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基于优化预处理方法的时变重力场反演精度分析

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大地测量与地球动力学 2024年

作者：蒲伦游为余彪范东明西南交通大学地球科学与工程学院德国地球科学研究中心全球地质监测与重力场分支机构

针对GRACE Level1B观测数据中存在缺失数据及含有粗差的问题，提出补全SCA1B缺失数据的优化方法，同时对KBR1B和运动学轨道数据采用优化策略剔除粗差后，用于时变重力场模型反演。此外，还分别基于合成数据和实测数据分析ACC1B数据在Y... 详细信息

针对GRACE Level1B观测数据中存在缺失数据及含有粗差的问题，提出补全SCA1B缺失数据的优化方法，同时对KBR1B和运动学轨道数据采用优化策略剔除粗差后，用于时变重力场模型反演。此外，还分别基于合成数据和实测数据分析ACC1B数据在Y轴方向的误差对反演结果的影响，并提出优化校正策略。利用优化方法能够有效恢复SCA1B的缺失数据，且充分考虑了观测数据在整个弧段的变化特征。采用优化策略校正后的ACC1B数据计算的结果显示，其精度比未校正的数据计算结果提高3.7 mm。由结果可知，优化方法处理后的数据解算的重力场模型与三大官方机构解算结果相比，总体精度相当，但不同机构的解算结果在局部区域的细节信号表现有差异，表明优化的数据预处理策略有效可行。

关键词： GRACE 数据预处理时变重力场时间序列分解精度分析

AOD1B RL07与RL06模型的差异及对反演 GRACE时变重力场模型的影响分析

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地球物理学进展 2024年

作者：刘充游为张佳辉万祥禹西南交通大学地球科学与工程学院

大气海洋的非潮汐高频质量变化对GRACE时变地球重力场反演具有重要的影响。本文综合运用谱域分析、低阶项比较、空域分析、主成分分析以及时变重力场模型反演的方法，对GFZ发布的AOD1B RL06和RL07 产品的大气部分、海洋部分以及大气海... 详细信息

大气海洋的非潮汐高频质量变化对GRACE时变地球重力场反演具有重要的影响。本文综合运用谱域分析、低阶项比较、空域分析、主成分分析以及时变重力场模型反演的方法，对GFZ发布的AOD1B RL06和RL07 产品的大气部分、海洋部分以及大气海洋部分进行了深入系统的对比研究。结果表明两组产品在谱域的差异较小，且差异主要体现在海洋部分，但从空域的对比结果来看海洋部分的等效水高差异较大且达到分米级。基于RL06和RL07反演的60阶时变重力场模型差异较小，在谱域上的差异主要集中在中高阶次。两组时变模型验后KBRR残差的RMS差异小于3.912nm/s（相关系数：0.999）；但基于RL07产品计算的KBRR残差普遍更小，证明了RL07 在反演时变地球重力场模型中的微弱优势。

关键词：大气和海洋去混频模型 ERA5 GRACE 重力场模型 AOD1B RL07

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改进三次埃尔米特的高铁桥墩沉降数据插值法

测绘科学 2024年第7期 29-36页

作者：梁琦龚循强鲁铁定游为汪宏宇东华理工大学测绘与空间信息工程学院东华理工大学自然资源部环鄱阳湖区域矿山环境监测与治理重点实验室西南交通大学高速铁路安全运营空间信息技术国家地方联合工程实验室

针对高铁桥墩沉降观测量不等时距的问题，提出一种改进三次埃尔米特(Hermite)的插值方法，利用加权最小二乘所求的三次拟合多项式求导计算斜率代替原本三次Hermite使用斜率推算方法，考虑观测量整体的变化趋势，实现方法性能的提升。结... 详细信息

针对高铁桥墩沉降观测量不等时距的问题，提出一种改进三次埃尔米特(Hermite)的插值方法，利用加权最小二乘所求的三次拟合多项式求导计算斜率代替原本三次Hermite使用斜率推算方法，考虑观测量整体的变化趋势，实现方法性能的提升。结合模拟数据和高铁桥墩沉降工程实例数据，将改进三次Hermite插值方法与其他5种传统方法进行比较，实验结果表明，本文所提方法的平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)和平均绝对百分比误差(MAPE)在工程实例实验中比其他5种方法中最优的线性插值法平均提升了8.802%、11.456%、6.972%,说明本方法插值结果更为准确。

