地球重力场模型

摘要： 分析了最新的多类地球重力场模型解算GNSS点高程异常的精度,利用中国某测区内的GNSS/水准数据与地球重力场模型解算值相比较,选择出较优精度的重力场模型,在测区范围内解算精度达到21.09 cm,消除系统偏差后的精度最高为3.94 cm.结果表明在本区域地球重力场模型确定的重力似大地水准面与GNSS/水准的似大地水准面存在系统偏差,消除系统偏差后的结果精度有所提升,可在铁路工程测量中发挥一定的作用.

摘要： 建立海陆一体高程基准是全面建成"全球覆盖、海陆兼顾、联动更新、按需服务、开放共享"新型基础测绘框架系统内容之一.受客观条件限制,在海域无法通过布设国家一、二等水准网实现高程传递,由此制约了高程控制与精准测量,并对海岸带及海域地质调查的地理测绘造成影响.包含北斗系统的全球导航卫星系统(GNSS)是当今世界上技术最先进、应用最广泛的卫星导航系统,为建立长距离、大跨度控制网提供了便利.本文利用GNSS系统海陆联测数据,基于地球重力场模型、地形改正模型,采用提高精度的"移去—拟合—恢复"方法,分析GNSS技术在海陆一体高程联测中的适用性与实用效果.研究结果表明:基于上海陆域的GNSS和水准资料,以EGM2008+RTM模型、EIGEN-6C4+RTM模型计算,高程异常中误差分别为±2.5cm、±2.2cm,其结果优于以往±5cm的研究成果,精度提高了一倍;将陆域方法用于海域岛礁高程传递,在离岸距离50km其GNSS高程传递外符合平均精度为±12cm.证明并验证了GNSS联测高程传递方法的可行性与可靠性,对海陆一体高程传递和海域地质调查具有基础保障和促进作用.

摘要： 建立海陆一体高程基准是全面建成“全球覆盖、海陆兼顾、联动更新、按需服务、开放共享”新型基础测绘框架系统内容之一。受客观条件限制,在海域无法通过布设国家一、二等水准网实现高程传递,由此制约了高程控制与精准测量,并对海岸带及海域地质调查的地理测绘造成影响。包含北斗系统的全球导航卫星系统(GNSS)是当今世界上技术最先进、应用最广泛的卫星导航系统,为建立长距离、大跨度控制网提供了便利。本文利用GNSS系统海陆联测数据,基于地球重力场模型、地形改正模型,采用提高精度的“移去—拟合—恢复”方法,分析GNSS技术在海陆一体高程联测中的适用性与实用效果。研究结果表明:基于上海陆域的GNSS和水准资料,以EGM2008+RTM模型、EIGEN-6C4+RTM模型计算,高程异常中误差分别为±2.5cm、±2.2cm,其结果优于以往±5cm的研究成果,精度提高了一倍;将陆域方法用于海域岛礁高程传递,在离岸距离50km其GNSS高程传递外符合平均精度为±12cm。证明并验证了GNSS联测高程传递方法的可行性与可靠性,对海陆一体高程传递和海域地质调查具有基础保障和促进作用。

摘要： 当前水准测量仍然是高精度高程控制测量的首选方法,本文针对目前水准测量粗差缺乏有效检测方法这一问题,提出了基于超高阶重力场模型的粗差检测方法.以2个控制网为例展开研究,实验结果表明:1)EGM2008与EIGEN-6c4重力场模型均具有较高精度,应用上述2个模型计算的A、B测区测段粗差显著水平系数K满足三等限差K的比例≥78%,满足四等限差K的比例≥95%,显然高精度地球重力场模型为水准粗差检测提供了可能性;2)该方法应用于水准粗差检测效果良好,水准粗差越大,粗差检测的成功率就越高;3)采用移去-恢复法计算模型正常高后,该方法粗差检测的成功率有所提升.

