L&R航空重力仪的水平加速度改正

L&R(LaCoste&Romberg)航空重力仪是我国首套航空重力测量系统的核心,主要由高精度的垂直加速度计和稳定平台组成.前者用于测量总加速度,后者使加速度计保持精确的垂直指向.飞行测量时,由于水平加速度的存在,稳定平台难以精确维持水平从而使加速度计偏离正确指向,由此产生了水平加速度改正.介绍了水平加速度计算的两种基本方法,即两步法与一步法,从理论上导出了其在平台倾角较小情况下的等价性.为有效地减弱因水平加速度改正不完善产生的系统性误差,提出了水平加速度改正的预滤波方法.通过平台倾角的谱分析,确定了预滤波尺度,即采用与平台稳定周期相当的低通滤波器进行预滤波.最后利用实测数据对此进行了验证和分析.结果表明, 利用预滤波尺度, 航空重力测量值与地面向上延拓参考值的系统差由5×10-5 m·s-2减小至0.5×10-5 m·s-2.     

航空重力测量的若干具体应用技术

航空重力测量涉及到诸多具体应用技术，如GPS星历的选用、地面GPS基准站的布设、GPS采样率的设定、机载GPS接收机前后天线的比较与综合处理及测线布设等。本文利用某航空重力测量实测数据，对上述具体应用技术进行了分析与研究，并得出了若干初步结论。     

佘山25 m与13 m射电望远镜互掩问题分析

应实际工程需要,本文分析了有限场地内两射电望远镜的互掩问题,提出了地平式（方位俯仰座架）射电望远镜外接球面的概念,给出了球冠缺面积的数值积分计算方法,并具体分析和计算了佘山25 m与13 m射电望远镜的互掩,对于工程设计阶段的站点位置选取、塔基高度设计等具有理论参考意义。分析方法也可供类似工程实践参考。     

附加空间约束的径向点质量模型方法反演区域地表质量变化

径向点质量模型反演方法本质上是空间扰动重力的向下延拓,属于病态问题,通常采用正则化方法求解。针对该问题,对径向点质量模型方法进行改进,提出附加空间约束的径向点质量模型方法,引入符合实际的空间约束条件,建立空间约束条件的虚拟观测方程,并采用赫尔默特方差分量估计确定原始观测方程和虚拟观测方程的合理权比,使反演结果更加稳定。以南美大陆区域为研究区域进行陆地水储量变化反演,试验结果表明：增加空间约束后,法方程组条件数明显减小、病态程度降低,反演结果与球谐系数法反演结果、GLDAS模型结果整体相一致,验证了方法的正确性,说明该方法可有效应用于区域地表质量变化反演,为利用卫星重力监测地表质量变化提供了一种新途径。     

全球及局部海洋扰动重力反演的快速解析方法

从经典边值问题理论及球谐函数理论出发,在空域推导获得了由大地水准面高以及垂线偏差计算扰动重力的解析计算公式,为利用卫星测高数据反演海洋扰动重力提供了理论基础。针对全球海洋区域和局部海洋区域的扰动重力反演,在前人已有工作基础上,提出了改进的基于一维FFT的精确快速算法,保证了计算结果与原解析方法完全一致,且计算速度提高约20倍。该算法在提高计算效率的同时避免了由于引入FFT而产生的混叠、边缘效应问题,而且对观测数据的序列长度没有硬性要求,使得应用更加灵活。利用EGM2008地球重力场模型分别生成了2.5'分辨率大地水准面高数据和垂线偏差数据,按照本文提出的改进方法(采用全球积分计算)分别反演获得了全球及局部海洋区域的扰动重力。经比较分析,由大地水准面和垂线偏差分别反演获得的扰动重力其差异在0.8×10^-5 m/s²以内,这说明两种反演方法是基本一致的,但在数据包含系统误差的情况下,由垂线偏差反演扰动重力具有一定优势。     

航空重力测量在近海区域的精度评估与分析

利用泊松积分法和点质量法对澳大利亚West Arnhem Land区域的航空重力测量数据进行了精度评估,两种方法得到精度结果基本一致,评估结果表明GT-1A测量系统2′分辨率数据的测量精度优于3×10-5 m/s2,5′分辨率数据的测量精度优于2×10-5 m/s2。利用交叉点平差和泊松积分法、点质量法对渤海区域的航空重力测量进行了内部交叉点平差和外部精度评估,结果表明,内部评估精度与外部评估精度存在一定的差异,以外部评估为准则,CHAGS测量系统在渤海区域5′分辨率的航空重力数据精度优于3.5×10-5 m/s2。综合国内外试验情况分析得到,在近海区域,航空重力数据的分辨率和精度受测量仪器的性能而不同,整体上对于5′分辨率数据而言,可以达到或优于3×10-5 m/s2的精度。     

利用空中平均重力异常确定区域大地水准面

提出了直接利用空中平均重力异常计算区域大地水准面的方法。模拟计算的结果表明, 该方法与传统的利用地面平均空间重力异常确定的大地水准面精度相当, 但其显著优点是勿需空中重力异常的向下解析延拓, 从而可以避免延拓误差对大地水准面精化的影响。     

利用多普勒观测值精确确定运动载体的速度

讨论了利用ＧＰＳ多普勒频移观测值确定运动载体速度的基本原理,估计了 方法可以达到的精度。为验证该方法的可靠性及稳定性,做了两个试验：静态试验和动态试验。,试验中实测动态数据处理采用ＶＡＥＳ软件。理论研究和数据处理结果均表明,在卫星分布较好的情况下,载体速度的确定精度可达ｍｍ／ｓ。     

FIR低通差分器的设计及其在航空重力测量中的应用

根据契比雪夫逼近理论 ,设计了适用于航空重力测量应用的有限冲激响应 (FIR)低通差分器 ,利用模拟模型对滤波器的性能进行了验证 .基于静态GPS试验数据和某地区机载动态GPS摄影定位的实测数据 ,应用FIR低通差分器计算了载体的垂直加速度 ,计算结果表明 ,当滤波时间间隔为 1 0 0s时 ,垂直加速度的确定精度可达± 1— 2mGal.     

一种局部海域扰动重力数据反演海底地形的非线性序列相关方法

在不考虑地壳均衡条件下,从重力场基本理论出发推导了重力异常/扰动与海深信息之间的近似解析关系,其中扰动重力反演海底地形的模型较之重力异常更加简洁.通过对反演模型级数展开式的深入分析表明,在重力数据分辨率数值小于海深分辨率时并不明显收敛,因此在用重力数据反演高分辨率海底地形时应顾及展开级数的高阶项并采取相应处理方法.在大量统计分析基础上,构建了局部海域扰动重力数据反演高分辨率海底地形的非线性序列相关方法,该方法利用少量船测重力/水深测线数据获取非线性相关参数,而后利用卫星测高重力数据按非线性相关函数模型反演海底地形.试验分析表明,2次非线性相关函数反演效果表现较优,对于海底地形平缓海域,1°×1°区域内单条船载测线数据获得的相关参数即可达到2%相对精度.对于海底地形复杂海域,论文方法适用范围应该尽量缩小,30′×30′区域范围基于单条船载测线数据反演的相对精度可优于7%.从论文试验结果分析,海底地形与重力数据之间存在2次非线性相关函数特征,且这种特征在高分辨率情况下仍然适用,利用非线性函数模型并结合稀疏船载测量数据、密集卫星测高重力数据可为局部海域高分辨率海底地形反演提供一种可行的解算方...