基于激光干涉法的地表重力垂直梯度测量系统设计及试验

基于激光干涉法对新型地表重力垂直梯度测量系统进行了研究并初步构建了原理样机． 该测量系统利用双光路干涉测量法, 获取垂直向间距为50 cm且同步自由下落的两个落体相对于参考点的时间和位移信息, 并通过差分运算得到该测点的重力垂直梯度值． 在系统设计过程中, 主要解决了双落体自由下落的同步自动控制和双干涉测量光路的垂直性调节问题． 试验结果表明, 本套测量系统可以获取双落体同步自由下落运动时的干涉条纹信号, 并完成重力垂直梯度测量, 且梯度测量精度优于100 E．      

基于引力位系数相对权重的卫星重力场测量分析

卫星重力场测量已成为最有效的全球重力场测量手段.本文结合典型的重力卫星和重力卫星研究计划,分析了卫星重力测量的三种原理,并基于各阶位系数的相对权重讨论了各种原理的应用优势.分析可知,卫星受摄轨道适用于恢复长波重力场,低轨星间距离变化率适用于恢复中长波重力场,重力梯度适用于恢复中短波重力场.针对中长波高精度重力场测量的需要,设计了综合获取低轨星间距离变化率与受摄轨道的重力卫星方案,该方案由两组内编队组成星星跟踪复合编队,轨道高度为250km,星间距离为50～100km.     

导航用重力梯度基准图构建方法的比较研究

基准图是重力梯度辅助导航实用化研究的关键技术,由于依靠实测构造大范围基准图还需要较长时间,理论模型逼近重力梯度开始成为可行的构图方法。系统研究了一种基于自由空间异常或布格异常数据的构图方法,避免了相关研究构建梯度图时较少考虑标准测量数据,构图结果物理意义不明确和缺乏实用性的缺点。以重力归算理论推导了构图方法原理,然后用频域算法实现构图过程中两个关键计算过程,通过算例分析了构图效果。所构基准图数值、轮廓等关键特征均与实测重力梯度吻合较好,证明了该方法在重力梯度辅助导航基准图构建中的实用价值。     

利用交叉点不符值对GOCE卫星重力梯度数据进行精度评定

研究了基于GOCE卫星轨迹交叉点不符值的SGG数据精度评定方法,针对经典评定公式评价精度偏低的不足,提出了修正的精度评定公式;分析了系统误差对上述评定方法的影响,针对尺度因子会同比例放大或缩小精度评定结果,建议利用现有的重力场模型对尺度因子进行预先标定。模拟计算结果表明,无系统误差情况下,经典评定公式评价出的数据精度比实际精度偏低,相对误差约13%,而利用本文提出的修正公式可较准确地估计数据精度,相对误差降至5%。有系统误差情况下,利用现有的重力场模型可较为准确地标定尺度因子,其标定相对误差最大值不超过2%,平均值在0.9%左右。在此基础上,利用修正公式进行数据精度评定,其结果与无系统误差情况下的结果相差无几,相对误差也在5%。     

基于非全张量卫星重力梯度数据的张量不变量法

在非全张量卫星重力梯度观测数据的处理过程中,由于卫星姿态角误差、梯度观测数据误差和非全张量观测等原因,重力梯度值从卫星重力梯度仪系转换到地固系后,精度损失严重.本文研究了张量不变量法以解决上述问题.首先在重力梯度张量不变量线性化的基础上,建立了基于卫星轨道面的不变量观测模型,完整地推导了两类重力梯度张量不变量的球近似和...     

基于时空域混合法利用Kaula正则化精确和快速解算GOCE地球重力场

为了研究卫星重力梯度技术对中高频地球重力场反演精度的影响,本文基于时空域混合法,利用Kaula正则化反演了250阶GOCE地球重力场.模拟结果表明:第一,时空域混合法是精确和快速求解高阶地球重力场的有效方法;第二,Kaula正则化是降低正规阵病态性的重要方法;第三,基于改进的预处理共轭梯度迭代法可快速求解大型线性方程组...     

全张量重力梯度数据的谱表示方法

在文献「１」的基础上,进一步研究全张量重力梯度数据的全局和局部分量的广义球谐谱表示和轨道根数据表示,并给出了广义球谐函数与球谐函数这间的关系,从理论上得到了全张量重力梯度数据的描述方法和由全张量重力梯度网格数据恢复全球重力位谱系数的基本公式,本文对全张量重力梯度数据的谱表示和谱分析所做的工作,对由重力梯度张量的部分分量恢复全球重力位普系数有一定的参考价值。     

海洋重力测量技术专利检索分析研究

为更进一步认清国内外海洋重力测量技术的现状和发展趋势提供技术支撑,从海洋重力测量领域专利分析视角出发,在划分海洋重力测量关键技术分支,构建专利检索策略并开展全球范围专利检索的基础上,采用宏观到微观、定性与定量相结合的研究方法,对国内外该领域专利的布局特点、发展趋势、主要创新主体情况和高质量重点专利情况进行梳理研究,并对下一步海洋重力测量技术发展重点方向给出建议。研究结果可为我国海洋重力测量领域自主知识产权优化布局、自主创新能力提升和有关装备论证研制等提供技术支撑。     

利用实测重力垂直梯度反演长白山地区一剖面的深部构造

针对重力梯度高分辨率的特点,利用在长白山地区实测的重力垂直梯度数据,采用梯度空间参量图反演其深部构造。台阶模型试验表明: 重力梯度空间参量图能给出构造倾角和倾面的信息,结合重力梯度剖面和梯度空间参量图可以构建出地下构造的几何模型,进而对一些复杂构造进行解释。通过对比实测布格重力异常和实测重力梯度异常,重力梯度比重力异常的分辨率更高; 将梯度法应用到实测重力梯度数据的处理中,结果表明: 该方法对确定密度变化界面的水平位置和深度具有非常好的效果。