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应用平滑先验信息方法移除GRACE数据中相关误差

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地球物理学报 2015年第4期58卷 1135-1144页

作者：詹金刚王勇史红岭柴华朱传东中国科学院测量与地球物理研究所大地测量与地球动力学国家重点实验室武汉430077 中国科学院大学北京100049

由于GRACE卫星数据解算的时变重力场模型中高阶位系数存在误差,这些误差在重力异常图中表现为南北向的条带噪声,在应用GRACE时变重力场数据时必须进行滤波.本文在空间域引入了一种有效消除GRACE时变重力场条带噪声的平滑先验信息方法,... 详细信息

由于GRACE卫星数据解算的时变重力场模型中高阶位系数存在误差,这些误差在重力异常图中表现为南北向的条带噪声,在应用GRACE时变重力场数据时必须进行滤波.本文在空间域引入了一种有效消除GRACE时变重力场条带噪声的平滑先验信息方法,并将其与目前常用的高斯滤波和去相关误差等滤波方法分别应用于合成的质量变化趋势数字模型,检测不同滤波方法消除条带噪声的能力及其对真实信号的影响.滤波结果显示,与目前常用的高斯滤波和去相关误差滤波器相比,本文滤波方法在有效移除条带噪声的同时,具有有效信号幅度衰减小、有效信号形变小以及保存了更多的短波长细节信息等优势;此外,统计结果显示,本文滤波结果在信号最大值、最小值以及残差均方根等方面均与模拟真实信号最为接近.相比300km高斯平滑和组合滤波结果,有效信号振幅的极小值和极大值分别提高了约18%和6%,残差均方根分别降低了25%和33%.说明本文滤波方法移除GRACE相关误差的同时,在保留有效信号方面具有明显的优势.

关键词： GRACE时变重力场平滑先验信息方法相关误差

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基于Web的动力大地测量数据库研究与实现

基于Web的动力大地测量数据库研究与实现

作者：史红岭中国科学院研究生院（测量与地球物理研究所）

学位级别：硕士

随着计算机、网络、通讯技术和大地测量技术的发展，大地测量的数据量越来越大，种类也越来越多，如何有效地利用和管理大地测量数据信息，实现大地测量数据信息的共享，是近年来一个非常活跃的研究领域。Web技术和数据库技术的发展，... 详细信息

随着计算机、网络、通讯技术和大地测量技术的发展，大地测量的数据量越来越大，种类也越来越多，如何有效地利用和管理大地测量数据信息，实现大地测量数据信息的共享，是近年来一个非常活跃的研究领域。Web技术和数据库技术的发展，为大地测量数据管理与信息共享提供了新的思路和解决方法。但是目前国内的大地测量网络数据库较少，中国科学院的动力大地测量网络数据库也是刚刚才起步。本文根据目前数据库存在的现状，利用J2EE(Java 2 EnterpriseEdition)技术和数据库技术，对创建基于Web的动力大地测量数据库进行了研究和探讨。本文分三个部分，第一部分介绍了传统和现代大地测量数据生产、组织模式以及网络对大地测量数据组织的影响，结合国内外大地测量数据库的发展，研究了动力大地测量数据库的现状以及存在的问题，提出利用先进的网络数据库技术和高级开发语言建立一个高效、通用、开放的平台来管理、发布和共享这些空间数据。第二部分从理论上讨论了动力大地测量网络数据库系统的基础知识和数据模型，研究了网络数据库系统的特点、工作模式以及主要技术。比较了几种网络服务器平台的优缺点，对创建网络数据库的相关技术进行了讨论。第三部分研究了构建动力大地测量网络数据库的客户／服务器体系结构的若干相关问题，设计并实现了一个基于J2EE的动力大地测量网络数据库系统原型。详细探讨了动力大地测量数据存储方法以及数据互操作技术，实现客户端的数据查询、浏览、图形显示和数据下载等服务。最后是结束语。基于以上的理论、方法和技术，本文完成了在网络环境下动力大地测量数据库的初步构建，为今后的动力大地测量网络数据库的研究，实现动力大地测量数据信息的共享奠定基础。

关键词：动力大地测量数据库,网络,J2EE

CHAMP重力卫星结果在中国海及邻近海域的初步分析

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武汉大学学报（信息科学版） 2003年第S1期28卷 48-51页

