基于地球物理信息构建全球重力异常模型方法的探讨

平均重力异常是地球重力场的基本数据,在垂线偏差、高程异常、扰动重力等的计算中都要用到平均重力异常。本文在全球高程、地壳密度、海深等地球物理信息的基础上,依据均衡理论和逆威宁-曼尼兹公式两种推估重力异常的方法,在理论上对构建全球重力异常模型进行了探讨。     

城市级似大地水准面模型确定的优化方法研究

以清远市cm级似大地水准面模型的确立为例,综合运用各种数据和拟合算法,通过计算和统计,探讨了采用"移去-恢复"法计算城市级似大地水准面模型的关键技术,并提出了优化建议.     

从物理大地测量角度分析重力异常用于重力反演时所存在的误差及其改正

从重力异常△g的原始定义出发，对将其用于反演地球内部密度结构时，本身所存在的不合理性及其造成的误差进行分析和估算，并给出相应的公式。主要内容包括以下3个方面。1．重力异常中所包含的两个界面所造成的物理上的不确定性分析及其所造成的几何差异估计。2．当将实际重力与模型正常重力严格地视作为矢量，传统的重力异常或重力扰动由于未考虑垂线偏差所造成的误差分析和计算。3．对试图以具有确定物理意义的地球物理模型（如PREM）代替大地测量中的正常椭球作为正常场源时，共合理性及存在的问题进行分析，并分析对其对应的正常重力之间的差异进行估算。     

EGM2008模型计算重力扰动位及相关量的方法研究

地球重力场模型EGM2008提供了计算全球高分辨率和高精度重力场相关参量的可能。本文采用球谐综合的方法,对重力扰动位、重力异常、大地水准面高等物理量的计算步骤和方法进行了研究和分析,并编制了相应的计算程序基于EGM2008无潮模型和零潮模型对以上参量进行了计算,同NGA发布的计算程序计算的结果进行了比对,验证了计算的方法正确性和可靠性。     

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...     

超高阶地球位模型的计算与分析

全球重力场模型是当今物理大地测量学最为活跃的研究领域之一。本文基于目前国内外最新的重力场模型理论研究成果 ,提出了利用中国地区细部数据和全球卫星测高 2′× 2′网格重力异常扩展超高阶位模型的计算方法 ,详细讨论了数值解算过程中的稳定性和可靠性问题。以 EGM96和 GPM98CR模型作为参考模型 ,在全球意义上分别解算得到 MOD99a( 360阶 )、MOD99b( 72 0阶 )和 MOD99c/d( 1 80 0阶 ) ,将系列模型 MOD99a/b/c/d同中国地区 72个 GPS水准大地水准面和全球海洋 1 2个地区的卫星测高大地水准面进行了比较 ,并通过功率谱分析方法检验了 4组模型的有效性和可靠性。     

利用重力场模型和局部重力资料计算GPS水准高的精度探讨

利用大地水准面高，结合GPS测量的高程信息,直接计算GPS水准高，是一种全新诱人的解决方案。本文就这种方案，根据其核心技术－大地水面高的性质：长波长－全球重力场；中波长－局部重力资料，短波长－数据地形，对它的具体实现，适用范围以及精度分析作了详尽的探讨，在此基础上，提出一些GPS水准应用规范和要求，并利用实验数据对其进行验证。     

全球及局部海洋扰动重力反演的快速解析方法

从经典边值问题理论及球谐函数理论出发,在空域推导获得了由大地水准面高以及垂线偏差计算扰动重力的解析计算公式,为利用卫星测高数据反演海洋扰动重力提供了理论基础。针对全球海洋区域和局部海洋区域的扰动重力反演,在前人已有工作基础上,提出了改进的基于一维FFT的精确快速算法,保证了计算结果与原解析方法完全一致,且计算速度提高约20倍。该算法在提高计算效率的同时避免了由于引入FFT而产生的混叠、边缘效应问题,而且对观测数据的序列长度没有硬性要求,使得应用更加灵活。利用EGM2008地球重力场模型分别生成了2.5'分辨率大地水准面高数据和垂线偏差数据,按照本文提出的改进方法(采用全球积分计算)分别反演获得了全球及局部海洋区域的扰动重力。经比较分析,由大地水准面和垂线偏差分别反演获得的扰动重力其差异在0.8×10^-5 m/s²以内,这说明两种反演方法是基本一致的,但在数据包含系统误差的情况下,由垂线偏差反演扰动重力具有一定优势。     

确定高程异常的统计学习方法

针对工程应用中高程异常的确定问题,讨论神经网络、模糊神经网络、支持向量机方法、TLANN等统计学习方法,分析这些方法的特点,并通过实例对它们的性能进行比较。三个实例的结果表明这些方法都可以快速确定计算模型并具有较高精度。     

我国陆海统一似大地水准面构建的三维重力矢量法

基于重力场水平分量-垂线偏差对地形信息敏感的特点,根据边值理论由重力与地形数据确定格网垂线偏差模型,在此基础上,首先利用三维重力矢量-格网垂线偏差与格网重力异常,联合格网高程数据求得格网点间高程异常差,然后通过GPS/水准点的控制,构成紧密的几何条件,进行严密平差,从而获得高分辨率、高精度似大地水准面的数值模型。按照本文方法,利用我国6600多个GPS/水准点、1'×1'的格网垂线偏差、格网重力异常、格网高程数据,整体平差计算了我国陆海统一的似大地水准面模型,经GPS/水准点检核,全国似大地水准面的绝对精度达到了4 cm,相对精度优于7 cm。     

高分辨率格网空间重力异常的精密确定

介绍高分辨率格网空间重力异常精密确定的方法,并利用深圳及周边地区5 213个高精度实测重力值、高分辨率数字地形模型和WDM94地球重力场模型,采用移去-恢复技术和加权平均法计算深圳市1 km和2 km分辨率的格网空间重力异常.计算结果表明:该地区1 km和2 km分辨率的格网空间重力异常的精度分别为±1.560 mGal和±4.442 mGal.1 km分辨率的格网空间重力异常成果已应用于该地区似大地水准面的精化,产生了较大的经济效益和社会效益.     

