基于向上延拓的航空重力向下解析延拓解

位场向下与向上延拓之间存在固有的内在联系,向上延拓解算具有稳定可靠的优良特性,本文据此提出了借助向上延拓信息实现航空重力向下延拓稳定解算的两种方法,分别建立了点对点向下解析延拓模型和最小二乘向下解析延拓模型.其核心思想是,依据泰勒级数展开模型,将位场向下延拓解算过程转换为向上延拓计算和垂向偏导数解算两个步骤,通过第一步的处理有效抑制数据观测噪声对解算结果的干扰,通过第二步的处理成功实现向下延拓反问题的稳定解算,较好地解决了向下延拓解算固有的不适定性问题.分析研究了两种解析延拓模型的计算精度及适用条件,利用超高阶位模型EGM2008建立的模拟标准场数据对两种模型解算结果的合理性和有效性进行了数值验证,证明本文新方法实用易行,具有较高的应用价值.

补偿海空重力测量动态效应剩余影响的通用模型

针对目前作业过程中普遍存在的测量动态环境效应剩余影响问题,在深入分析海空重力测量误差源形成机理及其变化特性基础上,提出了一种适用于补偿各类海空重力仪动态效应剩余影响的通用模型;研究探讨了通用模型形式优选和模型参数估计问题,将基于信息论的Akaike信息量准则引入通用模型表达式的优选过程,提出应用互相关分析方法对模型参数进行估计,在双重约束下构建了补偿动态效应剩余影响的优化模型。使用典型动态环境下的海面重力观测数据对该方法的有效性进行了验证,结果显示,海洋重力测量成果内符合精度从原先的±9.35×10^-5 m/s^2大幅提升到±1.01×10^-5 m/s^2,充分体现了本文方法和模型对消除高动态测量环境效应影响的优良特性。

海域流动点外部扰动引力无奇异计算模型

针对海域重力场变化特征和远程飞行器机动发射保障应用需求,本文分析研究了地球外部空间扰动引力三类传统计算模型的技术特点及其适用性,指出了采用表层法作为海域流动点扰动引力计算模型的合理性及需要解决的关键问题,分析论证了空中扰动引力计算对地面观测数据的分辨率和精度要求,提出通过引入局部积分域恒等式变换、局域泰勒级数展开和非网格点内插方法,消除表层法计算模型积分奇异性固有缺陷的研究思路,进而推出了适合于海域流动点应用的扰动引力无奇异计算模型,较好地满足了全海域和全高度段对局部扰动重力场快速赋值的实际需求.以超高阶全球位模型EGM2008作为标准场,通过数值计算验证了无奇异计算模型的可行性和有效性,在重力场变化比较剧烈的海沟区,该模型的计算精度优于2×10^-5m·s^-2.

利用重复测线校正海空重力仪格值及试验验证

通过分析海空重力测量系统误差的形成机理,我们发现海空重力仪格值标定误差是引起系统性测量偏差的主要因素之一.本文简要介绍了重力仪格值的标定方法,分析论证了格值标定的精度要求,提出了利用东西正反向重复测线检测校正海空重力仪格值的计算模型和补偿方法,分析讨论了该方法的校正精度及其适用条件,利用航空重力实际观测网数据对该方法的合理性和有效性进行了数值验证,证明该方法对消除海空重力测量系统性偏差具有显著作用.

