重力大地水准与GPS水准联合平差精化大地水准面

提出一种ＧＰＳ水准与重力大地水准面的联合平差方法,其原理为分别对ＧＰＳ水准和重力大地水准面建立绝对观测方程和相对观测方程,并以ＧＰＳ水准作为约束条件进行整体平差,将平差结果附合到ＧＰＳ水准上去,因而既利用了ＧＰＳ水准绝对高精度的优点,又利用了重力大地水准面的高分辨率和高相对精度的优点。考虑到球体和局部系统误差,可以将大地水准面分成若干区域进行分区平差。     

利用多代卫星测高数据反演海洋重力异常及大地水准面

联合多代卫星测高数据,研究并实现了多种测高数据联合交叉点平差方法,削弱了数据内部系统性偏差;采用沿轨迹加权最小二乘方法,选取适当的搜索半径,确定了浙江近海剩余垂线偏差子午分量ξ和卯酉分量η;基于移去 恢复方法和FFT技术,利用剩余垂线偏差,考虑最内圈带的影响,选取适当的积分半径,反演得到了浙江近海高分辨率的重力异常模型和大地水准面模型;将浙江近海重力异常与船测重力进行比较,差值的均方根为±5.231 58 mGal;将浙江近海大地水准面与EGM96及EGM2008模型大地水准面进行比较,差值的均方根分别为±0.694 57 m及±0.029 51 m。     

天文(重力)水准的新手段及其计算方法

介绍当今确定天文大地垂偏差的新仪器－CCD自动天体测量仪和确定两点间高程异常差的新方法，该方法用单极坐标代替繁琐的双极坐标进行计算，讨论了天文重力水准的误差及垂线偏差非线性影响等问题，估计在不久的将来，用这一手段施测山区似大地水准面的精度可望达到厘米级。     

应用地形信息精化山区大地水准面

在介绍由高程异常确定大地水准面有关理论的同时,提出了用地形质量计算重力异常垂直梯度的方法,结合高程异常资料,可以使山区大地水准面得到精化。将本方法应用于珠穆朗玛峰,获得其大地水准面高为－ ３０．３６ ｍ 。     

利用大地水准面模型计算垂线偏差的方法及精度分析

根据大地水准面与垂线偏差的关系,设计合理的计算方案,给出利用大地水准面模型计算垂线偏差的简化公式,并通过模拟计算探讨大地水准面相对精度、取点间距和已知点选取及个数对计算结果的影响。利用GEOID12B模型分别计算GSVS2011、GSVS2014项目中各测站点和美国西部区域（40°~45°N,100°~105°W,分辨率为1′）的垂线偏差,并与GSVS项目垂线偏差实测值和DEFLEC12B模型值进行比较。结果表明,垂线偏差南北分量和东西分量的计算精度均优于±0.5″,说明利用相对精度为cm甚至亚cm级的大地水准面模型可获取较高精度的垂线偏差。     

局部形变地球表面的重力垂直位移梯度

本文给出了几种地球物理现象的简单源模型所产生的局部形变地球表面的真重力垂直位移梯度,着重讨论了静态位错源的真重力垂直位移梯度的分布特征。在考虑大地水准面的高随时间变化的条件下,讨论了真重力垂直位移梯度与视重力垂直位移梯度的关系。     

海洋垂直重力梯度异常的计算及其在地形反演中的应用

将测高重力异常、局部大地水准面和垂线偏差作为输入数据,计算海洋垂直重力梯度异常。以中西太平洋海域作为研究对象,对垂直重力梯度异常和海底地形的相关性进行分析,在20~200 km波段范围内利用梯度异常推估海底地形。结果表明,反演地形的相对精度在7.14%左右,在多海山地区精度较差。     

