利用卫星测高资料推求西北太平洋海域的海洋大地水准面

本文根据卫星测高数据和海面动力地形资料，绘制了不相上下北太平洋海域局部大地水准面的精细结构图，对解决卫星测高技术中大地水准面积和海面地形的可分性问题作了初步尝试。     

利用卫星测高确定海面地形对大地水准面的影响

本文根据卫星测高数据，应用整体 妥法确定海面地形，并对使用正交函数系表达海地形进行了初步的探讨。     

基于EGM2008的小区域似大地水准面精化

引入EGM2008地球重力场模型,分析该模型在不同测区的精度。通过对测区的实测数据进行区域似大地水准面精化结果分析,研究拟合点的选择问题,总结出一种简单易行的小区域似大地水准面精化方法。     

中国海域大地水准面和重力异常的确定

从莫洛金斯基(Molodensky)等1960年给出的由垂线偏差计算大地水准面空域积分公式出发,导出了其相应谱域1维严密卷积和2维球面及平面卷积公式。由Topex/Poseidon,ERS 1/2及Geosat/GM,ERM测高资料求解的垂线偏差计算了我国海域及其邻区大地水准面,其中计算格网为2.5′×2.5′。为了检核,将测高垂线偏差由逆维宁 迈尼兹(Vening Meinesz)公式反演重力异常,与海上船测重力值进行了外部检核;同时还利用司托克斯(Stokes)公式,由上述反演的重力异常计算大地水准面高,与莫洛金斯基公式直接解得的相应结果进行比较作为内部检核。前者的中误差为±9mGal(1Gal=1cm/s2),后者为±0.025m。本文在积分计算中充分应用了2维平面坐标形式和1维卷积严格公式,并做了比较和自校核。     

基于EGM2008和GPS/水准的区域似大地水准面确定方法

介绍了EGM2008或GPS水准拟合确定似大地水准面的各自优缺点,采用移去—恢复法思想,并基于EGM2008与GPS/水准点实现了区域似大地水准面精化,提出了利用Arc GIS建立区域似大地水准面的具体做法,最后通过某带状区域数据,实现了该区域精化似大地水准面的建立,并进行了精度分析,得到了较高的外符合精度。     

GPS水准采用移去恢复技术拟合大地水准面方法的研究

精化大地水准面是现代重力场和大地测量学工作的重要任务之一。探讨了利用已知水准点上的高程异常拟合区域大地水准面模型时,首先移去EGM96模型计算得到的部分,然后基于移动曲面和多面函数方法分别对剩余高程异常进行拟合,在内插点上再利用EGM96模型把移去的部分恢复,得到该点的高程异常。通过对某局部地区水准点的计算表明,引入EGM96模型的拟合高程异常的精度有所改进,对于大范围地区,这种方法有望能更好地提高大地水准面的拟合精度。     

边界数据稀疏地区似大地水准面模型的建立

研究了斯托克斯移去恢复法和框架约束球谐函数展开模型,分析了数据稀疏、质量不高地区的计算情况,实现了框架约束球谐函数模型精度优于常规斯托克斯移去恢复法。     

ENVISAT测高卫星沿轨大地水准面梯度的海洋垂线偏差法研究

研究了利用沿轨大地水准面梯度数据计算海洋垂线偏差的最小二乘法,首先对ENVISAT测高数据进行各项地球物理改正得到近似测高大地水准面,然后计算沿轨大地水准面的梯度,接着用最小二乘法计算格网垂线偏差东西分量和南北分量的平均值。最后,用该方法计算了南中国海区域及其邻近海域(4°N～25°N,104°E～120°E)的5′×5′垂线偏差南北分量和东西分量,其精度优于7″,并与EGM96模型计算的垂线偏差值进行了比较,证明了该方法的有效性。     

EGM96/2008重力场模型在似大地水准面构建中的应用

似大地水准面的构建可以将GPS测量的高程迅速转化为正常高,极大降低高程测量的成本,提高相关工作效率。将EGM96/2008重力场模型与“移去-恢复”法相结合,在矿区内建立似大地水准面,并使用不同的插值方法,验证最优方案。结果表明,使用二次线性插值的EGM2008重力场模型拟合效果更好,模型外符合精度达到3.6 mm,更适合应用于该区域似大地水准面构建。     

中国似大地水准面

采用移去-恢复技术,利用我国高分辨率DTM和重力资料推算我国大陆重力大地水准面;然后再和我国GPS水准所构成的高程异常控制网拟合,推算具有分米级精度,15′×15′分辨率的我国大陆大地水准面.利用全国地壳运动监测网络的80余个高精度GPS水准点进行外部检核,检核结果证实和原设计精度完全一致即该大陆大地水准面的绝对精度,在东经120°以东,高于±0.3 m,在东经120°以西,北纬36°以北,±0.4 m, 36°以南,±(0.4～0.6) m.利用卫星测高数据计算垂线偏差,反解我国海域大地水准面.为了检核,由测高垂线偏差反演为重力异常,与海上万余点船测重力值进行了外部检核;同时将上述反演的重力异常推算大地水准面,与直接解得的相应结果进行比较作为内部检核.由重力和GPS水准数据推算的上述大陆大地水准面,和主要由卫星测高数据确定的海洋大地水准面,二者之间一般都存在以系统误差为主的拼接差.顾及这一现象和结合我国在陆海大地水准面拼接区重力资料稀疏的实际,研究提出了扩展拼接技术,即在沿海选取部分陆海毗邻的局部地区,在这局部地区内,陆地用实测平均重力格网数据,海洋用测高平均重力格网数据,统一推算陆海局部重力大地水准面.然后利用这一局部大地水准面的陆地部分和已经GPS水准校正的陆地大地水准面进行拟合.最后将拟合参数校正中国全部海域的测高重力大地水准面,而保持陆地部分大地水准面不变,以最大限度的削弱拼接点和测高海洋大地水准面的系统误差.     