摘要： 高精度、高分辨率的地球重力场可用于统一全球高程基准及确定大地水准面等,因此全面评估重力场模型精度及其快速导出的各重力量(如高程异常等)具有重要意义.本文利用VS2015+Intel XE 2016平台及OpenMP等并行技术研发一套用于重力场模型评估及相关重力量计算的软件——EGMTools,该软件的主要功能有:1)可实现基于实测点或格网重力异常、高程异常及垂线偏差等数据对重力场模型截断至任意阶次的精度进行评估;2)可实现利用重力场模型计算任意点或格网(SRTM地形表面)重力异常、高程异常及垂线偏差等重力量;3)在全球范围内,可按照一定的格网间隔(如1°×1°)对不同重力场模型所表示的重力量(如高程异常等)按不同的阶次进行比较;4)重力场模型格式转换、阶方差分析及RTM重力量计算的数据预处理等.

摘要： 在简述地球重力场模型发展历程的基础上,对地球卫星重力场模型及其应用的研究进展进行综述.回顾了卫星重力测量技术的发展历程,并对CHAMP、GRACE、GOCE和GRACE-FO任务进行了详细介绍;阐述了目前主要的卫星重力反演方法及其改进现状;介绍了目前国际上主要机构反演的地球卫星重力模型,并分别对CHAMP-Only、GRACE-Only和GOCE-Only的系列模型进行对比分析;综述了地球卫星时变重力场模型的应用研究进展;对钱学森空间技术实验室天空海一体化导航与探测团队在地球卫星重力场模型及其应用的研究进展进行了概述;最后,对未来地球卫星重力场模型研究进行了展望,提出了研究建议.

摘要： 介绍了综合地球重力场模型和GPS/水准数据的模型法,通过实测数据对2种方法的精度情况进行定量分析.实验结果表明,重力法较模型法精度提高50％以上.与传统几何水准测量进行比较,重力法总体上满足四等水准测量要求,模型法基本上满足四等水准测量要求.

摘要： 利用地球重力场模型计算重力场元时,为提高计算速度,有时将计算点的高程近似为0,为提高精度,在球面对计算点高程进行泰勒级数展开.但是,考虑到地球表面真实情况,这种近似将会引入巨大的距离误差,同时也会影响计算点的地心纬度值.针对此,分析了计算点向径不同取值之间的差异及对计算点地心纬度、模型垂线偏差计算结果的影响,引入等效高程讨论了按照泰勒级数展开快速计算模型垂线偏差方法的适用性,采用实测数据比较了计算点向径不同取值计算模型垂线偏差的精度.实验结果表明:将计算点向径近似为地球长半轴与计算点高程之和,造成的距离误差可达20 km,而近似为参考椭球面向径与地面点高程之和造成的距离误差最大不超过6 cm,对模型垂线偏差的影响则不足0.05″,这为精确快速计算模型重力场元提供了参考.

摘要： This paper expounds in detail the mathematical model of height anomaly calculated by using the model bit coefficient of the earth gravity field.Selecting both recursive method between every other order and degree and standard forward column algorithm as the calculation method of association Legendre function.Taking high precision and order EIGEN-6C4 gravity field model as an example,the worldwide representative global 5°×5° resolution of 2701 points and 12 points of grid are selected to compute the height anomaly.Compared with the results of ICGEM website,the reliability of the calculation results of self-programming is proved.The global high altitude anomaly contour map of 5m contour interval has been created to visualize the global elevation anomaly.%详细阐述了利用地球重力场模型位系数计算高程异常的数学模型.选取标准向前列递推法和跨阶次递推法作为缔合勒让德函数的计算方法,分析了两种算法的适用范围.以高精度的超高阶EIGEN-6C4重力场模型为例,选择全球范围内5°×5°的格网组成的2701个点和具有代表性的12个点计算高程异常,将计算结果和ICGEM网站计算结果比较验证了算法的可靠性,并绘制了全球范围内5m等高距的高程异常等值线图,实现了全球高程异常的可视化.

