重力梯度张量的球谐分析

深入研究了利用卫星重力梯度数据确定地球重力场模型的球谐分析方法，导出了由重力梯度张量的球函数展开系数确定扰动位球谐系数的实用解算模型。模拟试算结果验证了本文算法的有效性和实用性。     

重力梯度张量的球谐分析

深入研究了利用卫星重力梯度数据确定地球重量力场模型的球谐分析方法，导出了由重力梯度张量的球函数展开系数确定扰动位球谐系数的实用解算模型。模拟试算结果验证了本算法的有效性和实用性。     

卫星重力梯度数据确定地球重力场的Slepian局部谱分析方法

在引入Slepian局部谱分析方法的基础上,详细分析Slepian函数的数学特性,采用Grünbaum算子提高Slepian方法求解的稳定性和效率,推导卫星重力梯度数据确定地球重力场的Slepian方法表达式。通过仿真分析,就Slepian方法在卫星重力梯度数据确定地球重力位模型中的应用和前景进行分析和讨论。研究表明,Slepian函数在整个球面和球带上具有双正交性,其频谱能量分布特性与卫星轨道的测量特点具有很好的一致性。Slepian低次项系数精度受到极空白影响很小,较之球谐系数低次项明显改善。Slepian方法对大地水准面空间分布恢复精度的直接贡献不明显。     

三、P22 大地测量学

正CH20121317卫星重力梯度数据确定地球重力场的Sle-pian局部谱分析方法=Slepian Localized Spectral Analysis of the Determination of the Earth’s Gravity Field Using Satellite Gravity Gradiometry Data/朱广彬(国家测绘地理信息局卫星测绘应用中心),李建成,文汉江,常晓涛,王正涛,邹贤才//测绘学报.-2012,41(1).-1～7在引入Slepian局部谱分析方法的基础上,详细分析Slepian函数的数学特性,采用Grünbaum算子提高Slepian方法求解的稳定性和效率,推导卫星重力梯度数据确定地球重力场的Slepian方法表达式。通过仿真分析,就Slepian方法在卫星重力梯度数据确定地球重力位模型中的应用和前景进行分析和讨论。研究表明,Slepian函数在整个球面和球带上具有双正交性,其频谱能量分布特性与卫星轨道的测量特点具有很好的一致性。Slepian低次项系数精度受到极空白影响很小,较之球谐系数低次项明显改善。Slepian方法对大地水准面空间分布恢复精度的直接贡献不明显。图6表1参19     

扰动重力梯度的球冠谐分析建模

从球冠谐理论出发,详细推导了球冠坐标系下扰动重力梯度的无奇异性计算公式。基于Tikhonov正则化方法,利用GOCE卫星实际观测数据解算局部重力场球冠谐模型。数值计算表明,基于扰动重力梯度的球冠谐分析建模方法能够有效地恢复局部重力场中的短波信号,与GO_CONS_GCF_2_DIR_R5模型的差异在±0.3×10~(-5) m/s~2水平。     

椭球界面下Neumann边值问题的积分解

应用文献 [1 ]推导出的球谐系数与椭球谐系数的转换关系 ,给出了椭球界面下Neumann边值问题的积分解     

椭球界面下Neumann边值问题的积分解

应用文献[1]推导出的球谐系数与椭球谐系数的转换关系,给出了椭球界面下Neumann边值问题的积分解.     

卫星重力梯度边值问题的点质量调和分析

研究并建立由全球重力梯度复组合分量及全张量解算全球点质量模型的基本方程,进一步推导得到基于卫星重力梯度的单定边值问题和超定边值问题的点质量调和分析解.通过采用分块循环矩阵分解大型线性方程组的方法,实现点质量调和分析解的稳定解算.最后运用EGM2008模型进行模拟数值计算,验证卫星重力梯度边值问题的点质量调和分析法的有效...     

三、P22 大地测量学

CH20111916卫星重力梯度边值问题的点质量调和分析=Point-mass Harmonic Analysis of Satellite Gradiometry Boundary Valu eProblem/吴星(总装备部工程设计研究总院),张传定,王凯∥测绘学报.-2011,40(2).-213～219研究并建立由全球重力梯度复组合分量及全张量解     

联合高低卫-卫跟踪和卫星重力梯度数据恢复地球重力场的谱组合法

GOCE采用的高低卫-卫跟踪和卫星重力梯度测量技术在恢复重力场方面各有所长并互为补充,如何有效利用这两类观测数据最优确定地球重力场是GOCE重力场反演的关键问题。本文研究了联合高低卫-卫跟踪和卫星重力梯度数据恢复地球重力场的最小二乘谱组合法,基于球谐分析方法推导并建立了卫星轨道面扰动位T和径向重力梯度Tzz、以及扰动位T和重力梯度分量组合{Tzz-Txx-Tyy}的谱组合计算模型与误差估计公式。数值模拟结果表明,谱组合计算模型可以有效顾及各类数据的精度和频谱特性进行最优联合求解。采用61天GOCE实测数据反演的两个180阶次地球重力场模型WHU_GOCE_SC01S（扰动位和径向重力梯度数据求解）和WHU_GOCE_SC02S（扰动位和重力梯度分量组合数据求解）,结果显示后者精度优于前者,并且它们的整体精度优于GOCE时域解,而与GOCE空域解的精度接近,验证了谱组合法的可行性与有效性。     