Determination of Geoid over South China Sea and Philippine Sea from Multi-satellite Altimetry Data

A new computational procedure for derivation of marine geoid on a 2.5′×2.5′grid in a non-tidal system over the South China Sea and the Philippine Sea from multi-satellite altimeter sea surface heights is discussed. Single-and dual-satellite crossovers were performed, and components of deflections of the vertical were determined at the crossover positions using Sand-well's computational theory, and gridded onto a 2.5′×2.5′resolution grid by employing the Shepard's interpolation procedure. 2.5′×2.5′grid of EGM96-derived components of deflections of the vertical and geoid heights were then used as reference global geopotential model quantities in a remove-restore procedure to implement the Molodensky-like formula via 1D-FFT technique to predict the geoid heights over the South China Sea and the Philippine Sea from the gridded altimeter-derived components of deflec-tions of the vertical. Statistical comparisons between the altimeter-and the EGM96- derived geoid heights showed that there was a root-mean-square agreement of ±0.35 m between them in a region of less tectonically active geological structures. However, over areas of tectonically active structures such as the Philippine trench, differences of about -19.9 m were obtained.     

卫星测高在大地测量学中的应用及进展

本文介绍了卫星测高技术的发展背景、历史、现状和进展,描述了卫星测高在大地测量学领域诸多方面的应用,评述了地球重力场在地球科学中的作用,并阐述了利用卫星测高数据源在大地测量学领域取得的成果。介绍了最新测高卫星的发展状况,提出了由新一代卫星测高资料确定地球形状的时间变化特征和规律的研究方向,将拓宽卫星测高技术在全球变化研究中的应用。     

卫星测高推求的中国近海与全球海平面变化的趋势及小波相关分析

基于多种卫星测高资料融合海面高数据对黄海、东海、南海和全球海平面异常在1993年至2005年期间的变化趋势进行分析,结果表明:黄海、东海、南海线性趋势分别为5.05mm/a,4.8mm/a,4.27mm/a,均大于全球平均趋势项2.66mm/a,各海域的周期振幅和相位变化也存在较大差异。近海各海域与全球的海平面异常的小波交叉谱和相关谱分析表明,近海各海域与全球海平面异常变化在年际周期上具有较高的谱能,但相位差异较大,短周期相关性不明显。     

卫星测高反演海洋重力异常的精度分析

针对卫星测高技术中由于大地水准面取值受各项误差影响导致精度较低的问题,该文联合多源多代卫星测高数据,基于逆Vening-Meinesz公式确定海洋重力异常,进一步对海洋重力异常进行内部和外部检核。结果表明,卫星测高反演的海洋重力异常与EGM2008比较的精度为±7.116mgal;与船测重力异常比较的精度为7.417mgal,这与国际上对测高重力异常与船测重力异常比较精度一致。     

Assessment of long-range kinematic GPS positioning errors by comparison with airborne laser altimetry and satellite altimetry

Long-range airborne laser altimetry and laser scanning (LIDAR) or airborne gravity surveys in, for example, polar or oceanic areas require airborne kinematic GPS baselines of many hundreds of kilometers in length. In such instances, with the complications of ionospheric biases, it can be a real challenge for traditional differential kinematic GPS software to obtain reasonable solutions. In this paper, we will describe attempts to validate an implementation of the precise point positioning (PPP) technique on an aircraft without the use of a local GPS reference station. We will compare PPP solutions with other conventional GPS solutions, as well as with independent data by comparison of airborne laser data with “ground truth” heights. The comparisons involve two flights: A July 5, 2003, airborne laser flight line across the North Atlantic from Iceland to Scotland, and a May 24, 2004, flight in an area of the Arctic Ocean north of Greenland, near-coincident in time and space with the ICESat satellite laser altimeter. Both of these flights were more than 800 km long. Comparisons between different GPS methods and four different software packages do not suggest a clear preference for any one, with the heights generally showing decimeter-level agreement. For the comparison with the independent ICESat- and LIDAR-derived “ground truth” of ocean or sea-ice heights, the statistics of comparison show a typical fit of around 10 cm RMS in the North Atlantic, and 30 cm in the sea-ice region north of Greenland. Part of the latter 30 cm error is likely due to errors in the airborne LIDAR measurement and calibration, as well as errors in the “ground truth” ocean surfaces due to drifting sea-ice. Nevertheless, the potential of the PPP method for generating 10 cm level kinematic height positioning over long baselines is illustrated.     

EGM2008的高程拟合模型在广西区域的应用研究

利用广西2013年测量的部分二等水准测量成果,对EGM2008地球重力场模型1′×1′的模型进行检核,得到其在广西境内的高程异常差值为36.8cm。并选取了广西两个较有代表性区域的数据,使用多种G P S高程多项式拟合的方法以及基于EGM2008地球重力场模型的移去-恢复法进行实验研究,通过数据统计分析,最优拟合模型精度可达到5cm以内,对EGM2008地球重力场模型在广西的实际应用得到了一些非常有意义的结论。