海空重力测量及应用技术研究若干进展

总结分析评述了海军重力研究团队在海空重力测量及应用技术研究领域取得的一些有理论意义和实用价值的研究成果,主要涵盖需求论证与顶层设计、观测数据归算与精度评估、测量误差分析处理与分离补偿、地表观测重力向上延拓、航空观测重力向下延拓、海域重力数据模型构建、地球外部重力场逼近和大地水准面精化等8个研究方向,重点从各项关键技术的研究背景、研究思路、难点突破、成果应用前景等几个方面进行了分析和总结,回答了该研究领域涉及理论方法和工程应用的一系列科学问题,为该领域未来发展提供借鉴和参考。     

基于高程异常拟合的多项式模型参数方案探讨

针对多项式模型在大地高向正常高的转换中精度偏低的问题,本文首先讨论一次、二次、三次多项式模型的高程拟合精度,以确定最优拟合参数,进一步结合最小二乘配置法及EGM2008重力场模型对多项式模型进行精度优化。通过实例分析,多项式模型i=3时精度最高为0.045 m,结合最小二乘配置法的拟合中误差为0.032 m,再结合移去-恢复法为0.017 3 m。二次多项式模型拟合精度最高,最小二乘配置法及重力场模型可进一步将拟合精度提高至四等水准的精度要求。     

海洋重力异常数据的EGM2008模型插补方法

针对加权平均模型中反映信号区域性变化特征的权系数不易确定的问题,提出了利用EGM2008模型计算的重力异常数据表示重力场的趋势性变化以改进传统的加权平均法。基本步骤是利用实测海洋重力异常数据,借助EGM2008全球重力位模型,在移去-恢复技术框架下内插出残差重力异常数据,进而得到内插点的海洋空间重力异常。海区实测数据分析结果表明,本文所述方法计算的内插值,无论是分布情况还是与实测值差值的大小,都明显优于传统的加权平均法。     

基于EGM2008地球重力场模型的广西似大地水准面优化研究

通过5′×5′EGM2008地球重力场模型求取高程异常,与广西96个一、二等水准点高程异常进行比较分析,得出EGM2008在广西点位误差达37.8cm。根据广西地形实际情况,对EGM2008在广西平原、丘陵和高山三区的普适性进行分析,和已建立的广西似大地水准面成果比对,得出在平原区,EGM2008模型的平滑性较好,成果精度最优,成果优于3cm;在丘陵区,通过适当增加已知水准成果纠正,可得到较好的转换精度,大部分成果精度优于5cm;而在高山区,存在较大偏差,应顾及地形均衡和重力异常等因素影响,来提高高山区的似大地水准面转换精度。综上所述,EGM2008在广西存在一定系统误差,剔除系统误差后,可在广西新一代似大地水准面成果优化中得到较好应用。     

基于BP神经网络的Shepard曲面拟合方法在区域似大地水准面中的应用

在几何模型拟合区域水准面过程中,每种模型拟合高程都存在一些缺陷。在分析BP神经网络和Shepard曲面拟合方法各自优势的基础上,提出一种基于BP神经网络的Shepard曲面拟合方法的混合模型,并通过实例论证得出其拟合精度可达到厘米级,能满足一般工程的需要,解决了区域高程拟合单一模型的缺陷问题。     

重力矢量及张量信息在地球重力场中的应用

随着重力测量技术日新月异的发展,尤其是空间重力测量技术的发展,使反映地球中、高频信息的重力矢量及张量的获取成为可能.文中建立了基于重力矢量及张量信息求解重力场中扰动场元的数学模型,对于将来重力场的精化及其时变性的研究具有一定的理论意义.     

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。     

基于多重小波的海洋重力异常畸变消除方法

分析了信号在多重小波算法下的表现形式,采用软阈值方法对经过多重小波变换后的重力异常信号的高频部分进行阈值处理.根据离散的重力异常状态方程,采用HGM多重小波进行了海洋重力异常数据仿真处理.理论分析和仿真处理表明:采用软阈值处理方法和联合软阈值处理方法以及特征值法阈值选择规则,都能在一定程度上消除海洋重力异常畸变.但在相同背景条件下,联合软阈值处理方法的性能优于软阈值处理方法.     

基于CityGML的城市三维模型的描述方法

传统的三维城市空间数据库中,在实现空间数据共享、互操作以及满足各应用者对数据的特殊要求方面存在着诸多未能解决的问题。通过对OGC标准中CityGML三维模型描述方法的研究,从LOD、坐标系统、拓扑定义方面进行分析研究,从而为城市三维模型信息的描述与管理提供更优的方法。