重力卫星观测俯冲带特大地震同震重力场变化

利用去相关的DDK3滤波器对得克萨斯空间中心（CSR）发布的GRACE RL06月重力场模型数据进行处理,采用多项式拟合时间序列分析方法成功提取了2004年苏门答腊M_W9.3、2010年智利M_W8.8和2011年日本东北M_W9.0三个地震事件的同震重力变化、大地水准面变化、垂线偏差变化及重力梯度变化。结果表明,3个震例的同震重力变化范围分别为-15.5~6.5 μGal、-9.1~2.1 μGal和-11.1~4.2 μGal;同震大地水准面变化范围为-5.9~0.8 mm、-3.0~0.8 mm 和 -3.2~0.5 mm;垂线偏差NS向变化范围为 -1.2~2.2 mas、-0.9~1.0 mas 和 -1.1~1.4 mas,EW向变化范围为 -1.8~1.0 mas、-0.8~0.8 mas和 -0.7~1.0 mas;重力梯度各分量数值中,rr分量同震变化最大,其次是rθ分量。3次地震的同震信号空间分布均表现为：同震大地水准面和重力变化信号呈非对称两极分布;垂线偏差呈负-正-负或正-负-正三极分布;重力梯度变化信号呈较复杂的多极分布。观测结果与现有的球体位错理论计算结果较一致,可作为重力卫星数据约束震源机制和地球粘度结构的可靠信号来源。     

精确推求野猫山重力点的大地水准面与正高

精确确定山区正高 (H0 )与精化大地水准面 (N )对统一高程甚有意义。目前有些学者对大地水准面的精化系指对似大地水准面ζ的精化 ,它仅具有几何意义。而大地水准面不仅具有几何意义 ,而且具有明显的物理意义 ,因此有必要将ζ转化为 N。本文对海拔近 2 5 5 4m的野猫山的 N和 H0 进行了计算。关于 (ζ- N )的公式 ,文献 [1]只给出顾及高程 H一次项的公式 ,而文献 [2 ,3]已展开到它的二次项。该式为 :ζ - N =-Δg BH /γ+12H2γ δg/ h (1)式中 ,Δg B为布格异常 ,γ为正常重力的平均值 , δg/ H为扰动重力或重力异常的垂直梯…     

大地水准面起伏对重力归算的影响研究

针对目前重力探测中重力改正时常用的两个高程参考系统存在偏差这一事实,选取两个大地水准面起伏变化较大的剖面区域,分析大地水准面起伏对重力归算的影响。结果表明,剖面跨度和剖面大地水准面起伏梯度都会对布格重力异常产生影响,所以当重力探测区域大地水准面起伏差距较大时,大地水准面与参考椭球面之间的差异对重力归算的影响比较突出,在利用布格重力异常反演、解释地壳密度结构时,大地水准面起伏的影响必须考虑。     

利用EGM2008位模型计算中国高程基准与大地水准面间的垂直偏差

高程基准面相对于大地水准面的垂直偏差是区域高程基准转换和全球高程基准统一的基础数据.利用最新发布的EGM2008地球重力场模型和中国均匀分布的936个GPS水准点数据计算得出中国青岛大港验潮站的重力位为62 636 852.85±0.07 m2/s2,进而得到中国1985高程基准相对大地水准面的垂直偏差为0.32 m.     

利用EGM2008位模型计算中国高程基准与大地水准面间的垂直偏差

高程基准面相对于大地水准面的垂直偏差是区域高程基准转换和全球高程基准统一的基础数据。利用最新发布的EGM2008地球重力场模型和中国均匀分布的936个GPS水准点数据计算得出中国青岛大港验潮站的重力位为62 636 852.85±0.07 m2/s2,进而得到中国1985高程基准相对大地水准面的垂直偏差为0.32m。     

计算局部大地水准面变形的FFT方法

在确定局部大地水准面变形时,一般归结为求解Stokes和Vening Meinesz积分。而Stokes和Vening Meinsz积分是一种褶积积分形式。由于褶积的谱可由两个褶积函数的谱确定,因而本文采用FFT方法来计算局部大地水准面变形的褶积积分,并研究了在已知网格结节或网格平均值情况下的具体计算方法。作为实际应用,本文计算了同震位错和伴有质量迁移的地震过程引起的大地水准面变形。     

