海空重力测量关键技术指标体系论证与评估

技术规程是开展海空重力测量作业的重要依据。针对我国现行海空重力测量规范或标准缺乏现势性的问题,开展了海空重力测量测线布设密度、测量精度、空间分辨率、海空重力仪零点漂移与动态重复性等关键性指标分析和论证,提出了由测点重力中误差、系统差和平均误差3个指标组成的测量精度评估体系,以及由格值标定相对精度、零点月漂移量、月漂移非线性变化中误差和月漂移非线性变化限差4个指标组成的海空重力仪稳定性评估体系,给出了相关技术指标的验证和评估方法,同时对涉及船载重力测量测点归算、航空重力测量厄特沃什改正、测量平台倾斜改正及海空重力测量精度评估等关键性数学模型进行了分析和改进,旨在为下一步启动军民融合海空重力测量作业规程编制工作提供技术支撑。     

补偿海空重力测量动态效应剩余影响的通用模型

针对目前作业过程中普遍存在的测量动态环境效应剩余影响问题,在深入分析海空重力测量误差源形成机理及其变化特性基础上,提出了一种适用于补偿各类海空重力仪动态效应剩余影响的通用模型;研究探讨了通用模型形式优选和模型参数估计问题,将基于信息论的Akaike信息量准则引入通用模型表达式的优选过程,提出应用互相关分析方法对模型参数进行估计,在双重约束下构建了补偿动态效应剩余影响的优化模型。使用典型动态环境下的海面重力观测数据对该方法的有效性进行了验证,结果显示,海洋重力测量成果内符合精度从原先的±9.35×10^-5 m/s²大幅提升到±1.01×10^-5 m/s²,充分体现了本文方法和模型对消除高动态测量环境效应影响的优良特性。     

航空重力测量中水平加速度改正的计算与频域分析

基于扰动水平加速度的正弦运动模型,对平台失准角和水平加速度改正的频谱特性进行了分析。利用某航空重力测量试验的实测数据,计算了平台失准角和水平加速度改正。     

海空重力测量数据处理关键技术研究

正海空重力测量是以舰船或飞机为载体,应用重力仪(或加速度计)测定海面或近地空中重力加速度的重力测量方法,是目前获取地球重力场中高频信息的两种主要技术手段。本文主要围绕海空重力测量运动载体精密定位、动态环境效应改正、数据滤波、误差分析处理与精度评估、航空重力数据向下延拓及多源数据融合处理等关键技术,开展分析论证、技术攻关和试验验证。论文的主要工作及创新如下:(1)研究了海空重力测量观测模型,完善了航空重力     

高精度海洋重力测量中AIRSEA SystemⅡ的水平加速度改正

AIRSEA SystemⅡ已应用于我国的海洋重力测量,它主要由高精度的垂直加速度计和稳定平台组成。前者用于测量总加速度,后者使加速度计保持精确的垂直指向。海洋重力测量时,由于测量船水平加速度的存在,稳定平台难以精确维持水平从而使加速度计偏离正确指向,由此产生了水平加速度改正。为了提高测量精度,给出水平加速度改正计算的两种方法,即两步法和一步法。为有效地减弱因水平加速度改正不完善产生的系统性误差,提出了水平加速度改正的预滤波方法。最后利用中沙大环礁实测数据对此改正方法进行了验证和分析。     

海空重力测量平台倾斜改正模型等价性证明与验证

关于重力测量稳定平台倾斜改正模型选用问题,国内外学者和机构至今未取得完全一致的意见。从理论上证明了当前国际上推荐使用的三种重力平台倾斜改正模型的等价性,估算了平台倾斜重力改正的量值大小,并采用航空重力测量实测数据,对三种改正模型进行了数值验证和对比分析,得出了比较明确的结论,为实际作业选用合适的数据处理流程和改正模型提供了理论依据。     

岛礁重力测量潮汐改正新方法

现有的固体潮和海洋负荷潮的模型用于岛礁重力测量的改正时,会产生较大的误差。利用短时间的重力观测数据建立测站的潮汐模型,可以明显地改善测站的潮汐模型,提高重力测量结果的精度,该方法可用于绝对和相对重力测量的潮汐改正。重力梯度同步观测方案不需要进行潮汐改正就可获得重力梯度,故不受潮汐模型误差的影响。     

海洋重力场测定及其应用

关于重力测量稳定平台倾斜改正模型选用问题,国内外学者和机构至今未取得完全一致的意见。从理论上证明了当前国际上推荐使用的三种重力平台倾斜改正模型的等价性,估算了平台倾斜重力改正的量值大小,并采用航空重力测量实测数据,对三种改正模型进行了数值验证和对比分析,得出了比较明确的结论,为实际作业选用合适的数据处理流程和改正模型提供了理论依据。     

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。     

航空重力测量的偏心改正

导出了航空重力测量偏心改正的实用计算公式 ,利用某航空重力测量实测数据 ,计算了位置、速度和加速度的偏心改正 ,并对垂直加速度、厄特弗斯改正、水平加速度改正和空间改正的偏心影响进行了详细分析 ,讨论了偏心改正对偏心距、姿态角的测定精度要求。     