作者：史红岭陆洋王勇中国科学院测量与地球物理研究所动力大地测量学重点开放实验室武汉市徐东路174号430077

利用世界上第一个采用高低卫_卫跟踪技术的CHAMP重力卫星计划导出的全新的高精度全球长波重力场模型EIGEN_1S结果 ,根据二维高斯滤波原理 ,基于相同空域尺度对卫星重力结果和由卫星测高解算的几种版本的海洋重力异常数据进行了长波部分... 详细信息

利用世界上第一个采用高低卫_卫跟踪技术的CHAMP重力卫星计划导出的全新的高精度全球长波重力场模型EIGEN_1S结果 ,根据二维高斯滤波原理 ,基于相同空域尺度对卫星重力结果和由卫星测高解算的几种版本的海洋重力异常数据进行了长波部分的分析研究。结果表明 ,在中国海及其邻近海域卫星重力数据与卫星测高解算的海洋重力异常数据之间存在明显的偏差。

关键词：卫星测高卫星重力重力异常高斯滤波中国海

GRACE重力卫星探测南极冰盖质量平衡及其不确定性

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地球物理学报 2015年第3期58卷 780-792页

作者：高春春陆洋张子占史红岭朱传东中国科学院测量与地球物理研究所大地测量与地球动力学国家重点实验室武汉430077 中国科学院大学北京100049 美国德克萨斯大学空间研究中心奥斯汀78759 极地测绘科学国家测绘局重点实验室武汉430079 地理空间信息工程国家测绘地理信息局重点实验室北京100830

2002年GRACE重力卫星的成功发射为南极冰盖质量平衡的研究提供了重力探测的新纪元.本文利用美国德克萨斯大学CSR公布的2003年1月到2013年12月期间的RL05版本GRACE月重力场数据,采用最优平均核函数法和组合滤波法两种GRACE后处理方法反... 详细信息

2002年GRACE重力卫星的成功发射为南极冰盖质量平衡的研究提供了重力探测的新纪元.本文利用美国德克萨斯大学CSR公布的2003年1月到2013年12月期间的RL05版本GRACE月重力场数据,采用最优平均核函数法和组合滤波法两种GRACE后处理方法反演了南极冰盖质量的时空变化.结果表明:在2003—2013年期间南极冰盖物质平衡呈明显的负增长状态,质量变化趋势为-163±50Gt/a(GW13)、-129±41Gt/a(IJ05)、-81±27Gt/a(W12a),加速度为-8±10Gt/a2,质量消融的主要区域分布在西南极阿蒙森海岸和南极半岛的北部.另外本文还重点探讨了可能影响到估算结果的各项误差及不确定性,分析结果显示影响南极冰盖质量平衡估算结果的最大误差源为GIA改正.通过假设检验和信息准则对时间序列分析中拟合参数的合理选取进行了探讨和分析,在联合周年项、半年项和S2、K2、K1潮汐混频项进行拟合分析时发现K1项对拟合结果的加速度影响比其他周期项稍大,尽管考虑该项的合理性因当前GRACE数据时间序列长度有限而无法确切证实,但K1项的影响值得后续关注.对比两种GRACE后处理方法的结果发现:当采用的数据时间跨度一致,误差改正方法相同,两种相异的后处理方法,其估算结果也具有较好的一致性.

关键词：南极冰盖质量平衡 GRACE 不确定性后处理方法

基于GRACE RL06数据监测和分析南极冰盖27个流域质量变化

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地球物理学报 2019年第3期62卷 864-882页

作者：高春春陆洋史红岭张子占徐长仪谭冰南阳师范学院河南南阳473061 "中央"研究院地球科学研究所中国台北11529 中国科学院测量与地球物理研究所大地测量与地球动力学国家重点实验室武汉430077 中国科学院大学北京100049 中国地震局地震预测研究所北京100036

本文基于CSR最新公布的GRACE RL06版本数据,采用Slepian空域反演法估算了南极冰盖27个流域的质量变化.Slepian空域反演法结合了Slepian空间谱集中法和空域反演法的技术优势,能够有效降低GRACE在小区域反演时信号出现的严重泄漏和衰减,... 详细信息

