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卫星重力梯度数据重力异常的精度分析

测绘科学 2016年第11期41卷 17-24页

作者：徐翰周强波核工业二三〇研究所长沙410000

针对goce卫星确定的地球重力场模型精度的不确定性,对比分析goce位模型与多个不同重力场模型确定的重力异常,并将其分别与船测重力数据、南极航空重力数据、北极重力数据以及美国和中国台湾地面重力数据比较研究。结果表明:goce位模型... 详细信息

针对goce卫星确定的地球重力场模型精度的不确定性,对比分析goce位模型与多个不同重力场模型确定的重力异常,并将其分别与船测重力数据、南极航空重力数据、北极重力数据以及美国和中国台湾地面重力数据比较研究。结果表明:goce位模型的内符合精度最高,与地面重力观测数据符合最优;与船测以及航空重力测量符合相对较差、精度较低。研究表明,在一定精度前提下,goce卫星确定的重力数据可用于无人区,从而提高重力观测数据的覆盖率。

关键词： goce 地球重力场模型重力异常精度分析

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卫星重力梯度反演研究进展

大地测量与地球动力学 2014年第4期34卷 1-8页

作者：郑伟许厚泽钟敏刘成恕员美娟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 武汉科技大学理学院武汉430081

对比空域法、时域法、直接法、解析法等卫星重力梯度反演法的优缺点,并综述国内外卫星重力梯度反演法的研究进展,对比了目前国际公布的goce地球重力场模型精度。结果表明,在210阶内,GO_CONS_GCF_2_DIR_R4模型精度较GO_CONS_GCF_2_SPW_R... 详细信息

对比空域法、时域法、直接法、解析法等卫星重力梯度反演法的优缺点,并综述国内外卫星重力梯度反演法的研究进展,对比了目前国际公布的goce地球重力场模型精度。结果表明,在210阶内,GO_CONS_GCF_2_DIR_R4模型精度较GO_CONS_GCF_2_SPW_R1模型精度平均提高8.883倍;在250阶内,GO_CONS_GCF_2_DIR_R4模型精度较GO_CONS_GCF_2_TIM_R1模型精度平均提高4.388倍;由于直接法不依赖于任何先验地球重力场模型,理论框架严密,因此地球重力场反演精度最高。

关键词： goce 卫星重力模型直接法时域法空域法

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能量守恒法应用于goce卫星数据解算

能量守恒法应用于GOCE卫星数据解算

作者：郭江西南交通大学

学位级别：硕士

CHAMP、GRACE、goce等低轨卫星的相继升空,卫星重力探测已成为大地测量学中又一重要的研究领域,同时多种学科对地球重力场的要求也越来越高,应用也越来越广泛,几乎覆盖到地球物理的所有学科,而地球重力场模型是所有研究的基础,,比如大... 详细信息

CHAMP、GRACE、goce等低轨卫星的相继升空,卫星重力探测已成为大地测量学中又一重要的研究领域,同时多种学科对地球重力场的要求也越来越高,应用也越来越广泛,几乎覆盖到地球物理的所有学科,而地球重力场模型是所有研究的基础,,比如大地水准面差距、重力异常等。基于此本文就重点研究了重力场模型的位系数解算,以及在大地水准面差距、重力异常方面进行了对比。本文主要的研究内容概述如下： 1.重点分析了地球重力场模型和卫星重力探测所具有的重大意义,总结了目前国际上对地球重力场的研究现状及已公布的重力场模型情况,分析了我国目前地球重力研究的现状及问题：重力测量覆盖范围不足,卫星数据匮乏,理论研究缺乏创新性等。 2.从地球重力场的基础理论开始研究,严格推导了重力场模型的计算公式,列举了反演重力场模型的几种方法：直接法、空域法和时域法;结合卫星重力探测技术,推导了运用能量守恒法反演地球重力场模型的计算公式,联立这两类公式列立误差方程,解算重力场模型位系数;同时也分析了在解算误差方程时的几种方法,并选取最小二乘法为本文的解算方法。 3.从ESA获得goce卫星数据,重点研究分析了数据组织结构,并对轨道数据进行了简单的预处理,以供后续的解算使用,重点分析了所涉及到几种坐标系,编写程序进行了坐标转换(四元素法);推导了采用重力梯度数据反演重力场模型的计算方法;计算了1天的几何学轨道数据,对其进行了粗差探测,在XY方向精度(轨道均方根差)可达到20mm,Z方向精度相对低点,有个别超过35mm。 4.计算了goce卫星轨道受到的各种摄动力影响(主要六个),在解算时进行轨道改正;编写程序反演了一组重力场模型SWJTG11,并与参考模型进行了比对,各阶方差误差主要集中在10-10左右,各阶大地水准面差距与参考模型之差最大达到10.4mm。 5.利用GMT绘图软件,绘出了全球大地水准面差距分布图和全球重力异常分布图,以及它们之间差值的分布图,重点从色彩和精细程度比对与参考模型的差异,从地理上分析之间的差距分布。

