航空重力测量中厄特弗斯改正的计算与误差分析

基于航空重力测量基本数学模型,导出了椭球近似的厄特弗斯改正公式;以一组实测数据,对厄特弗斯改正的计算与平滑方法进行了分析和比较。此外,给出了简单的误差估计模型。     

航空重力测量厄特弗斯改正公式注记

针对当前国内外机构和学者在使用航空重力测量厄特弗斯改正公式中存在的不一致性问题,详细分析了不同时期、不同形式改正计算公式的来源及其相互关系,并比较了它们在数值上的差异,指出我国作业部门目前使用近似公式存在的误用问题和统一使用严密公式的必要性。     

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。     

航空标量重力测量中的姿态改正

本文阐述了航空标量重力测量中姿态改正的两种计算方法,即矩阵施转法和解析法,并用这两种方法进行了计算,同时根据计算结果对姿态信息的影响进行了初步探讨。     

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。     

L＆R航空重力仪的水平加速度改正

L&R(LaCoste&Romberg)航空重力仪是我国首套航空重力测量系统的核心,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.飞行测量时,由于水平加速度的存在,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.介绍了水平加速度计算的两种基本方法,即两步法与一步法,从理论上导出了其在平台倾角较小情况下的等价性.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.通过平台倾角的谱分析,确定了预滤波尺度,即采用与平台稳定周期相当的低通滤波器进行预滤波.最后利用实测数据对此进行了验证和分析.结果表明, 利用预滤波尺度, 航空重力测量值与地面向上延拓参考值的系统差由5×10-5 m·s-2减小至0.5×10-5 m·s-2.     

L&R航空重力仪的水平加速度改正

L&R(LaCoste&Romberg)航空重力仪是我国首套航空重力测量系统的核心,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。飞行测量时,由于水平加速度的存在,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。介绍了水平加速度计算的两种基本方法,即两步法与一步法,从理论上导出了其在平台倾角较小情况下的等价性。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。通过平台倾角的谱分析,确定了预滤波尺度,即采用与平台稳定周期相当的低通滤波器进行预滤波。最后利用实测数据对此进行了验证和分析。结果表明,利用预滤波尺度,航空重力测量值与地面向上延拓参考值的系统差由5×10-5m.s-2减小至0.5×10-5m.s-2。     

L&R航空重力仪的水平加速度改正

L&R(LaCoste&Romberg)航空重力仪是我国首套航空重力测量系统的核心,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.飞行测量时,由于水平加速度的存在,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.介绍了水平加速度计算的两种基本方法,即两步法与一步法,从理论上导出了其在平台倾角较小情况下的等价性.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.通过平台倾角的谱分析,确定了预滤波尺度,即采用与平台稳定周期相当的低通滤波器进行预滤波.最后利用实测数据对此进行了验证和分析.结果表明, 利用预滤波尺度, 航空重力测量值与地面向上延拓参考值的系统差由5×10-5 m·s-2减小至0.5×10-5 m·s-2.     

Etvs效应改正中航速、航向角计算方法研究

Etvs效应是影响海洋重力测量精度的主要误差之一,为了减小由定位误差所引起的Etvs效应改正误差,本文基于对常用的直接差分算法进行分析,提出了测线滑动拟合算法。理论研究和实例计算结果表明以测线滑动拟合算法求定航速、航向角比通常采用的直接差分算法使Etvs效应改正精度明显提高。     

重力梯度之地形改正方法与研究

简要介绍地形起伏对地面点重力梯度的影响,推导棱柱法计算重力梯度改正的严格积分公式并和积分核累加法对比验证了其正确性;将积分区域划分为中央区和远区,中央区采用严格的棱柱法进行计算,远区采用线性积分的方式逼近真实值,简化了积分过程;根据重力梯度应用的要求针对不同类型地形设定了中央区划分准则。实验表明:根据文中提出的方法和分区准则,相比于传统的积分法和棱柱法,计算速度得到提高,且精度要求相比于积分核累加法优于0.01E。     