本文基于CSR最新公布的GRACE RL06版本数据,采用Slepian空域反演法估算了南极冰盖27个流域的质量变化.Slepian空域反演法结合了Slepian空间谱集中法和空域反演法的技术优势,能够有效降低GRACE在小区域反演时信号出现的严重泄漏和衰减,进而精确获得南极冰盖在每个流域的质量变化.相对于GRACE RL05版本数据,RL06在条带误差的控制上要更加优化,获得的南极冰盖质量变化时间序列也更加平滑,但在趋势估算上差别并不明显(小于10Gt/a).本文的估算结果显示:在2002年4月至2016年8月期间,整个南极冰盖质量变化速率为-118.6±16.3Gt/a,其中西南极为-142.4±10.5Gt/a,南极半岛为-29.2±2.1Gt/a,东南极则为52.9±8.6Gt/a.南极冰盖损失最大的区域集中在西南极Amundsen Sea Embayment(流域20-23),该地区质量变化速率为-203.5±4.1Gt/a,其次为南极半岛(流域24-27)以及东南极Victoria-Wilkes Land (流域13-15),质量变化速率分别为-29.2±2.1Gt/a和-19.0±4.7Gt/a,其中Amundsen Sea Embayment和南极半岛南部两个地区的冰排放呈现加速状态.南极冰盖质量显著增加的区域主要有西南极的Ellsworth Land(流域1)和Siple Coast(流域18和19)以及东南极的Coats-Queen Maud-Enderby Land (流域3-8),三个地区质量变化速率分别为17.2±2.4Gt/a、43.9±1.9Gt/a和62.7±3.8Gt/a,质量增加大多来自降雪累积,比如:Coats-Queen Maud-Enderby Land在2009年和2011年发生的大规模降雪事件,但也有来自冰川的增厚,如:Siple Coast地区Kamb冰流的持续加厚.此外,对GRACE估算的南极冰盖质量变化年际信号进行初步分析发现,GRACE年际信号与气候模型估算的冰盖表面质量平衡年际信号存在显著的线性相关关系,但与主要影响南极气候年际变化的气候事件之间却不存在线性相关关系,这说明南极冰盖质量变化的年际信号主要受冰盖表面质量平衡的支配,而气候事件对冰盖表面质量平衡的影响可能是复杂的非线性耦合过程.

关键词：南极冰盖质量平衡 GRACE 流域年际变化

联合GRACE和ICESat数据分离南极冰川均衡调整(GIA)信号

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地球物理学报 2016年第11期59卷 4007-4021页

作者：高春春陆洋史红岭张子占姜永涛南阳师范学院环境科学与旅游学院河南南阳473061 中国科学院测量与地球物理研究所大地测量与地球动力学国家重点实验室武汉430077 中国科学院大学北京100049

2002年发射的GRACE重力卫星为南极冰盖质量平衡提供了一种新的测量方式,但由于南极GIA模型的不确定较大,进而影响GRACE结果的可靠性.本文联合2003—2009年的GRACE和ICESat等数据实现了南极GIA信号的分离,联合方法所分离的GIA不依赖于不... 详细信息

2002年发射的GRACE重力卫星为南极冰盖质量平衡提供了一种新的测量方式,但由于南极GIA模型的不确定较大,进而影响GRACE结果的可靠性.本文联合2003—2009年的GRACE和ICESat等数据实现了南极GIA信号的分离,联合方法所分离的GIA不依赖于不确定性很大的冰负荷等假设模型,而是直接基于卫星观测数据估算而来的,具有更大的可靠性.在分离过程中,本文提出了冰流速度加权改正法和GPS球谐拟合改正法对GIA结果进行精化,同时引入了南极GPS观测站的位移数据对分离的GIA进行详细的评估和验证,GPS验证表明经过冰流速度加权和GPS球谐拟合双改正后的GIA结果精度明显得到提高.最后本文利用所分离的GIA对GRACE和ICESat结果进行了改正,得到2003—2009年南极冰盖质量变化的趋势为-66.7±54.5 Gt/a(GRACE)和-77.2±21.5Gt/a(ICESat),相比采用其他的GIA模型,本文的GIA结果使GRACE和ICESat这两种不同观测技术得到的南极冰盖质量变化结果更加趋于一致.

关键词：南极冰盖冰川均衡调整 GRACE ICESat 质量变化

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高亚洲冰川质量变化趋势的卫星重力探测

地球物理学报 2015年第3期58卷 793-801页

作者：朱传东陆洋史红岭张子占杜宗亮高春春中国科学院测量与地球物理研究所大地测量与地球动力学国家重点实验室武汉430077 中国科学院大学北京100049 极地测绘科学国家测绘地理信息局重点实验室武汉430079 地理空间信息工程国家测绘地理信息局重点实验室北京100830 美国德克萨斯大学空间研究中心奥斯汀78759

利用高亚洲地区32个Mascon,基于GRACE RL05时变重力场模型频域和空域上的两种计算方法有效分离并提取出高亚洲冰川及其毗邻地区的等效水质量变化,得到2002—2013年期间高亚洲地区更为可靠的Mascon质量变化.高亚洲冰川质量变化的空间特征... 详细信息