海空重力测量关键技术指标体系论证与评估

技术规程是开展海空重力测量作业的重要依据。针对我国现行海空重力测量规范或标准缺乏现势性的问题,开展了海空重力测量测线布设密度、测量精度、空间分辨率、海空重力仪零点漂移与动态重复性等关键性指标分析和论证,提出了由测点重力中误差、系统差和平均误差3个指标组成的测量精度评估体系,以及由格值标定相对精度、零点月漂移量、月漂移非线性变化中误差和月漂移非线性变化限差4个指标组成的海空重力仪稳定性评估体系,给出了相关技术指标的验证和评估方法,同时对涉及船载重力测量测点归算、航空重力测量厄特沃什改正、测量平台倾斜改正及海空重力测量精度评估等关键性数学模型进行了分析和改进,旨在为下一步启动军民融合海空重力测量作业规程编制工作提供技术支撑。

海空重力测量技术体系构建与研究若干进展(一):需求论证设计与仪器性能评估技术

简要分析介绍了海洋重力场信息的应用价值、海空重力测量技术的科学含义、研究内容、体系架构和研究目标,重点分析评述了作者所在研究团队在海空重力测量技术体系建设领域取得的一些有理论意义和实用价值的研究成果,主要从各项关键技术的研究背景、研究思路、难点突破、成果应用前景等几个方面进行了分析和总结,回答了该研究领域涉及理论方法和工程应用的一系列科学问题。其目的之一是向读者成体系地推荐我们多年积累的研究成果,目的之二是想借此机会通过回顾和梳理研究团队的发展轨迹和科学感悟,在新的起点上定位未来的发展方向、发展目标和发展思路。分三个部分进行介绍,本文为第一部分,主要涉及需求论证设计和仪器性能评估两个领域的研究成果。

海空重力测量技术体系构建与研究若干进展(二):数据归算与误差分析处理技术

分析评述了作者所在研究团队在海空重力测量技术体系建设领域取得的一些有理论意义和实用价值的研究成果,重点从各项关键技术的研究背景、研究思路、难点突破、成果应用前景等几个方面进行了分析和总结,回答了该研究领域涉及理论方法和工程应用的一系列科学问题。其目的之一是向读者成体系地推荐我们多年积累的研究成果,目的之二是想借此机会通过回顾和梳理研究团队的发展轨迹和科学感悟,在新的起点上定位未来的发展方向、发展目标和发展思路。分三个部分进行介绍,本文为第二部分,主要涉及海空重力测量数据归算与误差分析处理两个领域的研究成果。

土壤石油污染中植物的修复效应作用研究

近年来,我国经济与科技的发展也推动了石油产业迅猛发展,随着对石油资源的开发利用,引发的土壤石油污染问题尤为严重,既危及到农作物生长,又威胁到生态环境。阐述了土壤石油污染的成因及危害,列举了几种土壤石油污染修复技术,通过以某油田为研究对象展开了相关试验,着重研究了土壤石油污染的修复效应。结果表明:土壤中石油污染物含量越高,植物发芽率、株高和生物量的下降趋势越明显,对比发现黑麦草和高羊茅具有较强的耐受力和修复潜力,而紫花苜宿和沙打旺受石油污染的影响最为直接。就不同植物对土壤石油污染的修复效应而言,6种植物均表现出促进土壤修复的作用,在0.5%污染程度下,柠条和沙打旺更适用,在1%污染程度下黑麦草、高羊茅、冰草更为适用。据此,结合试验结果,提出了一些优化建议及策略,可为相关研究提供借鉴。

海底地形测量成果的质量检核评估(四):自容式压力验潮仪验潮零点漂移处理实践

针对使用自容式压力验潮仪在布设临时验潮站时常出现的验潮零点漂移技术难题,基于附近长期验潮站的潮汐观测数据来计算二站同步时段内逐时日平均海面之差值,以此修正临时验潮站观测数据中隐含的验潮零点逐时漂移量。以福建平潭长期站和王爷山、牛山岛两个临时站的验潮数据为例,进行了自容式压力验潮仪验潮零点漂移处理的实践。结果表明本文相关模型具可操作性和实用价值。