关键词：数据插值高铁桥墩改进三次Hermite 加权最小二乘插值方法

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加权秩亏自由网平差的奇异值分解方法研究

测绘与空间地理信息 2024年第8期47卷 52-57页

作者：汪俊帆何虹儒李凡游为西南交通大学地球科学与环境工程学院四川成都610031

针对传统的加权秩亏自由网平差方法需要对法方程系数阵求广义逆或者需要提前获取约束条件或伪观测方程的问题,本文提出了一种基于奇异值分解系统的加权秩亏自由网平差方法。该方法不仅避免了传统方法的上述步骤,而且适用于观测值权矩阵... 详细信息

针对传统的加权秩亏自由网平差方法需要对法方程系数阵求广义逆或者需要提前获取约束条件或伪观测方程的问题,本文提出了一种基于奇异值分解系统的加权秩亏自由网平差方法。该方法不仅避免了传统方法的上述步骤,而且适用于观测值权矩阵以及参数先验权矩阵为任意形式的情况,实现了计算流程的简化和适用范围的扩展。加权秩亏自由网平差较多应用于水准网和GPS网,本文分别对相应算例进行验证。结果表明:本文所提出的方法与广义逆法、附加条件法和伪观测法这3种传统方法的计算结果和平差精度完全一致,同时计算效率大致相当,从而为加权秩亏自由网平差提供了一种可供选择的方法,可在控制网内部数据质量检核和变形分析等领域发挥作用。

关键词：加权秩亏自由网平差奇异值分解加权最小范数最小二乘解

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关于水准测量高差重力异常改正方法的探讨

工程勘察 2024年第7期52卷 65-74页

作者：田子钰游为李杨展迪刘文肖宋健西南交通大学地球科学与环境工程学院成都610097 广西西交轨道交通产业技术研发有限公司南宁530000 中铁二院工程集团有限责任公司成都610031

为了实现在没有条件实测重力和检索布格重力异常数据库的地区进行水准测量高差的重力异常改正,满足水准测量闭合差的限差要求,本文利用多种重力场模型计算的空间重力异常和不同插值方法得到的布格重力异常,对某隧道水准测量高差进行重... 详细信息

为了实现在没有条件实测重力和检索布格重力异常数据库的地区进行水准测量高差的重力异常改正,满足水准测量闭合差的限差要求,本文利用多种重力场模型计算的空间重力异常和不同插值方法得到的布格重力异常,对某隧道水准测量高差进行重力异常改正。根据误差传播定律计算重力异常中误差,分析三种不同正常重力平均值的计算公式对水准测量闭合差的影响。实例计算结果表明,在所有外业限差满足要求,但水准测量闭合差仍然超限的情况下,通过利用重力场模型和布格重力异常计算的重力异常改正对高差测量值进行改正后,两种方法均能使闭合差满足限差要求,部分布格重力异常插值方法优于重力场模型。同时验证三种重力异常改正的近似公式对结果影响并不大,可基于实际情况采用不同的公式进行计算。以上结论可为地形起伏较大地区的水准测量重力异常改正计算提供参考。

关键词：重力异常改正重力场模型布格重力异常

基于垂线偏差改正的隧道横向贯通误差计算研究

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工程勘察 2024年第10期52卷 77-83页

作者：李杨游为田子钰展迪刘文肖宋健西南交通大学地球科学与环境工程学院成都610097 广西西交轨道交通产业技术研发有限公司南宁530000 中铁二院工程集团有限责任公司成都610031

针对《高速铁路工程测量规范》中对隧道洞内外水平方向值不做垂线偏差改正的问题,本文给出一种考虑垂线偏差改正计算隧道横向贯通误差的方法。根据布设于某地区全长约13km的模拟隧道控制网实测数据,分别采用GNSS(Global Navigation Sate... 详细信息

针对《高速铁路工程测量规范》中对隧道洞内外水平方向值不做垂线偏差改正的问题,本文给出一种考虑垂线偏差改正计算隧道横向贯通误差的方法。根据布设于某地区全长约13km的模拟隧道控制网实测数据,分别采用GNSS(Global Navigation Satellite System)水准测量法与地球重力场模型法计算测区垂线偏差值,并利用误差传播定律推导由重力场模型所计算的垂线偏差分量中误差。采用基于不同方法计算出的垂线偏差值对实验网进行垂线偏差改正,对比分析实验网Y坐标闭合差和隧道横向贯通误差等指标。研究表明,洞内导线测量受垂线偏差的影响极小,无需进行垂线偏差改正;利用GNSS水准测量法和地球重力场模型计算的垂线偏差值对进洞联系边水平方向测量值进行改正,两种方法均能在一定程度上减小隧道横向贯通误差,且GNSS水准测量方法优于部分地球重力场模型,而EGM2008模型的效果最优。建议在隧道工程测量中,垂线偏差改正值超过0.5″的水平方向值应顾及垂线偏差改正。