利用高亚洲地区32个Mascon,基于GRACE RL05时变重力场模型频域和空域上的两种计算方法有效分离并提取出高亚洲冰川及其毗邻地区的等效水质量变化,得到2002—2013年期间高亚洲地区更为可靠的Mascon质量变化.高亚洲冰川质量变化的空间特征是:青藏高原内陆地区以正增长为主,边缘地区以负增长为主,在藏东南的最边缘地区冰川质量损失最为严重.天山地区、帕米尔和昆仑山地区、喜马拉雅山和喀喇昆仑山地区、青藏高原内陆地区冰川质量的平均变化趋势分别为-2.8±0.9Gt/a、-3.3±1.5Gt/a、-9.9±2.1Gt/a和5.0±0.8Gt/a,高亚洲冰川质量整体的平均变化趋势为-11.0±2.9Gt/a.印度等北部平原地区地下水平均变化趋势为-35.0±4.2Gt/a,该地区地下水信号泄漏是影响GRACE研究高亚洲冰川质量变化的关键因素,频域法和空域法能有效改正该地区地下水信号泄漏的影响.

关键词： GRACE 高亚洲冰川质量变化频域空域 Mascon 信号泄漏

GOCE地球重力场模型在青藏地区的评价及分析

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测绘学报 2014年第1期43卷 21-29页

作者：高春春陆洋张子占史红岭杜宗亮朱传东中国科学院测量与地球物理研究所大地测量与地球动力学国家重点实验室湖北武汉430077 中国科学院大学北京100049 美国得克萨斯大学空间研究中心德克萨斯州奥斯汀78759 极地测绘科学国家测绘地理信息局重点实验室湖北武汉430000

分别采用青藏地区的GPS/水准和重力异常实测数据对GOCE重力场模型进行外部测试,并在重力异常验证过程中引入一种新的滤波方法。验证结果表明在青藏地区GOCE重力场模型相比其他系列模型的优势在于中波段。同时,探讨GOCE重力场模型与其他... 详细信息

分别采用青藏地区的GPS/水准和重力异常实测数据对GOCE重力场模型进行外部测试,并在重力异常验证过程中引入一种新的滤波方法。验证结果表明在青藏地区GOCE重力场模型相比其他系列模型的优势在于中波段。同时,探讨GOCE重力场模型与其他系列模型在青藏地区主要差异值的空间分布以及首次利用统计分析方法找出模型之间主要差异值的阶次分布。得出如下结论:①模型之间的较大差异值在空间水平方向上主要分布在喜马拉雅山脉、天山等地形起伏较大的区域;②在垂直方向上主要集中在岩石圈。

关键词： GOCE 地球重力场模型 GPS 水准重力异常青藏地区场源深度岩石圈

利用GRACE资料构造大尺度时变重力场统一模型

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武汉大学学报（信息科学版） 2016年第8期41卷 1100-1106,1112页

作者：涂弋陆洋张子占史红岭杜宗亮高春春朱传东中国科学院测量与地球物理研究所大地测量与地球动力学国家重点实验室湖北武汉430077 中国科学院大学北京100049 美国得克萨斯大学空间研究中心美国得克萨斯州奥斯汀78759 地理空间信息工程国家测绘地理信息局重点实验室北京100830 极地测绘科学国家测绘地理信息局重点实验室湖北武汉430079

基于2003～2012年的GRACE卫星重力资料,采用最小二乘拟合的方法,构建了时变重力场统一模型IGG-TVG2013。该模型以球谐系数的形式表达,在考虑趋势项和周期项等经验参数的基础上,还考虑了加速度项和潮汐模型误差、大地震等因素的影响。将I... 详细信息

基于2003～2012年的GRACE卫星重力资料,采用最小二乘拟合的方法,构建了时变重力场统一模型IGG-TVG2013。该模型以球谐系数的形式表达,在考虑趋势项和周期项等经验参数的基础上,还考虑了加速度项和潮汐模型误差、大地震等因素的影响。将IGG-TVG2013模型与GRACE资料进行了比较分析,在全球92%以上的区域二者符合精度优于±1ugal;利用该模型外推预测了2013年1～6月的重力场变化,结果与GRACE实测数据符合较好。这表明IGG-TVG2013模型不但能较好地描述重力场的连续时空变化,而且具有一定的短期预测能力。

关键词： GRACE 时变重力场统一模型最小二乘拟合球谐系数加速度潮汐模型误差大地震