基于Stokes边值理论的大地水准面计算模型改化及分析检验

针对源自经典Stokes边值理论的大地水准面计算模型适用性问题,提出了3种实用化的Stokes积分模型分阶段改化方法,分析讨论了数据截断误差和观测噪声对大地水准面计算结果的影响,设计了改化计算模型的数值检验方案,使用超高阶位模型EGM2008作为数值模拟标准场,对3种改化计算模型进行了数值计算实验和精度检核,同时开展了数据观测噪声影响评估检验,得出了一些有参考和实际应用价值的研究结论。在一定条件下,使用改化Stokes方法计算大地水准面可获得1 cm的内符合度。

基于小波变换的潮位粗差探测定位方法研究

结合小波多尺度分析在粗差探测定位方面的优越性,提出了相应的潮位粗差探测定位方法,根据小波分解的原理,给出了潮位粗差的探测步骤;基于实测潮位数据设计了潮位离散粗差与连续粗差两类实验,并对系统性偏差的探测定位展开研究。结果表明:基于小波多尺度特性构建的粗差探测定位模型可以高效准确地探测定位潮位粗差。

借助EGM2008的海域重力异常反距离加权插值算法

构建高精度高分辨率的海域重力异常模型,是将海洋重力测量数据应用于全球高程基准统一和水下重力匹配导航等技术领域的关键步骤之一。针对反距离加权插值算法仅利用了海域重力观测值的空间信息,没有考虑重力观测值物理特性的缺陷,提出一种借助EGM2008重力场模型构建海域重力异常模型的反距离插值算法。以DTU10重力异常数值模型为基础数据,设计了海域重力测量数据格网化实验,结果表明本文算法能有效改进海域重力异常格网模型的计算精度。

基于Bjerhammar边值理论的似大地水准面计算模型改化及分析检验

针对源自现代Bjerhammar边值理论的似大地水准面计算模型适用性问题,重点围绕地面重力异常向下延拓和似大地水准面计算两个解算阶段,分别提出了3种实用化的积分模型改化方法,同时设计了三阶段改化模型实验检验方案,使用超高阶位模型EGM2008作为数值模拟标准场,对两个解算阶段不同改化模型的计算效果进行了数值精度检核,并开展了数据观测噪声影响评估检验,得出了一些有参考和实际应用价值的研究结论。在一定条件下,使用改化Bjerhammar方法计算似大地水准面可获得1~2 cm的内符合度。

基于点质量方法的似大地水准面计算模型改化及分析检验

针对源自位场等效源理论和点质量方法的似大地水准面计算模型适用性问题,重点围绕虚拟点质量反演和似大地水准面计算两个解算阶段,分别提出了3种实用化的积分模型改化方法,同时设计了3个阶段改化模型试验检验方案,使用超高阶位EGM2008作为数值模拟标准场,对两个解算阶段不同改化模型的计算效果进行了数值精度检核,并开展了数据观测噪声影响评估检验,得出了一些有参考和实际应用价值的研究结论。在一定条件下,使用改化点质量方法计算似大地水准面可获得1 cm的内符合度。

重力异常垂向梯度严密改化模型及应用

积分奇异性和数值不连续性是改化重力异常垂向梯度全球积分模型面临的两大主要难题.本文研究并指出了积分模型传统改化方法存在的理论缺陷,同时依据实测数据保障条件,联合采用积分恒等式转换和移去恢复运算技术,分别推出了计算地球外部及地面重力异常垂向梯度全球积分模型的分步改化公式,提出了补偿传统改化模型理论缺陷的修正公式.以超高阶地球位模型EGM2008作为数值试验标准场,分别开展改化模型精度比对分析和向下延拓应用效能评估试验,从不同侧面验证了采用严密改化模型的必要性和有效性.