水下重力测量技术进展

首先介绍了水下重力测量的概念,阐述了水下重力测量的必要性;然后简要概述了水下重力测量技术的发展历程,比较了现有的两种主流测量方案（ROV水下重力测量和AUV水下重力测量）的优缺点,重点介绍了国内外水下重力测量近期的技术进展,包括加州大学基于二级拖体ROV的水下近海底重力测量试验和东京大学的AUV水下动态重力测量系列试验;最后分析了水下动态重力测量的研究重点并指出了其后续发展方向。     

E(o)tv(o)s效应改正中航速、航向角计算方法研究

E(o)tv(o)s效应是影响海洋重力测量精度的主要误差之一,为了减小由定位误差所引起的E(o)tv(o)s效应改正误差,本文基于对常用的直接差分算法进行分析,提出了测线滑动拟合算法.理论研究和实例计算结果表明以测线滑动拟合算法求定航速、航向角比通常采用的直接差分算法使E(o)tv(o)s效应改正精度明显提高.     

E(o)tv(o)s效应改正中航向航速计算间隔分析

E?tv?s效应改正误差一直被认为是影响海洋重力测量精度的主要误差，为了减小由定位误差引起的E?tv?s效应改正误差，本文提出采用合理的测量点间隔计算航向、航速以提高E?tv?s效应改正精度的方法。通过必要理论分析与实际计算，证实了采用合适航向、航速计算间隔将提高E?tv?s效应改正精度，从而提高海洋重力测量精度。     

全景立体视觉的快速近区重力地形改正方法

重力地形改正是区域重力测量工作中的一个关键步骤,目前重力地形改正的主要挑战是如何快速地重建测站附近高精度的三维地形。本文提出了一种基于全景立体视觉和摄影测量技术的快速近区重力地形改正方法,设计和开发了相应的快速测图系统。为了使该系统硬件尽量小型化并满足精度需求,我们进行了系统的理论精度分析和设计优化。所开发的研究系统可以从获取的全景立体图像自动生成DEM并计算重力地形改正值。该系统已经过野外多站多种地形的实验验证,结果表明其效率和精度明显优于传统的野外测量方法。     

利用绝对重力测量对大地原点地下水沉降的研究

地下水沉降,已经成为影响绝对重力观测值变化的主要因素之一。本文利用FG5绝对重力仪,并结合GPS测量、水准测量技术,研究了地下水变化对绝对重力测量的影响,给出了地下水变化与绝对重力值变化之间的相互关系,同时分析了影响绝对重力测量的一些其他因素,对研究我国重力基准的稳定性有一定的参考意义。     

区域重力调查成果在江苏地区高精度水准测量改正中的适用性分析

本文分析了空间重力异常精度对水准测量高差重力异常改正的影响.在江苏两处试验区分别采用实测重力和布格异常数据库两种改正方法,计算测段重力异常改正值,对比两者间的差异.结果表明:未顾及地形起伏的实测重力点分布是导致两种改正方法改正值差异大的主要因素;地形起伏较大区域,水准线路出现转折或倾斜过大时,需加测重力,采用实测重力进...     

DEM 网格间距对重力近区地形改正精度影响及验证

利用分形随机算法建立平地、丘陵和山地3种精细地形仿真场景,将DEM逐级重采样为不同网格间距,分析不同DEM网格间距对3种地形的重力近区地形改正误差影响。发现随着DEM网格间距的增加,近区地形改正误差随之增大。对于平地,使用1∶10 000的DEM,网格间距为5m仍能够满足规范要求;对于丘陵地,使用1∶5 000的DEM,网格间距为2.5m能够满足规范要求;对于山地,使用1∶1 000的DEM,网格间距1m能够满足规范要求。通过消费级无人机获取丘陵地精细地形,验证地形仿真的结论,同时说明消费级无人机能够应用于重力近区地形改正。     

航空重力测量数据向下延拓中空间协方差函数特性研究

本文通过对航空重力测量数据的分析,建立起具有空间相关特性的空间协方差函数模型。利用所建立的模型,将航空重力测量试验数据采用最小二乘配置的方法向下延拓到地面,与地面已知重力数据进行比较。由比较结果,分析了空间协方差函数模型对航空重力测量数据向下延拓结果的影响,并表明所建立的空间协方差函数模型,满足协方差函数特性,且在局部区域使用能够达到满意的精度要求。