利用卫星测高垂线偏差计算其他重力场元的特性分析

利用卫星测高技术确定海洋重力场,垂线偏差数据作为导出观测量在实际工作中被普遍采用。利用物理大地测量边值问题的定义以及扰动位在球面边界条件下的解,给出了由垂线偏差计算大地水准面高、重力异常和扰动重力的公式。分析了不同积分计算公式在重力场阶谱表达形式下对垂线偏差误差的抑制作用,也分析了不同积分核函数的变化特性,得出基本结论:在利用卫星测高数据求解海洋重力场时,当以格网化海面垂线偏差数据计算重力场参数时,求解的大地水准面高的有效性和稳定性优于重力异常和扰动重力。     

关于重力场元计算中积分元及积分域的确定问题

高程异常、垂线偏差及空中扰动引力矢量是大地测量和空间技术最常用的一组重力场参数。本文在分析了以上三种参数的计算误差源以后,详细论证了计算这些参数对积分面积元的不同要求。在此基础上,本文通过频谱分析方法,进一步论证了重力场元计算对各类平均重力异常覆盖范围的不同要求,并分别使用RAPP81模型和OSU91模型进行了必要的验证。     

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。     

TOPEX/Poseidon卫星测高的垂线偏差修正

详细介绍了卫星测高垂线偏差的计算方法,计算了TOPEX/Poseidon高度计资料一个周期沿迹的垂线偏差南分量ξ和西分量η,进而计算了由于垂线偏差造成的测高误差ΔH和修正后的海面高度.结果表明,垂线偏差造成的测高误差基本为-5～5 mm,在个别海域的测高误差超过10 cm,但数据点极少.     

用GPS水准法测定单点垂线偏差

介绍了利用GPS和水准高差观测数据计算单点垂线偏差的理论与方法,系统地分析了测定垂线偏差的误差源,研究了观测方案与成果质量的关系,提出了保证垂线偏差测定精度的观测设计准则。通过与天文大地方法观测结果的实例比较,验证了该方法的有效性。     

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。     

天津港似大地水准面的精化

基于天津港基础控制测量成果与EGM2008模型,采用多面函数拟合法,进行天津港三大港区的似大地水准面精化,并结合已有成果进行精度分析.结果 表明,天津港似大地水准面精化的模型检核精度为±7 mm,港区内高程异常跨度为0.622 m,高程异常偏差由西向东逐渐减小,南北相差不大,高程异常等值线整体沿南北走向.经工程实践验证...     

无控制岛礁高程的确定

通过对EGM96、WDM94和GFZ重力场模型计算的测区重力(似)大地水准面的比较,选取最适合测区的重力场模型。并利用所选重力场模型,用移去-恢复的方法计算各控制点和待定点的大地水准面高;根据GPS/水准点高程异常数据计算其改正数,按照距离倒数加权内插法将改正数传递到待定点,由于待定点的大地高、模型大地水准面高已知,进而可以求得其高程。     

顾及垂线偏差的重力大地水准面差距内插法

指出传统距离加权内插法的不足,推导了垂线偏差同大地水准面差距偏导数的转换公式,在此基础上利用间接平差模型得到了顾及垂线偏差的重力大地水准面差距内插法,改进了传统距离加权平均法。     

近海海域垂线偏差的测量试验及精度分析

为深入研究垂线偏差在海域的精度水平,在我国渤海近海区域利用数字天顶仪及精密单点定位技术测量获得了若干高精度垂线偏差测量值,利用测量值对EGM2008模型、Jason-1卫星数据、DTU10海面高模型及点质量模型计算得到的垂线偏差进行了比对分析。以测量结果为基准,比较结果表明,EGM2008模型的计算结果相对较好,Jason-1卫星数据和点质量模型次之,DTU10海面高计算结果较差。以长岛观测点为代表,EGM2008模型、Jason-1卫星数据、点质量模型计算的垂线偏差与数字天顶仪测量获得的垂线偏差的差异(子午和卯酉两个方向)在1. 5″以内。     

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。     

沿海地区似大地水准面精化探讨

在GPS／水准网点的基础上,利用重力资料确定网区的高程异常走向,再利用各点的大地高和正常高求得高程异常,借此精确确定沿海地区局部的似大地水准面。     

用Geosat高度计数据提取东海大地水准面

大地水准面是地球重力势等势面,它反映了地球形状及海面重力场异常特征,对大地测量学及海底探矿意义重大.本文利用Geosat高度计50个ERM周期共2.3a的数据,对包括东海区域的20°～40°N,120°～140°E海域进行了大地水准面反演计算.本文采用时间平均处理法有效地抑制了高度计数据中含有的由海洋时变因素引起的高度偏差,并用两种计算模型得到了东海大地水准面.计算出的大地水准面可反映出某些小区域海底特征,但与大尺度海底地形相关较差,这主要是由地壳均衡补偿作用引起的.对计算误差分析得出,采用模型-1和模型-2得出的大地水准面中残留的轨道误差分别为10.8和5.6cm,与OSU91A大地水准面模型偏差分别为37.6和42.2cm,时间平均处理使海洋时变因素引起的海面高度偏差降低了7倍.     