关键词：卫星重力地球重力场模型能量守恒法 goce GMT

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基于卫星重力梯度数据的密度反演研究

大地测量与地球动力学 2015年第1期35卷 45-49页

作者：叶周润柳林涛中国科学院大学中国科学院测量与地球物理研究所武汉市徐东大街340号430077

为解决卫星重力梯度大尺度密度反演存在的平面模型误差、病态矩阵正则化、大型矩阵求逆、先验数据融合等问题,依托Tesseroid单元体模型,分别采用广义岭估计、代数重建(ART)、遗传算法完成了附加高斯白噪声的模拟异常体密度反演实验,并... 详细信息

为解决卫星重力梯度大尺度密度反演存在的平面模型误差、病态矩阵正则化、大型矩阵求逆、先验数据融合等问题,依托Tesseroid单元体模型,分别采用广义岭估计、代数重建(ART)、遗传算法完成了附加高斯白噪声的模拟异常体密度反演实验,并将反演结果与原始设定模型进行比较分析。

关键词： goce 重力梯度密度反演

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卫星测高与卫星重力对洋流的研究

测绘科学 2004年第2期29卷 46-49页

作者：常晓涛章传银中国测绘科学研究院

卫星测高与卫星重力的发展为进一步研究洋流提供了前所未有的机遇。本文从EGM 96 ,GGM0

关键词：洋流 GRACE goce 海洋大地水准面

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重力卫星和测高卫星五年来的进展

测绘科学 2005年第5期30卷 9-10页

作者：陈俊勇国家测绘局北京100830

对近年升空的重力卫星CHAMP和GRACE及将于近期升空的goce卫星,以及测高卫星ENVISAT,Jason1,GFO,ICESat和CryoSat的技术特点进行了介绍和评估。

关键词：重力卫星 CHAMP GRACE goce 测高卫星

基于Torus的goce卫星重力场确定的方法研究

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测绘学报 2018年第9期47卷 1292-1292页

作者：刘焕玲中国测绘科学研究院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

确定高精度高分辨率地球重力场模型是现代大地测量学的主要科学目标之一,对大地测量学、固体地球物理、海洋学等学科的研究和应用具有重要意义。目前利用goce卫星引力梯度数据解算卫星重力场模型的方法有直接法、时域法、空域法、张量... 详细信息

确定高精度高分辨率地球重力场模型是现代大地测量学的主要科学目标之一,对大地测量学、固体地球物理、海洋学等学科的研究和应用具有重要意义。目前利用goce卫星引力梯度数据解算卫星重力场模型的方法有直接法、时域法、空域法、张量不变量方法、Torus方法等,其中Torus方法还未应用到goce的实测数据处理中,该方法同时用到2D-FFT技术和块对角最小二乘方法,可基于海量观测数据快速确定高阶重力场模型。本文深入研究了基于Torus方法确定goce卫星重力场模型的理论和方法,主要研究内容及成果如下:(1)深入研究了Torus方法的基本原理及与其相关的理论与方法。推导了利用顾及相移的2D-FFT技术实现Torus面上观测值的球谐综合与球谐分析的实用公式,并研究了其实现的方法及块对角最小二乘法。

