2011-2012测绘学科发展研究综合报告(上)

本报告简要回顾了我国当代测绘科学技术从数字化测绘向信息化测绘过渡,并与当今世界新出现的地理空间信息学相互融合和渗透形成测绘与地理空间信息学这一新兴学科的历程,结合测绘学科的几个分支学科阐述了2011年-2012年测绘与地理空间信息的空间基准、获取技术、处理方法、服务方式和应用领域等几方面的主要进展。     

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利用参考重力场模型基于能量法确定GRACE加速度计校准参数

利用多个参考重力场模型分别对GRACE一个月的实测加速度计观测数据进行检校。数值计算结果的比较分析表明了利用参考重力场模型确定加速度计校准参数是有效的。     

卫星测高逆气压改正及其对海平面变化的影响

研究了全球平均大气压的变化特征,分析了传统卫星测高逆气压改正存在的缺陷,并对以常数大气压为参考值、以全球海洋平均大气压为参考值和顾及高频信号的3种逆气压改正进行了对比。根据T/P卫星测高数据对3种改正方法得到的海面高和海平面变化进行了比较分析,相比于前两种逆气压改正,顾及高频信号的逆气压改正最接近海平面的真实响应,可减少卫星测高海面高交叉点不符值RMS约5.70mm,分别提高海平面变化估计精度约18%和12%。     

总电子含量赤道异常变化特性分析

利用国际GNSS服务组织提供的总电子含量格网数据,从全球角度分析了电离层赤道异常的变化规律,并结合相关研究结论做了比较分析。首先,利用2011年3月21日(春分)的总电子含量格网数据分析了电离层赤道异常区域随时间变化的规律;然后,利用2000—2012年的总电子含量格网数据和太阳黑子数据,统计分析了120°E上空电离层赤道异常出现的地理纬度和强度的变化规律,并以2002年(太阳活动高年)和2008年(太阳活动低年)为例做了进一步分析。结果发现:电离层赤道异常区域随太阳直射点位置的变化,自东向西移动,分布在地磁赤道的两侧,具有南北半球的非对称特性;电离层赤道异常出现在当地时间T 12:00:00—T 16:00:00,日落后持续2~3h;电离层赤道异常峰值强度与太阳活动强度存在正相关关系;电离层赤道异常具有明显的季节变化规律,表现出了"半年度异常"和"冬季异常"现象。     

GRACE时变重力场位系数相关误差的滤波消除技术

针对美国德克萨斯大学空间研究中心(UTCSR)发布的GRACE Level-2 RL04版本时变重力场模型位系数,分析了GRACE重力场位系数中存在的系统相关误差,并确定了相关误差滤波策略。利用JASON-1卫星测高数据与WOA05海洋模型对滤波效果进行了定量评价,研究结果表明,相关误差滤波技术能够有效消除位系数中存在的相关误差,可提高利用GRACE重力场模型获取地球表面质量变化短波分量的能力。     

各向异性组合滤波法反演陆地水储量变化

地球时变重力场模型反演陆地水储量变化已为全球气候变化研究作出巨大贡献,考虑到时变重力场模型球谐系数中存在相关性,其高阶次项具有较大的误差,需采用最优的滤波方法进行空间平滑。本文提出一种新的各向异性组合滤波方法,其基本思想是将改进的高斯滤波法与均方根(root mean square,RMS)滤波法组合,即对球谐系数的低阶次采用改进的高斯滤波法,而高阶次采用RMS滤波法。首先分析了最新的GRACE RL05系列时变重力场模型系数误差特性,基于全球水储量变化反演结果,分析比较了高斯滤波、改进的高斯滤波、RMS滤波和DDK滤波与本文提出的组合滤波法的有效性及精度,并利用模型结果进行了验证,计算结果表明,组合滤波法的中误差最小。研究结果表明,本文提出的组合法相比于先前的滤波方法,可有效地过滤高阶次的噪声,消除南北条带误差,同时减少信号泄漏,提高信噪比,保留更多有效的地球物理信号,进而提高反演精度。     

面向信息化时代的测绘科学技术新进展

随着信息化社会发展进程的不断加速,测绘学科现已逐步实现从数字化测绘向信息化测绘新阶段的转化与跨越。本文综述了信息化测绘发展进程中相关测绘科学技术的新进展,其中包括卫星定位测量、航空航天测绘、数字化地图制图与地理信息工程、精密工程与工业测量和海洋与航道测绘等,并阐述了在其学科发展中呈现出的知识创新和技术带动能力。     

利用卫星测高技术监测厄尔尼诺和拉尼娜现象

利用美国宇航局和法国空间局联合公布的T／P数据（1993-2000年）和Jason-1数据（2002—2006年），由共线法计算了热带太平洋地区海平面高度的变化。根据T／P和Jason-1数据计算的海面月变化异常图，分别研究了和分析了1997-1998年的厄尔尼诺和拉尼娜现象、2002-2003年厄尔尼诺现象的变化发展过程。     

球谐函数变换快速计算扰动引力

在球谐函数变换基础上,利用新极下轨道的特殊性,在新坐标下引入Clenshaw求和计算轨道扰动引力。从理论上对比分析了传统方法、球谐函数变换方法和改进方法的计算速度和存储模型需要的物理空间。模拟试验分别采用3种方法计算了一段轨道的扰动引力,试验结果表明,改进的球谐函数变换方法比传统球谐函数变换方法计算速度可提高100倍,数据存储量仅占传统方法的3%。