一种改进的航空重力测量数据处理方法

目前的航空标量重力测量系统主要是在当地坐标系下求解重力垂向分量,该方法涉及厄特弗斯改正,却没有考虑垂线偏差的影响。改进方法在准惯性坐标系下求解重力观测量,给出了一个计算重力值的改进公式,避免了经典方法中的近似处理,从理论上完善了航空重力测量数据处理方法。实例验证了改进方法的正确性,并显示经典方法中的近似处理在实验区域内产生了亚mGal级的误差,这个误差在利用1/60 s以下的截断频率进行低通滤波后基本可以忽略。除了理论上对经典方法的改进,改进方法还提供了确定扰动重力水平分量的公式,经过细致的数据处理后其精度可达mGal级。     

重力与水准数据联解模型

重力与水准观测值中都含有重要的重力场信息与点位垂直分量的几何信息。本文将在整体大地测量框架内构制这两类观测量的联解模型．讨论模型的解算及其与传统解算模型的差异。     

重力学边值问题边界数据随机模型

针对重力学边值问题,从理论上给出了处理连续数据边界条件的随机模型与数学方法。在广义函数的框架下,采用Wiener测度和Wiener积分的有关理论,建立了连续观测方程,同时给出了误差估计方法,并得出估计误差只与区域方差的总和有关的结论。     

改进的拟合算法在海面辐射校正中的应用

应用机载成像光谱仪采集的海面红外波段遥感数据,分析了传感器对海面的观测角度、大气效应和地物的非朗伯特性理论。在此基础上,针对数据中存在的辐射量畸变,在沿扫描线方向上,认为传感器接收到的辐射强度并不严格满足余弦变化规律,并对视向角给出了一种改进的拟合算法。根据此算法,对数据进行了辐射校正处理并对结果进行了分析。在实际应用中,建立了相应校正模型及其软件模块,取得了良好的图像处理效果。     

改进的拟合算法在海面辐射校正中的应用

应用机载成像光谱仪采集的海面红外波段遥感数据,分析了传感器对海面的观测角度、大气效应和地物的非朗伯特性理论.在此基础上,针对数据中存在的辐射量畸变,在沿扫描线方向上,认为传感器接收到的辐射强度并不严格满足余弦变化规律,并对视向角给出了一种改进的拟合算法.根据此算法,对数据进行了辐射校正处理并对结果进行了分析.在实际应用中,建立了相应校正模型及其软件模块,取得了良好的图像处理效果.     

分区综合改正:服务于北斗分米级星基增强系统的差分改正模型

针对分米级星基增强服务的需求,提出一种满足用户基于相位观测值进行单站定位的分区综合改正模型。该模型利用参考站网的观测数据,实时计算参考站对每颗卫星伪距和相位观测值的综合改正数,并将综合改正数按照分区的方式编排到广播电文并广播给用户使用。本文介绍了模型的原理,并分析了参数播发频度、用户站与分区中心距离等因素对用户定位的影响。建立基于分区综合改正数的星基增强数据处理系统,采用分布于中国不同区域的北斗观测站数据对系统性能进行评估。结果表明,双频用户动态定位平均10 min内收敛至误差小于1 m,平均平面精度能达到15 cm,高程精度达到20 cm。     

一种新的大气折光改正模式

在参考现有的几种大气折光改正模型的基础上，从大气边界层的结构及状态入手，结合我国测绘生产部门的现实情况，提出一种适用面广、实用性强的大气折光改正模式－－近似分层计算法。     

一种改进的精密单点定位模型

针对现有精密单点定位（PPP）模型收敛慢的问题,提出了一种改进的PPP定位模型。采用码相位半合组合观测值以及几何无关组合观测值分别降低码伪距观测噪声和轨道误差的影响,该模型不仅具有较小的观测噪声,还降低了轨道误差影响。实验结果表明,引入新的组合观测值后明显改善了PPP的解算性能。当观测时长为0.5 h时,采用所提模型的收敛率较标准非组合（un-combined model,UC）模型、UofC（university of calgary model）模型和标准非差无电离层组合（un-difference ionosphere free combined model,UD）模型分别提高了37.6%、4.2%和235.9%,且收敛速度有明显提高;在定位精度方面,新模型与UofC模型较为一致,但明显优于UC和UD模型;采用新模型估计的天顶对流层延迟与UC模型较为一致,且高于UofC和UD模型。     

利用卫星重力测量确定地球重力场模型的进展

卫星重力测量是当前探测全球一致、高精度和高分辨率地球重力场的高效技术手段,主要包括高低卫星跟踪卫星测量（satellite-to-satellite tracking in high-low mode, SST-hl）、低低卫星跟踪卫星测量（satelliteto-satellite tracking in low-low mode, SST-ll）和卫星重力梯度测量（satellite gravity gradiometry,SGG）。系统总结了利用卫星重力测量技术（包括SST-hl、SST-ll和SGG及多模式组合）反演地球重力场的主要方法,评述了利用挑战性小卫星有效载荷（challenging mini-satellite payload, CHAMP）、重力恢复与气候实验（gravity recovery and climate experiment, GRACE）/GRACE继任者（GRACE follow-on, GRACE-FO）和地球重力场和海洋环流探索器（gravity field and steady-state ocean circulation explorer...