利用卫星上的雷达测高数据确定海洋上的大地水准面及重力异常

长期以来,利用地面重力资料确定地球形状及其外部重力场,存在着实测资料不足的问题,尤其是海洋上的重力资料更为缺乏,而海洋面积又占整个地球的70％以上,因此确定海洋上的大地水准面和重力异常,对于研究地球形状及其外部重力场有着非常重要的作用。     

基于地球物理信息构建全球重力异常模型方法的探讨

物理大地测量的主要任务是研究地球形状及其外部重力场。而无论是通过求解司托克斯反问题来确定大地水准面及其重力位,还是通过莫洛琴斯基问题求解似大地水准面和实际地球重力位的过程中都需要用到一个重要的量：空间重力异常。在实际计算中往往需要格网化的重力异常,因此需要建立重力异常模型。本文主要在地球物理信息的基础上,重点论述了两种推求重力异常的方法,并探讨了利用全球重力场信息源诊断与融合技术推估重力异常模型的方法。     

现代大地测量学的进展

经典大地测量学主要研究地球的几何形状、定向及其重力场,并关注在地球上点的定位、重力值。现代大地测量则已超过原来经典的研究内容,将原来所考虑的静态内容,在长距离、大范围、实时和高精度测量的条件下,和时间(历元)这一因素联系起来。此外,现代大地测量学提供和处理了涉及原来是地球动力学、行星学、大气学、海洋学、板块运动学和冰川学等学科所需的信息。现代大地测量学可以并已经涉及多种学科领域,并提供多种学科领域长期以来很难取得的数值和有可能解决它们相应的困惑,事实证明现代大地测量学业已形成了学科交叉意义上的一门科学,它将更大地影响和促进地球科学、环境科学和行星科学的发展。     

解混合边值问题直接计算位系数的变分原理

本文提出了利用变分法解混合边值问题直接计算位系数的原理。根据这一原理可解第一、第二和第三边值问题的混合边值问题直接求得位系数。利用这一原理可较简单地联合利用经典重力测量(即重力点的平面位置由天文或三角测量确定,高程由水准或三角高程确定)、卫星重力测量(即利用卫星定位技术确定重力点的平面位置和大地高)以及卫星测高数据研究地球的重力场。     

略论大地测量学的研究方向

<正> 大地测量学作为地球科学的一门学科,起源于古代经济发展的需要,开始于古代土地的丈量、水利建设等生产实践活动。公元前四世纪开始研究地球形状和大小,当时具有很大的科学和实用价值,吸引了诸如天文学,大地测量学以及地图制图学等学科,随着时间的推移,地球形状和大小就作为大地测量学研究的主要项目,但直到二十世纪才开始借助天文大地网的方法进行弧度测量。后来又采用重力测量方法加深这方面的研究工作。     

应用人造卫星观测资料研究地球形状和地球重力场

地球形状和大小问题是大地测量学中的基本问题,同时也是天文学和地球物理学中的重要问题。研究这个问题的途径甚多。大地测量学家利用地面的直接丈量方法以及天文测定来推算地球的半径和它的扁率,这就是所谓弧度测量。应用近代的、比较严密的量测方法来进行这项工作已达150年,得出了不少结果。但是,由于量测上的误差以及作为天文测定的基准的垂线的偏差,这些结果彼此相差甚多。根据不同地区的资料所推算出来的形状,只能反映出该地区的特点,而不能代表整个地球。所以,要推算总的地球形状（其中包括半径、扁率以及其偏差）,必须将天文-大地测量布及全球。但是,由于地球表面70％以上是海洋,在那里布设天文-大地网是不可能的,而各大陆上的天文-大地网也被海洋所分裂。因此,单纯地应用弧度测量来解决地球形状问题是很困难的。     

我国重力测量概况和今后任务

一、重力测量在大地测量中的作用重力测量是近代大地测量中整理天文——大地网、研究地球形状不可缺少的组成部分。     

重力测量技术及重力学研究进展——(廿三届IUGG大会评述)

本文简要介绍了今年在日本札幌举行了第23届国际大地测量与地球物理综合学术大会中重力测量技术及重力学研究的最新成果和进展。主要包括地球重力场及大地水准面的精密测定和重力场变化的检测等方面的内容,对时变重力场的动力机制进行了简单的讨论和解释。     

确定区域大地水准面的K-means-RBF神经网络方法

确定区域大地水准面的几何水准方法在拟合大地水面时未顾及重力场信息,仅是一种单纯的数学拟合,忽略了重力场数据自身的物理性和不同数据间的相关性.近年来,深度学习方法得到广泛重视与研究.本文提出了一种有监督学习的RBF神经网络精化大地水准面的方法,使用包含重力异常和大地水准面高的重力场数据进行神经网络训练,并采用K-mean...     

