顾及地形、大气影响的GOCE卫星SGG数据到参考基准的归算研究

摘要

GOCE卫星采集的地球重力梯度数据是在卫星轨道上进行测定的,为了获得空间固定基准点上的重力梯度归算值,需将不同空间点观测的重力梯度归算到同一参考基准中。本文对在归算过程中,卫星重力梯度的空间传播特性,地形和大气圈层对卫星重力梯度观测的影响以及重力梯度的向下延拓和格网化方法进行了分析研究。
　　取得了以下主要研究成果:
　　1)利用C++编制了基于多种参考框架的卫星重力梯度模拟软件,并在频谱域中分析了重力梯度的传播特征,结果表明:随着观测高度的增加,不同重力梯度分量的中高频部分急剧衰减,低频部分衰退相对缓慢。
　　2)基于球谐函数,推导了地形、大气圈层对卫星重力梯度的影响效应,并利用ETOPO30全球地形模型分别模拟了亚洲地区上空的地形和大气效应,通过实验发现:地形对GOCE卫星重力梯度观测的影响为-5.164~6.693E,大气对GOCE卫星重力梯度的影响为-3.8~3.0E。
　　3)分析了几种常用的重力梯度延拓和格网化方法,并进行了实验计算。结果显示:在向下延拓过程中,频域最小二乘法的精度最高,泰勒级数法的精度次之;在格网化方法中,Shepard法的精度相对较高,加权平均法的精度相对较低。
　　4)利用近十年的GRACE时变重力场计算了日本地震区域上空250km的重力梯度,该结果能较好的反映日本9.0级地震的重力梯度过程。

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第一章 绪论

1.1 卫星重力测量发展概况

1.2 GOCE卫星及其产品介绍

1.3本文主要研究内容

第二章 卫星重力梯度基础理论

2.1 坐标系统

2.2重力梯度坐标系统的转换

2.3 重力梯度的球谐表达式

2.4 卫星重力梯度的传播特性

2.5本章小结

第三章 地形和大气对SGG测量的影响

3.1 引言

3.2 地形/大气圈引力位的球谐表达

3.3 地形效应

3.4 大气效应

3.5 地形/大气效应数值分析

3.6 本章小结

第四章 SGG向下延拓方法研究

4.1 引言

4.2 SGG数据“消除-重构”技术

4.3 SGG延拓方法研究

4.4 格网化方法研究

4.5本章小结

第五章 GRACE观测数据研究日本9.0级地震的重力梯度变化

5.1 引言

5.2 日本Ms9.0级地震研究背景

5.3基于GRACE观测数据的同震重力梯度变化

5.4本章小结

第六章 结论与展望

6.1 本文结论与认识

6.2 研究展望

参考文献

致谢