第十三届国际天文与天体物理奥林匹克竞赛实测试题

1.新星海豚座2013的测光与光谱2013年8月14日1401 UT(MJD=56518.584)Koichi hagaki发现了星等为6.8的经典新星海豚座V339(海豚座新星 2013)。专业和业余天文学家很快开始了新星的测光和光谱测量消息发出后不到10小时,当匈牙利夜幕降临时,当地天文学家使用1m望远镜接eShel echelle光谱仪拍摄了该新星的第—条光谱。根据图1.1和12回答以下问题。     

基于独立分量分析的南极半岛GNSS网区域滤波

高精度GNSS速度场是研究地壳垂向运动及板块运动的基础,能够为冰川均衡调整（Glacial Isostatic Adjustment,GIA）的建模提供外部检核和新的约束.共性误差（Common Mode Error,CME）是区域连续GNSS时间序列中存在的一种与时空相关的主要误差源,通过空间滤波可有效的降低共性误差的影响,提高坐标时间序列的精度.目前广泛采用的主分量分析法（Principal Component Analysis,PCA）,基于二阶统计量（方差和协方差）进行处理,没有充分利用CME高阶统计信息.而独立分量分析ICA （Independent Component Analysis）,引入高阶统计量,能够分离出统计独立的非高斯信号.以南极半岛地区的15个GNSS站点为例,由于某些站点存在强烈的局部效应,因此引入了因子分析法首先对异常站进行剔除,然后对比分析了PCA和ICA方法在南极半岛地区区域滤波结果.结果显示,ICA的滤波效果要优于PCA,ICA滤波前后E、N、U三个方向RMS平均降低44.69%、26.94%、34.87%,不确定度分别降低37.43%,44.58%,55.86%,有效的降低了GNSS残差序列的发散性和速度的不确定度.     

基于CryoSat-2测高数据的全南极冰盖DEM的建立与精度评估

数字高程模型(DEM)是南极冰盖变化研究的基础,由于现场实测数据的稀缺,卫星测高数据是南极地区构建DEM的'主要数据来源.CryoSat-2是新一代用于极地冰盖、海冰监测的测高卫星,本文利用2012-12-2015-01两个完整周期的CryoSat-2测高数据建立一个新的南极冰盖DEM.坡度是影响卫星测高精度的重要因素之一,利用改进的重定位方法对CryoSat-2数据进行坡度改正.插值方法是影响DEM精度的重要因素,通过对几种常用插值方法的比较,最后选用克里金插值方法对测高数据进行插值,建立了1km分辨率的南极DEM.在88°S以南的CryoSat-2数据空白区,利用南极数字数据库(ADD)的等高线数据对DEM进行填补,建立了全南极冰盖DEM.利用ICESat卫星测高数据、IceBridge航空测高数据以及GPS地面实测数据对新建立的CryoSat-2 DEM进行精度验证,并与Bamber 1 km DEM、ICESat DEM、RAMPv2 DEM以及JLB97 DEM等四种国际上常用的南极DEM进行比较.结果表明:新建立的CryoSat-2 DEM的整体精度约为0.730±8.398 m;在冰弯顶部区域,DEM精度优于1 m;在冰架上,DEM精度约为4 m;在内陆冰盖大部分地区,DEM精度优于10 m;在地形复杂的山区和沿海边缘地区,DEM误差超过150 m.     

基于MGS测图段部分弧段的精密定轨及火星重力场模型解算

火星探测器精密定轨关联到火星探测任务的成功实施并为其科学目标的顺利完成提供保障,火星重力场研究除了为精密定轨服务外,还是进行火星内部结构、火星表面质量迁移及火星形成和演化的重要约束条件。基于火星探测器精密定轨及火星重力场研究的重要意义,本文利用MGS（Mars Global Surveyor）测图任务阶段近两个月的轨道跟踪数据进行了解算分析,对精密定轨结果进行了精度评价。在此基础上,进行了火星重力场模型解算,通过轨道残差、火星自由空气重力异常等方式对解算模型进行了精度评价,结果表明解算模型合理。这一研究为我国即将发射的火星探测计划“萤火一号”轨道跟踪数据用于火星重力场研究打下了基础。     

月球内部构造研究综述

回顾了月震观测的历史,归纳出月震的特点,并将月震分成热震、浅震和深震三种类型加以.分析总结出一个比较完整的月球内部构造模型.在此基础上,详细介绍了如何根据月震观测资料确定月壳和月幔.本文还对月核存在的可能性加以阐述,指出由于月球1100 km以下数据的缺乏,到目前为止没有确切的证明月核存在的证据.最后,紧密关注月球构造研究的最新进展,给出了月核可能存在的形式：半径为352 km（成分为纯Fe）或者374 km（成分为Fe-FeS晶体）.     

火星探测器精密定轨软件研制及实测数据处理

研发了一套具有自主知识产权的火星探测器精密定轨及动力学参数解算软件系统,介绍了软件的设计思路与基本结构。对2009年8月中国甚长基线干涉测量网跟踪的火星快车号三程多谱勒数据和相同弧段欧洲空间局的双程多谱勒数据进行了处理。结果表明,对于三程多谱勒数据,精密定轨后的残差处于0.079 mm/s的水平,轨道与比利时皇家天文台发布的火星快车精密轨道（精度20~25 m）最大差距小于100 m;对于欧洲空间局双程多谱勒数据,精密定轨后的残差处于0.067 mm/s的水平,轨道与精密轨道最大差距小于10 m。对火星快车跟踪数据的处理结果表明该软件可靠。     

应用LP165P模型分析月球重力场特征及其对绕月卫星轨道的影响

通过现有的最新月球重力场模型LP165P和GLGM 2模型对月球重力场的特征进行了分析,计算了相应重力场的阶方差,给出了两种模型在月球外部空间不同高度上的重力异常分布图,分析比较了截断至不同阶次的月球重力场模型在不同高度上所反映的月球重力场的特征和差异.此外,利用GSFC/NASA/USA的GEODYNⅡ轨道分析软件模拟计算了不同高度处卫星的轨道变化,得出了在进行一定高度的轨道计算时,可以对重力场模型进行适当截断的结论.     

国家重力基本网的优化设计

拟建的国家重力基本网由 10 0个点组成 ,其中有 15个基准点 (绝对重力点 )、85个基本点 (相对重力点 ) ,近 2 0 0条测线。本文首先对初始设计方案进行了评估 ,然后根据精度、可靠性、费用等优化目标提出了重力网优化设计需顾及的几条原则。在图形优化设计中 ,用模拟法计算 ,删除了部分对精度贡献不大的测线 ,得到一个略低于精度要求的设计方案。在此基础上分别用解析法和模拟法进行二级优化设计 ,重新分配观测值的权 ,得到两个满足要求的设计方案     

大地测量基础理论与方法研究进展

对物理大地测量领域中关于基础理论和方法研究的有关国际组织进行简要介绍 .依据参加第 2 2届 IUGG大会所获得的信息对国际上关于大地测量数学理论与方法以及数据处理方面的研究进展进行综述