天文潮汐对卫星重力梯度观测数据的影响分析

测定地球重力场,确定高分辨率的静态地球重力场模型,是大地测量学的主要任务之一.重力场的影响主要分为潮汐部分和非潮汐部分,天文潮汐在潮汐部分中属于直接引力效应,对重力场的影响是不可忽略的.本文以一个月的星历数据为基础,分析了天文潮汐对GOCE卫星重力梯度观测数据的影响,并统计了最大值和最小值;研究了天文潮汐对地球上单点重力梯度数据的影响特征;计算了各行星对卫星重力梯度数据影响量级.研究结果表明:天文潮汐对卫星重力梯度数据的影响量级处于0.1mE,比GOCE卫星设计精度低一个量级,但是它具有周期性,属于有色噪声,因此在卫星重力梯度数据预处理中需要扣除;天文潮汐对卫星重力梯度数据各分量的影响不同,其中对角线分量Vxx,Vyy和Vzz要比其他分量略大;月球和太阳对卫星重力梯度数据的影响最大,在所有星体中占据主导地位.     

土壤水与海面高综合的负荷影响

针对地球重力场及大地水准面由于受到地表水、海面高异常及地下水动力环境影响,会发生实时变化的问题,该文基于土壤水与海面高数据,采用负荷形变理论和重力场球谐分析方法,研究了浙江区域土壤水、海面高异常及土壤水-海面高异常对地面重力变化和大地水准面变化的影响。研究表明,土壤水-海面高异常综合负荷对地面重力变化的影响最大值大于15μGal,对大地水准面影响比较小,影响范围在±4 mm。     

高程系统与重力

我国这次对珠峰的高程测定，是综合利用珠峰地区的天文、大地、重力测量数据，依次求定了珠峰大地高——正常高——正高（海拔高）。所以这样做，主要是由于珠峰地区特殊的地理条件。该地区人们称为世界屋脊，并且地形起伏大而复杂，因而导致地球重力场中某些元素（重力、水准面曲率、垂线偏差等）产生不同于一般地区的复杂变化。而高程同这些元素有着密切关系。所以，必须采取尽可能严密施测方案和精确的计算方法，才能使珠峰高程达到较高的精度。这里拟从概述各种高程系     

国际高程参考系统在珠峰地区的实现

2020珠峰高程测量,首次确定并发布了基于国际高程参考系统(IHRS)的珠峰正高。在珠峰地区实现国际高程参考系统,采用的方案是建立珠峰区域高精度重力大地水准面。利用地球重力场谱组合理论和基于数据驱动的谱权确定方法,测试优选参考重力场模型及其截断阶数和球冠积分半径等关键参数,联合航空和地面重力等数据建立了珠峰区域重力似大地水准面模型,61点高精度GNSS水准高程异常检核表明,模型精度达3.8 cm,加入航空重力数据后模型精度提升幅度达51.3%。提出顾及高差改正的峰顶高程异常内插方法,采用顾及地形质量影响的高程异常——大地水准面差距转换改正严密公式,使用峰顶实测地面重力数据,基于国际高程参考系统定义的重力位值W₀和GRS80参考椭球,最终确定了国际高程参考系统中的高精度珠峰峰顶大地水准面差距。     

从国家自然科学基金项目资助探讨大地测量学的学科架构与发展

大地测量学是地球科学的一个重要发展领域,通过对地球和行星几何与物理量的观测与分析,研究地球和行星几何形状、物质运动状态及其空间环境响应,为国家基础设施和国防建设提供时空和重力基准保障。随着大地测量学向地球科学基础研究和交叉应用等方面的不断延伸和快速发展,其研究水平得到了显著提高,在描绘、构建和认知地球和行星中占据了越来越重要的地位。本文基于历年来国家自然科学基金申请和资助项目,从项目类型、分支领域、依托单位、研究方向和关键词等方面进行了统计分析,梳理了学科发展特点,构建了学科架构知识图谱——大地测量学科树,以期为大地测量学领域相关学者提供参考。     

基于多尺度边缘约束的重力场信号的向下延拓

随着航空重力测量技术和卫星重力技术的发展,越来越多的空间重力资料可用于地球重力场的确定,但是由于空间重力观测值不在地球表面或大地水准面上,为了联合地面重力资料通常需要对空间重力数据进行向下延拓。由于重力场对高度敏感,向下延拓过程是不适定的,观测     