全张量重力梯度数据的谱表示方法

在文献「１」的基础上,进一步研究全张量重力梯度数据的全局和局部分量的广义球谐谱表示和轨道根数据表示,并给出了广义球谐函数与球谐函数这间的关系,从理论上得到了全张量重力梯度数据的描述方法和由全张量重力梯度网格数据恢复全球重力位谱系数的基本公式,本文对全张量重力梯度数据的谱表示和谱分析所做的工作,对由重力梯度张量的部分分量恢复全球重力位普系数有一定的参考价值。     

关于卫星重力梯度边值问题的准解的若干注记

研究了卫星重力梯度边值问题的准解的具体计算方法，利用地球重力场模型ＷＤＭ９４模拟的卫星重力梯度数据进行试算，验证了准解模型的有效性，并获得一些重要结论     

球内Dirichlet问题解及其应用

本文基于球内调和函数的Ｄｉｒｉｃｈｌｅｔ问题的球谐解式,推导了球内调和空间的Ｐｏｉｓｓｏｎ积分,将其应用于航空重力测量数据的向下延拓时,积分边界面是空中面,边界值是空中重力异常或纯重力异常,推求地面重力异常可直接积分计算,而勿需像球外Ｐｏｉｓｓｏｎ积分那样迭代求解积分方程。     

海洋局域地磁场球冠谐分析建模方法研究

本文研究了将球冠谐分析用于海洋局域地磁场建模的理论和方法,并对建模数据的质量控制、数据的代表性、球冠极点和半角的选择、模型截至阶数的确定、球冠谐分析建模中边界效应的影响和削弱等建模中关键问题进行了深入研究,最后提出了分区建摸的思想,并构建了高精度的地磁场模型。     

Band-limited functions on a bounded spherical domain: the Slepian problem on the sphere

The Slepian problem consists of determining a sequence of functions that constitute an orthonormal basis of a subset of ℝ (or ℝ²) concentrating the maximum information in the subspace of square integrable functions with a band-limited spectrum. The same problem can be stated and solved on the sphere. The relation between the new basis and the ordinary spherical harmonic basis can be explicitly written and numerically studied. The new base functions are orthogonal on both the subspace and the whole sphere. Numerical tests show the applicability of the Slepian approach with regard to solvability and stability in the case of polar data gaps, even in the presence of aliasing. This tool turns out to be a natural solution to the polar gap problem in satellite geodesy. It enables capture of the maximum amount of information from non-polar gravity field missions. Received: 10 June 1998 / Accepted: 20 May 1999     

Uniqueness and existence for the geodetic boundary value problem using the known surface of the earth

The geodetic boundary value problem using the known surface of the earth is defined and shown to have at most one solution. Furthermore it is proved that the solution exists and that its harmonic part can be represented by the potential of a simple layer under the sufficient condition that at the surface of the earth directions are known which lie differentially close to the gradients of the gravity field. The advantages of this boundary value problem are outlined in comparison to the boundary value problem formulated by Molodensky.     

椭球谐和球谐系数之间一个简单的转换关系

本文推导的椭球谐系数和球谐系数相互之间转换关系的核心思想是在ε~2量级下利用Legendre函数的正交性,从球谐系数求解的积分表示出发,将积分中的椭球坐标变量与球坐标变量相互转换,从而得出椭球谐系数与球谐系数之间的转换关系。本文导出的转换关系有以下优点:①对于第二类Legendre函数的计算采用Laurent级数表示,使计算第二类Legendre函数更为简单;②保留了ε~2量级下,导出的转换关系相比文献[2]的形式更简单,满足物理大地测量边值问题线性化的要求;③顾及了余纬和归化余纬的区别。     

基于“浅层海水”质量法确定海洋内部层面重力值

经典物理大地测量学利用斯托克斯方法和莫洛金斯基方法解算大地测量边值问题并给出地球外部重力场表达,若忽略1~2 m量级的动力学海面地形,静止的平均海面可认为是大地水准面,后者是与平均海平面最为接近的重力等位面。经典理论无法求解海洋内部,即地球内部重力场问题,为解决这一局限,基于地表浅层法引入“浅层海水”的概念,“浅层海水”上下界面由平均海面高模型DTU21确定,利用牛顿积分和球谐展开算法确定了最优球谐分析迭代次数,分析了“浅层海水”厚度与积分区域半径大小的关系,确定了“浅层海水”厚度为100 m、500 m和1 000 m时的最优积分区域半径为1°,厚度4 000 m时为1.5°;评估了“浅层海水”质量法移去-恢复海洋表面重力值的精度,“浅层海水”厚度100 m、500 m、1 000 m和4 000 m的均方根误差分别为0.13 mGal、0.61 mGal、1.21 mGal和3.93 mGal,验证了该方法的可靠性。基于此理论,计算了不同厚度“浅层海水”下表面的层面重力值,得到了100 m、500 m、1 000 m和4 000 m深度处层面重力值与“浅层海水”上表面重力值差的均方根,分别为22.11 mGal、110.50 mGal、220.87 mGal和877.31 mGal。