我国沿海及海域1′×1′垂线偏差模型的研究与建立

研究并给出了建立我国沿海及海域 1′× 1′网格化垂线偏差数字模型的方法 ,由该模型计算任一点垂线偏差的方法 ,以及海洋垂线偏差的精度估计方法。采用文中给出的方法建立了我国沿海及海域 1′× 1′垂线偏差模型。采用沿海及岛屿高精度天文大地点检核了相应区域垂线偏差的计算精度 ,在此基础上分析并给出了 1′× 1′垂线偏差模型在不同区域计算任一点垂线偏差的精度估值。即 :在远海有少量重力数据区域精度为± 4″,在近海区域精度为± 1 5″,在沿海及附近岛屿精度优于± 1″。     

卫星测高中的垂线偏差法

卫星测高中的垂线偏差法是当前利用卫星测高技术研究海洋重力场的最优方法,包括利用卫星测高数据计算垂线偏差和利用该垂线偏差确定海洋重力场两部分。研究了Sandwell、Olgiafi、Hwang测高垂线偏差的计算方法和Molodenskii、Hwang利用测高垂线偏差确定海洋重力场的基本原理,分析比较了上述方法的异同,为科学地利用卫星测高资料反演海洋重力场提供理论依据。     

利用卫星测高资料确定全球海洋重力场

详细描述了卫星测高数据的平滑处理、高斯低通滤波、交叉点剩余垂线偏差计算、网格化方法以及根据逆的威宁·曼尼兹公式利用 1DFFT技术反演海域重力异常的解算过程 ,介绍一种确定正常轨道地面轨迹交叉点位置的简便方法 ,导出了海面地形对垂线偏差影响的改正公式以及剩余网格垂线偏差模型值的计算公式。所确定的全球 82°S～ 82°N ,0°～ 36 0°海域 30′× 30′网格平均重力异常与船测平均重力异常比较表明 ,精度达到± 4 .1～± 4 .7毫伽。     

联合多代卫星测高数据建立中国近海垂线偏差模型

联合T/P数据、T/P新轨道数据、ERS2数据、GFO数据、Geosat GM数据和ERS-1/168数据,用测高卫星记录点的位置信息直接计算沿轨大地水准面的方向导数,在交叉点处联合方位角推求垂线偏差,然后利用Shepard插值法得到了中国近海2′×2′格网分辨率子午圈和卯酉圈垂线偏差模型。将其与2′×2′分辨率的CLS_SHOW 99垂线偏差模型比较,在子午圈分量上的RMS为0.87,″在卯酉圈分量上的RMS为1.45″。     

重力梯度张量计算重力场元

根据体谐函数一阶、二阶水平导数（广义球函数）也是球面正交函数系的性质,详细推导了水平重力梯度边值问题的级数解.根据扰动位与重力场元的微分关系,导出了由水平重力梯度计算重力异常、垂线偏差的公式.完善了全张量重力梯度的有关应用.     

西北太平洋中国沿海海面倾斜及其机理初探

海面倾斜与高程基准密切相关,它已经受到大地测量学界和海洋学界的重视.进一步讨论了大地水准的测量精度,指出了大地(几何)水准与沿海验潮资料的不符是由于海面的倾斜;分析了海面倾斜的机理,其中包括海流、海水密度分布、气压、台风引起的破碎波等的作用;提出了用海水异常密度的三维分布计算大地水准面的扰动,实质上它反映了海面的倾斜,该量占大地水准测量结果的73%,这进一步说明密度的异常乃是我国沿海海面倾斜的主要原因.     

基于全极化SAR的浙江衢山岛DEM信息提取

数字高程模型(digital elevation model, DEM)是重要的地理信息,合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)是提取数字高程模型的有效手段之一。本文以浙江衢山岛部分地区为研究区,利用2013年11月27日的Radarsat-2四极化精细工作模式极化SAR数据计算了研究区方位向两相邻分辨单元之间的极化方位角偏移量,从极化方位角偏移量提取了方位向坡度信息,得到了研究区地形的高程数据,并利用实测数据对提取的DEM信息进行了精度检验。结果表明,在海岸带及近海岛礁区域,单景全极化雷达DEM测量是可行的,计算结果的平均相对误差为20%,造成误差的主要原因是海面杂波造成的起算面的改变以及植被的树枝叶层造成方位角的变化导致的高程计算偏差。