关键词：地球重力场模型 goce 卫星现代大地测量学 FFT技术固体地球物理最小二乘方法不变量方法

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重力梯度测量卫星0-1级数据预处理研究

重力梯度测量卫星0-1级数据预处理研究

作者：郭泽华中国地震局地震研究所

学位级别：硕士

现代大地测量学领域关键研究任务之一便是测定高精度高分辨率的地球重力场模型。随着卫星重力探测技术的发展,低轨卫星重力观测技术因其能获得高精度高分辨率的地球重力场模型而成为大地测量学中的研究重点。2009年3月发射的goce卫星为... 详细信息

现代大地测量学领域关键研究任务之一便是测定高精度高分辨率的地球重力场模型。随着卫星重力探测技术的发展,低轨卫星重力观测技术因其能获得高精度高分辨率的地球重力场模型而成为大地测量学中的研究重点。2009年3月发射的goce卫星为采用卫卫跟踪技术和卫星重力梯度测量技术的低轨重力卫星,其搭载的关键荷载为解算高精度高分辨率重力场模型提供了大量高精度引力梯度观测值。因而对关键荷载观测数据的精细化处理成为恢复高精度静态地球重力场模型的重要环节。本文以欧洲空间局发布的goce卫星Level＿1b数据资料为参考,对我国重力梯度测量卫星Level 0-Level 1b（L0-L1b）数据处理展开系统深入的分析研究。完成了关键荷载重力梯度仪、星象仪数据精细化预处理研究,初步构建了重力梯度卫星L0-L1b数据处理流程的技术方案和算法模块。在我国十四五期间实施发展重力梯度卫星的背景下,本研究工作具有直接的科学意义与应用价值,能为我国自主重力卫星任务预研和推进实施工作提供重要的数据处理技术支撑。本文的主要研究工作及成果如下（1）详细介绍了goce卫星的任务概况、技术特点、内部结构及梯度卫星数据产品的分类情况;归纳总结了国内外重力梯度卫星Level 0-Level 1b数据处理的相关研究进展;对goce卫星坐标参考系进行了详细阐述,给出了不同坐标系通间的转换关系;基于卫星重力梯度测量的基础理论,结合goce实测数据情况详细推导了重力梯度测量观测方程。（2）系统研究了梯度仪数据处理流程（控制电压-加速度数据）,包括控制电压的预处理、增益因子的解算及转化方程应用,且给出了加速度计数据的校准模型。结果表明整体差分/共模加速度数据精度良好,与ESA官方发布的差分数据相比误差小,接近于卫星设计的测量精度指标,整个电压-加速度计算转换流程具有可行性。（3）由于单个星象仪计算得到的角速度含有较大噪声,且在其进行坐标系转换时会传递到其他角速度分量,分析星象仪各轴噪声构建了权重矩阵,基于姿态四元数最小二乘法进行组合解算得最佳四元数。计算结果显示,星象仪组合后计算得到的角速率,较之单星象仪角速率的噪声明显减弱,且有效地抑制了角速率误差在坐标转换中的传递影响。（4）针对梯度仪、星象仪的角速度分别在高频、低频存在精度较低的情况做了深入研究,基于Stummer提出的维纳滤波方法恢复重建角速率,通过梯度计和星敏仪的角速度在高低频不同精度分配权重进而将角速度组合在一起,进而得到精度最高的角速率。文中通过分析重力梯度的迹进行了精度验证,与标称方法相比,在卫星测量带宽下恢复后的角速率计算得到的重力梯度已经显示出较为显着的改善。（5）深入研究了重力梯度测量的理论与方法,详细推导了差分加速度计算重力梯度的简化方程,并从中分离出角速度并计算出高精度的梯度值。计算结果表明通过该重力梯度方程所计算的梯度值与ESA发布的1b数据相比,具有计算简单、快速的特点,总体梯度精度较高,适用于重力梯度值的快速解算。

关键词： goce 星象仪重力梯度计算姿态四元数组合卫星重力梯度仪

goce Kinematic Orbit Adjustment for EGM Accuracy Validation and Accelerometer Calibration

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GOCE Kinematic Orbit Adjustment for EGM Accuracy Validation ...