摘要： 本文提出了一种基于Gauss-Listing经典大地水准面定义的地球重力场模型优劣评价方法.通过取任一重力大地水准面为参考面,计算不同地球重力场模型在该面上的重力位标准差,以此作为不同模型相对优劣的评价指标.利用该方法对不同地球重力场模型以及同一重力场模型在不同区域的精度进行了评价.结果表明:EGM96、OSU91A模型的大地水准面高精度分别为11.1cm、14.3cm,说明EGM96要优于OSU91A;EGM2008、EIGEN-6C4模型的大地水准面高精度分别为8.8cm、8.9cm,说明该两个模型的精度相当,与已有研究结果一致,表明本文方法的有效性与适用性.进一步研究结果显示,对于全球大地水准面,EGM2008和EIGEN-6C4模型的大地水准面高精度分别为11.3cm和14.1cm,即在厘米级精度上EGM2008模型精度略优.

摘要： GOCE重力梯度数据的外部校准是实现反演高精度地球重力场模型的关键任务之一.本文推导和建立了联合地球重力场模型和卫星姿态数据(旋转角速度和角加速度)校准GOCE重力梯度数据的实用解算模型,提出了重力梯度数据外部校准的具体数据处理方案与流程.采用GOCE L1b实测数据进行校准分析,结果表明校准后的重力梯度对角线分量组合在低频部分的精度有了明显提高,初步验证了本文校准方法和数据处理方案的有效性.

摘要： 介绍了利用GOCE卫星几何轨道平差法评定地球重力场模型精度和恢复SST重力场的基本原理和数学模型,给出了利用GOCE卫星SGG数据及联合SST和SGG数据进行重力场恢复的计算方法.利用2009年11月-2010年6月共8个月的GOCE卫星几何法轨道和共模加速度计数据,姿态数据和重力梯度数据,进行了GOCE卫星SST、SGG以及SST+SGG的重力场恢复实验.并对EGM2008、EIGEN-5C、ITG-GRACE2010S和GOC001S四个具有代表性重力场模型精度进行了评定.结果表明:GOCE卫星轨道对120阶次以上的重力场信号同样敏感,150阶次的ITG-GRACE2010S和GOC001S模型可获得优于1.8cm的轨道拟合精度.而180阶次的GOCO01S轨道拟合精度最好,约1.65cm.其次是180阶次的ITG-GRACE2010S,在1.74cm,它们的结果明显优于同阶次的EGM2008和EIGEN-5C的结果.利用2个月的GOCE几何轨道,采用轨道平差法获得的重力场模型精度与CHAMP03S精度相当.而采用8个月数据获得的重力场模型精度明显高于CHAMP卫星3年数据获得的重力场模型.联合SST和SGG数据恢复出的重力场模型在中低阶位系数有显著改善,120阶次以前都优于GOCE-SGG恢复出的重力场模型,120阶次后明显优于GO_CONS模型,150-220阶次优于GOC001S模型.

摘要： 外部校准是卫星重力梯度数据预处理中的一个重要环节，本文利用多个地球重力场模型对含有不同噪声和粗差情况的卫星重力梯度数据进行校准，重点分析了利用地球重力场模型校准卫星重力梯度数据的适用性，以及不同噪声和粗差对外部校准的影响，以期为实测GOCE重力梯度观测数据的外部校准方案的选择提供参考。

摘要： 本文对2009年11月～12月的GOCE高低卫星跟踪卫星和重力梯度观测数据进行预处理，分别采用最小二乘联合平差和最小二乘谱组合方法反演地球重力场模型，并对反演结果进行了详细分析和评价。

摘要： 本文介绍了在铁路勘测中GPS高程测量的几种常规方法.重点介绍基于最新的地球重力场模型EGM2008的新方法,以解决在困难地区已知点数量和分布不能满足常规方法要求时如何快速可靠地进行GPS高程测量的难题.并以川藏铁路拉林段勘测数据为例进行数据计算分析,通过对不同方法计算得到的数学精度、所需已知点个数、高程分区大小等进行研究、比较和分析,总结出不同GPS高程测量方法的优缺点和适用范围,为下一步川藏铁路勘测工作提供一些有益的参考.

摘要： 首先基于能量守恒原理推导了更加严密的地固系能量守恒方程,然后利用模拟数据对其进行了精度分析,结果表明:公式中必须包含随时间变化的摄动位.最后给出了基于改进地固系能量守恒方程反演地球重力场模型的数学模型,并利用1个月GRACE卫星轨道模拟数据分析精度,结果表明:计算误差比参考模型本身精度小4～8个量级,比信号精度小2～3个量级.因此,本文推导的地固系能量守恒公式有足够的精度去恢复地球重力场模型,可用于卫星重力数据的处理,获得高精度重力场模型.

