海空重力测量及应用技术研究进展与展望(三):数据处理与精度评估技术

系统分析总结了海空重力测量数据预处理即各项环境效应改正技术的研究现状及发展方向,简要论述了海空重力测量数据精细处理即数据滤波与误差补偿技术的研究动态及发展前景,分析讨论了海空重力测量精度评估技术的研究进展及发展思路,为海空重力测量数据处理及精度评估技术的未来发展提供参考。     

海空重力测量及应用技术研究若干进展

总结分析评述了海军重力研究团队在海空重力测量及应用技术研究领域取得的一些有理论意义和实用价值的研究成果,主要涵盖需求论证与顶层设计、观测数据归算与精度评估、测量误差分析处理与分离补偿、地表观测重力向上延拓、航空观测重力向下延拓、海域重力数据模型构建、地球外部重力场逼近和大地水准面精化等8个研究方向,重点从各项关键技术的研究背景、研究思路、难点突破、成果应用前景等几个方面进行了分析和总结,回答了该研究领域涉及理论方法和工程应用的一系列科学问题,为该领域未来发展提供借鉴和参考。     

高精度海洋重力异常格网插值技术研究

通过对当前常用的Kriging方法、改进的二次曲面Shepard方法(MQS)、径向基函数法(RBF)三种格网插值方法进行实验比较和分析,可以得出如下结论:MQS方法插值速度快,整体精度高;RBF插值内部区域精度很高,但是容易在边缘区域出现异常误差,而且计算速度较慢;而Kriging方法在速度上略高于RBF,但精度上要稍低于RBF和MQS。另外,基于插值误差与测区重力异常具有很强相关性的特点及RBF插值方法产生的误差特性,提出了利用光滑因子和边缘数据延拓分别对MQS和RBF方法进行改进的设想,并通过实验进行了验证。     

功率谱密度函数的构建及在重力场元计算中的应用

应用输入输出法逼近局部重力场的关键在于构建有效反映局部重力场特征的功率谱密度函数模型、利用"间接法",基于Moritz协方差模型、Tscherning/Rapp协方差模型和Moritz两分量模型分别构建对应的功率谱密度函数模型,并采用非线性最小二乘法在EGM2008模型的基础上拟合了模型系数。拟合结果表明:在2倍相关长度的相关距离内,Moritz两分量模型求得的理论协方差值与经验协方差值的符合度最好。设计了以EGM2008模型重力异常为基础数据,计算大地水准面高的仿真实验。结果表明:三种模型中,Moritz两分量模型的计算结果精度最高,同传统Stokes方法的计算结果精度相当,与拟合的理论协方差曲线图所反映的结果一致。     

重力场对惯性导航定位误差影响研究与仿真

从惯性导航力学编排方程出发,将高阶重力场模型代替正常重力模型,分析了扰动重力引起的惯性导航误差;并从另一角度,对理想状态下扰动重力对惯性导航的影响进行了仿真分析,结果表明扰动重力影响显著.通过将重力垂线偏差分量引入惯性导航方程,改善传统方程的缺陷,探讨了垂线偏差对惯性导航的影响.在全面论述了扰动重力和重力垂线偏差对惯性导航的影响的基础上,结合实际情况提出了进行重力场误差补偿的两种方法.     

通用走航式海洋测量作业平台的设计与实现

扼要回顾了我国走航式海洋测量作业平台的研制历程,提出了通用走航式海洋测量作业平台研制的总体目标、设计原则、功能需求,介绍了该平台软件硬件研制实现及其主要性能、功能技术指标,以及平台的应用情况,最后对平台的未来发展进行了展望。     

多型航空重力仪同机测试及其数据分析

介绍了运8飞机加装4型5套航空重力仪开展同机测试的整体情况,对5套重力仪所获取的重复线和测网成果数据进行了对比分析。试验结果表明,俄罗斯GT-1A航空重力仪具有最佳的综合性能技术指标,平差前测量精度为±2.45mGal;美国TAGS航空重力仪为其次,平差前测量精度为±3.9mGal;SII型船载海空重力仪可改造升级为航空重力仪,并具有与TAGS同等的综合性能技术指标;国内自主研发的SGA-WZ01捷联航空重力仪具有最佳的重复线测量精度,测网精度接近于GT-1A航空重力仪水平,平差前测量精度为±2.96mGal,另一款自主研制的GDP-1重力仪首次成功实现了航空重力测量功能,平差前测量精度为±4.52mGal。     

基于最小二乘支持向量机的声速空间变化模型构建

建立声速空间变化模型是解决声速剖面代表性误差的有效方法。在对不同声速剖面进行标准化处理的基础上,通过声速训练样本及核函数的选取,提出并实现了一种基于最小二乘支持向量机算法的声速空间变化模型构建方法。为了检验该方法的有效性,选取实测的声速剖面数据进行验证,结果表明该方法能有效地构建声速空间变化模型,从而消除或最大限度地削弱声速剖面代表性误差。     

利用多代卫星测高数据反演海洋重力场

为了解决多代卫星测高数据之间的不协调性问题,本文基于误差验后补偿理论,提出将传统的交叉点平差整体解法简化为两步处理法,即首先使用条件平差法对交叉点观测方程进行平差计算,然后沿测高轨迹进行海面高滤波和推估。在此基础上,本文利用多代卫星测高数据联合平差获得的结果,进一步反演了中国海及其邻域地区的重力异常,并将计算结果同海面船测数据作了比对,实际算例已经证明了新方法的有效性。     

海空重力测量技术体系构建与研究若干进展(二):数据归算与误差分析处理技术

分析评述了作者所在研究团队在海空重力测量技术体系建设领域取得的一些有理论意义和实用价值的研究成果,重点从各项关键技术的研究背景、研究思路、难点突破、成果应用前景等几个方面进行了分析和总结,回答了该研究领域涉及理论方法和工程应用的一系列科学问题。其目的之一是向读者成体系地推荐我们多年积累的研究成果,目的之二是想借此机会通过回顾和梳理研究团队的发展轨迹和科学感悟,在新的起点上定位未来的发展方向、发展目标和发展思路。分三个部分进行介绍,本文为第二部分,主要涉及海空重力测量数据归算与误差分析处理两个领域的研究成果。