型,构建了多波束无验潮水深测量的垂直基准转换模型。通过实例表明,该方法有效地消除了潮汐、动态吃水及涌浪等因素影响,直接获取深度基准面的水深值,提高工作效率,可满足近岸多波束水深测量的工作需求。     

几种卫星测高海洋重力场模型精度比较分析

以中国南海部分海域作为试验区,依据测区船载重力测量结果分别对S&S V28.1、S&S V29.1、DTU15和DTU17卫星测高海洋重力场模型开展了精度评估与分析工作。首先利用EIGEN6C4超高阶位系数模型计算得到的参考重力异常,使用多项式拟合技术对船载重力异常进行了长波误差改正;然后借鉴3σ准则进一步控制船载重力测量结果质量;最后以RMS作为精度主要评价指标,完成了对4种海洋重力场模型精度评估。结果表明,4种海洋重力场模型检核精度整体相当,其中S&S V29.1检核精度略高于S&S V28.1,4种重力异常模型在试验海域精度大致在1.5~6mGal之间。试验结论对于后续重力场模型应用具有一定参考价值。     

超高阶重力场模型计算高程异常算法与实现

详细阐述了利用地球重力场模型位系数计算高程异常的数学模型。选取标准向前列递推法和跨阶次递推法作为缔合勒让德函数的计算方法,分析了两种算法的适用范围。以高精度的超高阶EIGEN-6C4重力场模型为例,选择全球范围内5°×5°的格网组成的2701个点和具有代表性的12个点计算高程异常,将计算结果和ICGEM网站计算结果比较验证了算法的可靠性,并绘制了全球范围内5m等高距的高程异常等值线图,实现了全球高程异常的可视化。     

多类资料计算南海重力垂直梯度的方法比较

重力垂直梯度在解决和解释地球表层地质和地球物理问题中的作用日益明显,因而获得其模型和分布是非常必要的。利用测高卫星可以得到空间大范围高精度、高分辨率的垂线偏差、重力异常以及大地水准面数据,利用测高重力资料和地球重力场模型,采用不同方法分别计算了南海海域重力垂直梯度,并对它们进行了比较。     

月球扰动引力频谱特性及在恢复月球重力场的应用

利用谱分析方法,通过对月球外空间扰动引力频谱特性的分析研究,估计了其谱分量信息随高度的衰减特点及在不同频段的谱敏感度,得到了敏感各频段位系数与所需探测器轨道高度的关系,同时为联合不同数据求解月球重力场模型在改进解算方法和跟踪数据定权上提供了参考依据。     

卫星重力测量系统的发展和测量模式

从地球重力场测量要素出发,按照局部重力场模型、区域重力场模型、全球重力场模型求解的发展思路,分析了对地球重力场测量技术手段的要求。根据高-低卫星跟踪卫星的距离和距离变率开展定轨研究的概念,梳理了卫星跟踪卫星重力测量系统的发展。针对卫星跟踪卫星重力测量技术的内涵,分析了高-低卫星跟踪卫星测量模式（SST-hl）和高-低低卫星跟踪卫星测量模式（SST—hll）的地球重力场测量本质。     

超高阶地球重力场模型的高程异常优化算法

通过分析比较标准前向列推、标准前向行推、跨阶次递推和Belikov列推4种缔合勒让德递推算法的精度、稳定性以及计算速度,提出了选取Belikov列推法来解算超高阶重力场模型高程异常;研究探讨了基于严密球谐级数展开、保留泰勒级数展开的零阶项和保留至泰勒级数展开一阶项计算模型高程异常的三种算法,并进行了实验计算分析。结果表明,保留至泰勒级数一阶项的模型高程异常既能保证计算速度也能达到足够的精度,可满足大区域高分辨率高程异常建模的需求。     

利用GRACE时变重力场监测中国及周边地区的水储量变化

利用GRACE时变重力场反演了2005年1～11月的中国及周边地区的水储量月变化,并对结果进行了分析。研究表明,利用GRACE时变重力场可以很好的对水储量进行监测,其监测能力足以揭示几个厘米的等效水高,为全球水循环及其气候变化提供了可靠的资料。     

海空重力测量技术进展

简要分析了现有三类重力测量技术手段整体发展状况及其特点,全面阐述了国际、国内海空重力测量技术的起步、发展与现状,综述了国内外主要海空重力仪的性能技术指标,介绍了国内海空重力测量系统研制与试验情况。     

Comparison of Satellite-Only Gravity Field Models Constructed with All and Parts of the GOCE Gravity Gradient Dataset

The impact of GOCE Satellite Gravity Gradiometer data on gravity field models was tested. All models were constructed with the same Laser Geodynamics Satellite (LAGEOS) and Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) data, which were combined with one or two of the diagonal gravity gradient components for the entire GOCE mission (November 2009 to October 2013). The Stokes coefficients were estimated by solving large normal equation (NE) systems (i.e., the direct numerical approach). The models were evaluated through comparisons with the European Space Agency's (ESA) gravity field model DIR-R5, by GPS/Leveling, GOCE orbit determination, and geostrophic current evaluations. Among the single gradient models, only the model constructed with the vertical ZZ gradients gave good results that were in agreement with the formal errors. The model based only on XX gradients is the least accurate. The orbit results for all models are very close and confirm this finding. All models constructed with two diagonal gradient components are more accurate than the ZZ-only model due to doubling the amount of data and having two complementary observation directions. This translates also to a slower increase of model errors with spatial resolution. The different evaluation methods cannot unambiguously identify the most accurate two-component model. They do not always agree, emphasizing the importance of evaluating models using many different methods. The XZ gravity gradient gives a small positive contribution to model accuracy.