变形地球表面重力变化与垂直位移的转换关系

为了实现用重力测量来监测地壳垂直运动,本文研究了地球内部各向挤压,拉张应力源、膨胀源、热应力源等激发引起的地球表面重力和高程变化及相互关系。导出了重力、高程变化及相互关系在球坐标系中的理论和数值计算公式。给出了1066A地球模型的地表重力一高程变化的转换因子。并对由于源的深度不同,大地水准面高的变化对转换因子的影响做了讨论。     

有误差数据的最佳斯托克斯积分

本文从最佳逼近的观点出发,导出了当积分数据有误差时的斯托克斯积分公式。并利用兰州-天水-武都重力网的观测资料进行了试算,得出以下结论:(1)当积分数据没有误差时,最佳积分公式与传统的斯托克斯积分公式完全一致。(2)当数据误差阶方差与重力异常协方差函数阶方差处于同一数量级时,最佳积分结果与经典积分结果相差几个厘米。(3)当观测误差阶方差比重力异常协方差函数阶方差大得多时,所求大地水准面差距趋近于零,参考椭球即为大地水准面的最佳估计。     

利用GPS精化区域似大地水准面

基于原有似大地水准面,在区域设计一些具有高精度的GPS大地高和水准高的公共点,采用数学拟合方法可得该区域似大地水准面的精化模型。由精化后的似大地水准面可得到区域内任一GPS测点的水准高程,从而代替五等水准测量和三角高程测量。     

多期复测水准网和重力网的动态联合平差

在利用重力测量结果研究地壳垂直运动时，重力－高程因子的确定是一个需要研究的问题。本文提出利用多期复测水准网与重力网动态联合平差的方法，同时求解地壳垂直运动速率和重力－高程因子。利用此方法对北京地区１９８３－１９９１年的水准和重力复测结果进行了计算，结果表明：两类不同观测值的权比配置是恰当的，平差模型是正确的、重力－高程因子的分布符合一般规律。     

EGMTools：重力场模型评估及重力量计算软件

高精度、高分辨率的地球重力场可用于统一全球高程基准及确定大地水准面等,因此全面评估重力场模型精度及其快速导出的各重力量（如高程异常等）具有重要意义。本文利用VS2015+Intel XE 2016平台及OpenMP等并行技术研发一套用于重力场模型评估及相关重力量计算的软件--EGMTools,该软件的主要功能有：1）可实现基于实测点或格网重力异常、高程异常及垂线偏差等数据对重力场模型截断至任意阶次的精度进行评估;2）可实现利用重力场模型计算任意点或格网（SRTM地形表面）重力异常、高程异常及垂线偏差等重力量;3）在全球范围内,可按照一定的格网间隔（如1°×1°）对不同重力场模型所表示的重力量（如高程异常等）按不同的阶次进行比较;4）重力场模型格式转换、阶方差分析及RTM重力量计算的数据预处理等。     

现代大地测量学中的垂线偏差

从大地测量学的角度论述了垂线偏差概念从传统到现代的发展和演变,比较全面地探讨了现代垂线偏差的含义和测定方法。通过对垂线偏差量级和误差大小的具体分析,得出结论一般长周期的、幅度较小的非潮汐变化要小于潮汐变化,但短周期的、幅度较大的非潮汐变化则可能与潮汐变化相当,个别地区甚至还会超过潮汐变化,这种情况完全可以用重复重力测量的方法检测到,这也说明重复测量的方法是可行的。     

论地面垂直变形监测中应用GPS技术的可能性

用GPS技术传递高程基准时需要知道精确的大地水准面与椭球面之差.但在垂直变形监测的特定情况下,人们关心的是高程的变化而不是高程本身.提出在地面沉降监测中可用站坐标系下的U分量变化代替水准测量高差的变化.分析了这一方法的可能误差和大小.根据1995～1998年连续4年的GPS与精密水准对比观测,验证了方法的实际精度,表明在地面沉降监测中有可能用GPS技术代替精密水准传递高程基准.