重力异常垂直梯度中央区效应的精密计算

为提高利用重力异常计算重力异常垂直梯度中央区效应的精度,视中央区为矩形域,将重力异常表示成双三次多项式插值形式,引入非奇异变换,推导出了重力异常垂直梯度中央区效应的精密计算公式。以低纬度区域分辨率为2＇×2＇的重力异常数据为背景场进行了仿真分析,结果表明在解算计算点所在的1个网格的中央区效应时,传统公式与本文导出公式计算结果差值的最大值达数E。该导出公式可为重力异常垂直梯度中央区效应的精密计算提供理论依据。     

利用高精度地球重力场模型计算扰动重力垂直梯度

探讨了利用地球重力场模型计算扰动重力垂直梯度的理论方法,介绍了高精度地球重力场模型和最新的EGM2008模型,并利用EGM2008模型的360阶和720阶完全规格化地球位系数,分别计算了西太平洋区域和全球范围的扰动重力垂直梯度。从绘制的计算结果分布图可以看出,扰动重力垂直梯度能够清晰反映并显示地球地质构造的变化特征与陆地边界轮廓。统计分析表明,随着位系数截断阶次从360阶增至720阶,计算结果的变化较为明显,均值接近于零,其数值分布近似服从正态分布。     

集成奇异谱分析和自回归滑动平均预测日本近海海平面变化

本文从日本沿岸选取了28个验潮站及联测的GPS站,利用奇异谱分析（Singular Spectrum Analysis,SSA）和SSA+自回归滑动平均（Auto Regression Moving Average,ARMA）方法预测了2014—2018年的近海海平面变化和地壳垂直变化.并用同时段的验潮及GPS的实际测量值进行验证,结果显示,SSA+ARMA预测的相对海平面精度为0.0357~0.0607 m,地壳垂直运动的精度为0.0049~0.0077 m,绝对海平面的精度为0.0433~0.0683 m,且三者SSA+ARMA的预测结果均优于只用SSA预测的结果.在此基础上本文利用SSA+ARMA预测了日本沿岸2019—2023年的近海绝对海平面变化,结果显示,2019—2023年的平均海面高较往年（2014—2018）升高0.0353 m,2003—2023年绝对海平面的变化率为0.0039 m·a^-1,预测结果较为理想.     

潜艇内人员质量对重力梯度探测影响分析

潜艇在水下进行重力梯度探测与导航过程中,利用重力梯度仪测量所在位置的重力梯度张量来感知周边海底地形起伏以及规避障碍物,由于潜艇中人员具有一定的质量,人员在理论上会对重力梯度测量值产生影响.为分析人员质量对重力梯度测量的影响,将人体简化为立方体模型,计算人体在潜艇内不同高度处的重力梯度异常分布情况,分析其对重力梯度探测的...     

基于球谐分析的EMM-740的计算及实现

针对国内对高精度增强地磁场模型(enhanced magnetic model,EMM)在基于球谐分析时对阶数存在认知偏差、实现模型的软件研究较少以及计算精度不高等问题,考虑了地磁场7要素的关系,建立了基于球谐分析740阶次的EMM模型,给出了Schmidt半标准化缔合勒让德函数,给出了EMM模型的计算步骤,并用MATLAB实现EMM2015模型(2000～2019年)在地球上任意地磁场7要素的计算和等值线图的绘制,将计算值与美国国家海洋和大气管理局公布模型的运行数据进行误差对比分析,各元素的均方根偏差最大为0.86 nT或0.4′,比720阶的EMM模型的精度提高了3倍。结果表明,提供的EMM2015模型软件实现方法具有较高的计算精度,值得推广和应用。     

集成奇异谱分析和自回归滑动平均预测日本近海海平面变化

本文从日本沿岸选取了28个验潮站及联测的GPS站,利用奇异谱分析（Singular Spectrum Analysis,SSA）和SSA+自回归滑动平均（Auto Regression Moving Average,ARMA）方法预测了2014—2018年的近海海平面变化和地壳垂直变化.并用同时段的验潮及GPS的实际测量值进行验证,结果显示,SSA+ARMA预测的相对海平面精度为0.0357~0.0607 m,地壳垂直运动的精度为0.0049~0.0077 m,绝对海平面的精度为0.0433~0.0683 m,且三者SSA+ARMA的预测结果均优于只用SSA预测的结果.在此基础上本文利用SSA+ARMA预测了日本沿岸2019—2023年的近海绝对海平面变化,结果显示,2019—2023年的平均海面高较往年（2014—2018）升高0.0353 m,2003—2023年绝对海平面的变化率为0.0039 m·a^-1,预测结果较为理想.

     

GRACE-FO卫星简化动力学精密定轨研究

GRACE-FO(Gravity Recovery and Climate Experiment Follow-On)是美国和德国联合发射的两颗编队重力卫星,用于接替GRACE卫星继续对地球重力场进行观测.本文基于简化动力学方法,使用星载GPS观测数据,对GRACE-FO卫星进行精密定轨研究,通过载波相位残差分析、重叠轨道比较、与参考轨道对比、卫星激光测距检核和星间测距检核五种手段来评估轨道精度.结果表明:两颗GRACE-FO卫星载波相位残差均在6.7～7.2 mm之间,重叠轨道各方向RMS(Root Mean Square)精度在1 cm左右.与德国地学中心GFZ发布的参考轨道对比后发现,GRACE-FO卫星3D-RMS优于2 cm,其中径向和法向轨道残差RMS值均在1 cm左右,两颗卫星对应方向(如径向-径向)残差序列相关系数分别为0.80、0.65和0.79,证明两颗卫星轨道误差分布相关性较高.SLR (Satellite laser ranging)检核和KBR (K-band ranging)检核结果表明,解算的简化动力学轨道精度整体优于2.4 cm,与参考轨道精度无明显差异...     

三轴椭球表面积的近似计算

推导出了一组三轴椭球表面积近似计算的级数展开公式,并对应地给出了三轴椭球退化为扁椭球和旋转椭球时的表面积公式。该组公式通过引入偏心率、第三扁率等扁率,使公式结构上更为简洁,具有对称性,进一步完善了椭球表面积的计算理论。验算分析表明,相比于传统的近似公式,给出的近似计算公式的精度显著提高,具有实用价值。     

基于逆Vening-Meinesz公式的测高重力中央区效应精密计算

为提高利用逆Vening-Meinesz公式反演测高重力中央区效应的精度,视中央区为矩形域,将垂线偏差分量表示成双二次多项式插值形式,引入非奇异变换,推导出了重力异常的计算公式。以低纬度区域2′×2′的垂线偏差实际数据为背景场进行了计算,结果表明,当中央区包含4个网格时,传统公式与推导出的重力异常计算公式误差的最大值大于1 mGal。推导出的公式可为高精度测高重力中央区效应的计算提供理论依据。     

重力梯度仪的发展及其应用

随着欧空局GOCE项目的进一步深入及相关技术报告的公布,人们对该卫星及其有效载荷有了更多的了解,尤其是倍受关注的核心器件重力梯度仪有了更多认识的机会,本文在跟踪当前欧空局研制中的星载重力梯度仪的测量原理、仪器设计的基础上进行了综合、分析和总结,以期对该领域的研究有更清晰、深入的了解,同时为国内进行该领域研究的机构提供可能的参考.