关于发展我国天文-大地测量学工作的意见

天文-大地测量学的任务在於利用大地测量、天文测定和重力测定的方法研究地球的体形,并为国家测制地形图的工作布置基本的测量控制网。通常认为研究地球的体形是它的科学任务,布置基本测量控制网是它的实用任务或技术任务。不过,完成这两种任务的具体工作是统一的,也就是说,按缜密考虑过的计划进行一系列的具体工作——大地测量、天文测定和重力测定——就可以同时达到研究地球的体形和建立良好的国家测量控制网这两个目的。因此天文-大地测量学术的发展是与天文-大地测量工作的发展分不开的。     

卫星跟踪卫星技术确定地球重力场的加速度法研究

地球重力场是地球的基本物理场,表征着地球物质空间分布、运动和变化,一直是大地测量学科的核心科学任务之一。随着卫星重力测量技术的飞速发展,21世纪初国际卫星重力探测计划,CHAMP、GRACE和GOCE先后成功实施,提供了大量高低卫星跟踪卫星、低低卫星跟踪卫星以及卫星重力梯度观测数据,为研究地球重力场精细结构和构建高精度全球重力场模型提供精确的长波信息。其中,基于卫星跟踪卫星观测值恢复高精度中长波重力场被各国学者广泛而深入地研究。在此背景下,本文研究由卫星跟踪卫星技术利用加速度法确定地球重力场模型的理论与方法。     

顾及地球重力场模型的GPS水准高程拟合

本文详细阐述了利用多项式和多面函数进行GPS水准高程拟合的方法,考虑了重力测量法和几何测量法确定GPS高程的优缺点,研究了利用已知地球重力场模型采用"移去恢复"进行高程拟合的方法,并根据实测数据进行了编程计算。通过计算结果的分析比较得出,在地形起伏较大的山区,采用顾及地球重力场模型的"移去恢复"法有助于提高GPS水准高程拟合的精度。     

基于低轨卫星跟踪数据的地球重力场反演

地球重力场是大地测量学、固体地球物理学和海洋学研究中不可缺少的信息源。因此,对地球重力场的研究成为现代大地测量学及其相关地学学科发展中最活跃的领域之一。本世纪,新一代卫星重力探测技术有了重大的进展,CHAMP和CGRACE重力卫星能够以很高的精度恢复重力场的中、长波信息,主要包括精密轨道数据、K波段观测数据以及加速度计数据。基于这类数据可得到高精度的地球重力场模型。在此背景下,本文利用卫星跟踪数据反演重力场模型的理论和方法,提出了改进算法,充分挖掘出卫星跟踪数据中的重力场信息。主要研究内容和创新点如下:(1)在阅读大量文献基础上,阐述了地球重力场理论的研究现状,重点研究了混合边值问题。首先讨论了极区球冠情况下混和边值问题的解法;然后借助于坐标旋转变换将任意球冠下的混和边值问题变换成可解算的极区球冠的情况,并研究了不同坐标系下球谐系数之间的变换关系;利用EGM08重力场模型对建立的求解方法进行模拟计算,结果表明:给出的解算方法能达到亚毫米量级的精度。作为混和边值问题的应用拓展,用于精化局部大地水准面,结果表明:若不顾及边界效应,计算精度至少达到5 cm。因此建立的混和边值问题解法不仅理论上可行,而且能保持足够的计算精度,适用于多种类型重力观测数据的综合处理。(2)基于新思路推导了线性化卫星轨道扰动方程组,该方程组可估算线性化误差。并从数学公式和数值计算上分析了线性化误差的影响,得出结论:舍去项M(t,r_1,ρ)的量级与ρ的二次项相关,舍去项gradT(t,r_2)-gradT(t,r_1)的量级与ρ的一次项有关。(3)基于卫星在地固系的运动公式推导了更加严密的能量守恒方程,通过模拟数据分析改进的地固系能量守恒方程有足够的精度去恢复地球重力场模型。(4)GRACE卫星位差中存在2CPR(two cycles per revolution)误差。利用一个月的GRACE模拟数据分析得出2CPR误差的移除可使3阶以上的重力场系数精度提高1～2个量级以上。     

航空重力确定大地水准面的研究

随着近年来航空重力的发展,航空重力数据的精度和分辨率不断提高,其精度可达1 mGal,分辨率可达10km,这使得用航空重力数据计算精密大地水准面成为可能。本研究介绍利用满足一定条件的稳定、精确的航空重力数据计算大地水准面的一种新途径。它根据布隆公式,分离大地水准面与参考椭球,把航空重力观测值转换为大地水准面上的重力位,从而确定大地水准面。其具体步骤如下: 1.对重力扰动观测数据进行低通滤波,除去高频观测噪声; 2.利用全球重力场模型从低通滤波的重力