摘要： 本文基于时变因素提出了改进的GNSS水准地球重力场面模型精度评价方法，对其中的GNSS地心运动改正、大地水准面零阶项、区域性高程基准位差进行了研究。揭示了两个方面问题，随着空间大地测量观测技术的发展，对大地测量观测量的时变影响研究成为可能和必要;基于传统地面站点的大地测量参考网络的局限性日益凸显，对卫星轨道、空间大地测量技术的动态参考网络提出需求。

摘要： 研究了Wiener滤波在GOCE卫星SGG数据处理中的应用,提出了基于低阶先验重力场模型的迭代Wiener滤波方法,以ITG2010前90阶作为先验重力场模型,将SGG数据通过三次迭代计算了模型Wiener_200deg_DD2_Vxxyy(210 阶).研究了FIR带通滤波器的频域融合方法,将EGM2008作为背景场,计算了模型GOCE_EGM2008_Vxxyyzz(220阶).结果表明:Wiener_200deg_DD2_Vxxyy模型在90阶后精度明显高于ITG2010,GOCE_EGM2008_Vxxyyzz精度高于go_cons_gcf_2_spw_r1.

摘要： 本文以中国大陆地区为例，分析了EGM2008模型重力数据与地面实测得到的空间重力异常数据的关系，探讨了其在中国大陆地区的适用性。

摘要： 本发明涉及一种地球重力场精密测量方法，特别是一种基于星间距离误差模型原理的地球重力场恢复方法；该方法基于星间距离误差影响累计大地水准面精度的关系建立星间距离误差模型，进而使用该星间距离误差模型来精确和快速恢复当前GRACE和下一代GRACE-II地球重力场。该方法对地球重力场恢复精度高，较大程度提高解算速度，易于开展高阶重力场误差分析，卫星观测方程物理含义明确，计算机性能要求低。因此，星间距离误差模型法是恢复高精度和高空间分辨率地球重力场的有效方法。

摘要： 本发明公开了一种利用地球重力场评估重力传感器分辨率的方法。在地球表面，重力加速度值与其所在位置高度呈线性关系，因此本发明通过改变重力传感器的高度，测量不同位置的地球重力加速度值，计算不同高度重力加速度的理论增量，并测量不同高度实际重力加速度的增量，由GJB1037‑2004，实际重力加速度增量与理论增量的比值大于50％，则分辨率合格，从而评估重力传感器的分辨率。本发明通过精确控制重力传感器高度上的距离变化，实现其输入重力加速度的微弱变化，能够评估分辨率优于0.1mGal的重力传感器，可行性强。

摘要： 本发明公开了卫星重力梯度张量对角线三分量反演地球重力场的调和分析法模型及其建模方法，属于卫星重力测量领域。本发明新建了利用卫星重力梯度张量组合分量Txx+Tyy、Tzz‑Txx‑Tyy反演地球重力场的调和分析法模型，利用本发明新建的卫星重力梯度张量对角线三分量调和分析法模型，反演地球重力场，可以获得三类重力场模型结果。该模型进一步丰富了调和分析法模型的内容，使其并不仅仅局限于Tzz分量，从而顾及到了Txx、Tyy分量对地球重力场反演的贡献，为充分利用卫星重力梯度张量对角线三分量反演地球重力场提供了理论基础，也充分利用了欧空局发射的重力梯度测量卫星GOCE的数据资源。

摘要： 本发明公开了一种卫星重力梯度张量对角线三分量反演地球重力场的最小二乘配置法模型及建模方法，属于卫星重力测量领域。该方法从球谐函数的正交性法则出发，将T

摘要： 本发明涉及一种地球重力场精密测量方法，特别是一种基于星间距离误差模型原理的地球重力场恢复方法；该方法基于星间距离误差影响累计大地水准面精度的关系建立星间距离误差模型，进而使用该星间距离误差模型来精确和快速恢复当前GRACE和下一代GRACE-II地球重力场。该方法对地球重力场恢复精度高，较大程度提高解算速度，易于开展高阶重力场误差分析，卫星观测方程物理含义明确，计算机性能要求低。因此，星间距离误差模型法是恢复高精度和高空间分辨率地球重力场的有效方法。