关键词：垂线偏差地球重力场模型水平方向改正数横向贯通误差

利用局部高空间分辨率大气数据计算GRACE大气去混频模型

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测绘学报 2017年第3期46卷 316-324页

作者：游为西南交通大学地球科学与环境工程学院四川成都611756

在计算GRACE重力场反演中的大气去混频模型时,针对ECMWFop或ERA-Interim大气数据空间水平分辨率不足的问题,提出了一种局部区域高空间水平分辨率大气数据与全球大气数据合理拼接融合的方法。利用欧洲局部区域的大气数据与ERA-Interim大... 详细信息

在计算GRACE重力场反演中的大气去混频模型时,针对ECMWFop或ERA-Interim大气数据空间水平分辨率不足的问题,提出了一种局部区域高空间水平分辨率大气数据与全球大气数据合理拼接融合的方法。利用欧洲局部区域的大气数据与ERA-Interim大气数据融合计算了一组改进的大气去混频模型,从谱域、空域及星间距离变率残差角度分析了改进大气去混频模型的质量。结果表明改进大气去混频模型相对于常规大气去混频模型的质量提高最大比例为1.87%,与AOD1BRL05相对于RL04的提高比例2.27%相当,验证了高空间水平分辨率大气数据确实有助于提高大气去混频模型质量的结论,为改进GRACE提取局部区域特定质量变化信号提供了一种方法。

关键词：地球重力场 GRACE 大气去混频模型星间距离变率残差

附加垂线偏差参数的地面常规网与GNSS基线网联合平差

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武汉大学学报（信息科学版） 2017年第4期42卷 550-557页

作者：马下平游为西安科技大学测绘科学与技术学院陕西西安710054 西南交通大学地球科学与环境工程学院四川成都610031

根据测站的垂线站心坐标系和法线站心坐标系之间的转换公式,将垂线偏差作为未知参数,列出地面常规网观测量(水平方向、垂直角和边长)在空间直角坐标系中的观测方程,并结合GNSS网的观测方程,推导出附加垂线偏差的GNSS网和地面网联合平差... 详细信息

根据测站的垂线站心坐标系和法线站心坐标系之间的转换公式,将垂线偏差作为未知参数,列出地面常规网观测量(水平方向、垂直角和边长)在空间直角坐标系中的观测方程,并结合GNSS网的观测方程,推导出附加垂线偏差的GNSS网和地面网联合平差的参数估计及其精度评定公式。利用含有GNSS观测量和地面常规网观测量的实例数据解算出垂线偏差,分析了垂线偏差对平差结果的影响。结果表明,将垂线偏差作为未知参数,能够消除垂线偏差对观测值的影响,显著提高未知点坐标的解算精度及可靠性。

关键词：垂线偏差地面常规网 GNSS基线网法线站心坐标系垂线站心坐标系

缔合Legendre函数二阶导数的快速稳定递推算法

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武汉大学学报（信息科学版） 2012年第12期37卷 1409-1412页

作者：苏勇范东明游为西南交通大学地球科学与环境工程学院成都市二环路北一段111号610031

根据初等代数的基本原理,推导了一种缔合Legendre函数二阶导数的快速稳定递推算法。数值测试结果表明,在阶次高达3 600时,该方法与其他几种现有方法的计算精度相当,但计算效率比其他方法提高了一倍以上,并且该方法没有奇异性,适用于快... 详细信息

根据初等代数的基本原理,推导了一种缔合Legendre函数二阶导数的快速稳定递推算法。数值测试结果表明,在阶次高达3 600时,该方法与其他几种现有方法的计算精度相当,但计算效率比其他方法提高了一倍以上,并且该方法没有奇异性,适用于快速精确地计算任意纬度的缔合Legendre函数二阶导数值。

关键词：缔合Legendre函数球谐函数地球重力场模型重力梯度 GOCE卫星