摘要： 本发明公开了一种利用地球重力场评估重力传感器分辨率的方法。在地球表面，重力加速度值与其所在位置高度呈线性关系，因此本发明通过改变重力传感器的高度，测量不同位置的地球重力加速度值，计算不同高度重力加速度的理论增量，并测量不同高度实际重力加速度的增量，由GJB1037‑2004，实际重力加速度增量与理论增量的比值大于50％，则分辨率合格，从而评估重力传感器的分辨率。本发明通过精确控制重力传感器高度上的距离变化，实现其输入重力加速度的微弱变化，能够评估分辨率优于0.1mGal的重力传感器，可行性强。

摘要： 本发明公开了基于轨道掩膜微分算子的地球重力场模型建模方法，涉及卫星重力探测技术领域，包括步骤：对轨道状态信息、星载加速度计和卫星姿态数据进行数据预处理；利用轨道掩膜微分算子计算卫星运动速度继而获得卫星动能和旋转位；通过卫星动能、旋转位、保守力位和非保守力位建立满足能量守恒定律的观测方程，在最小二乘准则下估算位系数改正值，再加上参考重力场模型位系数即可确定最终的地球重力场模型。相较于传统利用轨道牛顿多项式微分速度确定地球重力场模型的方法，本发明提出的方法有效抑制高频误差放大实现降噪，同时灵活性和计算效率高，获得高精度卫星速度观测值，进一步改进地球重力场模型精度水平。

摘要： 本发明公开一种卫星重力梯度全张量恢复地球重力场的确定方法及确定系统。确定方法包括：对卫星重力梯度测量数据进行预处理，获得沿轨扰动引力梯度数据；对沿轨扰动引力梯度数据进行格网化处理，获得格网点值扰动引力梯度数据，建立其全张量表达式；对格网点值扰动引力梯度数据进行积分处理，获得格网均值扰动引力梯度数据，建立其全张量表达式；根据格网均值扰动引力梯度数据及其全张量表达式恢复地球重力场。本发明提供的确定方法及确定系统，能够充分挖掘各类观测数据包含的重力场信息，充分利用各类观测信息最大限度地恢复地球重力场，从而获取更加精确的地球重力场模型，为格网均值扰动引力梯度全张量数据联合反演提供了技术支撑。

摘要： 本发明公开了基于轨道掩膜微分算子的地球重力场模型建模方法，涉及卫星重力探测技术领域，包括步骤：对轨道状态信息、星载加速度计和卫星姿态数据进行数据预处理；利用轨道掩膜微分算子计算卫星运动速度继而获得卫星动能和旋转位；通过卫星动能、旋转位、保守力位和非保守力位建立满足能量守恒定律的观测方程，在最小二乘准则下估算位系数改正值，再加上参考重力场模型位系数即可确定最终的地球重力场模型。相较于传统利用轨道牛顿多项式微分速度确定地球重力场模型的方法，本发明提出的方法有效抑制高频误差放大实现降噪，同时灵活性和计算效率高，获得高精度卫星速度观测值，进一步改进地球重力场模型精度水平。

摘要： 本发明公开一种卫星重力梯度全张量恢复地球重力场的确定方法及确定系统。确定方法包括：对卫星重力梯度测量数据进行预处理，获得沿轨扰动引力梯度数据；对沿轨扰动引力梯度数据进行格网化处理，获得格网点值扰动引力梯度数据，建立其全张量表达式；对格网点值扰动引力梯度数据进行积分处理，获得格网均值扰动引力梯度数据，建立其全张量表达式；根据格网均值扰动引力梯度数据及其全张量表达式恢复地球重力场。本发明提供的确定方法及确定系统，能够充分挖掘各类观测数据包含的重力场信息，充分利用各类观测信息最大限度地恢复地球重力场，从而获取更加精确的地球重力场模型，为格网均值扰动引力梯度全张量数据联合反演提供了技术支撑。