基于Molodensky边值理论的似大地水准面计算模型改化及分析检验

针对源自现代Molodensky边值理论的似大地水准面计算模型适用性问题,首先分析研究了Molodensky级数解计算模型的技术特点,提出了3种特定计算模型的实用改化方法,同时设计了4种分步改化模型检验方案,使用超高阶位模型EGM2008作为数值模拟标准场,对分步改化模型的计算效果进行了数值精度检核,并开展了数据观测噪声影响评估检验,得出了一些有参考和实际应用价值的研究结论。在一定条件下,使用改化Molodensky方法计算似大地水准面可获得1 cm的内符合度。

重力异常向上延拓严密改化模型及向下延拓应用

重力异常向上延拓全球积分模型在航空重力测量数据质量评估和向下延拓迭代计算等领域具有广泛的应用。为了消除积分核函数奇异性影响,需要对该模型进行基于积分恒等式的移去-恢复转换及全球积分域的分区改化处理。在此过程中,传统改化处理方法往往忽略了全球积分过渡到局域积分引起的积分恒等式偏差影响,从而导致不必要的计算模型误差,最终影响向上延拓计算结果的可靠性,甚至影响向下延拓迭代解算结果的稳定性。针对此问题,本文开展了重力异常向上延拓积分模型改化及向下延拓应用分析研究,依据实测数据保障条件和积分恒等式适用条件要求,导出了重力异常向上延拓积分模型的分步改化公式,提出了补偿传统改化模型缺陷的修正公式,并将最终的严密改化模型应用于重力异常向下延拓迭代解算。使用超高阶地球位模型EGM2008作为标准位场开展数值计算检验,分别对重力异常向上延拓分步改化模型的计算精度及在向下延拓迭代解算中的应用效果进行了检核评估,验证了采用严密改化模型的必要性和有效性。

基于Stokes-Helmert边值理论的大地水准面计算模型改化及分析检验

针对源自Stokes-Helmert边值理论的大地水准面计算模型适用性问题,首先详细解析了Stokes-Helmert方法的基本原理和计算模型,研究探讨了该方法与其他现有方法的关联性和差异性,分析比较了Stokes-Helmert计算模型和相同类型模型的技术特点,提出了Stokes-Helmert计算模型的实用改化方法,同时设计了4种分步改化模型的实验验证方案,使用超高阶位模型EGM2008作为数值模拟标准场,对分步改化模型的计算效果进行了数值精度检核,并开展了数据观测噪声影响评估检验,得出了一些有参考和实际应用价值的研究结论。在一定条件下,使用改化Stokes-Helmert方法计算(似)大地水准面可获得优于2 cm的内符合度。

地球外部扰动重力严密改化模型及分析检验

直接积分模型是计算地球外部扰动重力的主要数学工具,将全球积分模型改化为局域积分模型是实现地球外部重力场赋值的前提条件.相比表层积分模型和向上延拓积分模型,Stokes积分模型要求的输入信息种类最少,故在减轻数据保障压力方面具有比较明显的优势.在实施Stokes积分模型工程化应用过程中,我们发现扰动重力径向分量积分模型从地球外部逼近边界面时存在比较严重的数值不连续性问题,本文研究并指出了存在该问题的内在原因,同时提出了保持该模型连续性的修正方法;针对三分量计算模型存在的积分奇异性问题和传统改化方法存在的理论缺陷,提出综合采用移去恢复运算和积分恒等式转换技术,同时依据实测数据保障条件,分步实施扰动重力三分量全球积分模型改化的技术流程和方法,推出了三分量积分模型的分步改化公式,提出了补偿传统改化模型缺陷的修正公式.以超高阶地球位模型EGM2008作为检核参考位场,开展模型对比计算数值试验,分别对本文推出的扰动重力三分量不同阶段改化模型的计算精度进行了分析检验和评估,验证了采用严密改化模型的必要性和有效性.

选权迭代抗差估计的初值选取方法分析

粗差探测是测量数据处理领域的重要研究课题,分别基于最小二乘(LS)、一次范数最小(L1)、最小平方中位数(LMS)和最小截平方和(LTS)方法选取选权迭代法的初值,联合IGGⅢ方案进行抗差估计。通过算例从筛选粗差个数、参数差值的平方和、验后单位权中误差等3个指标,对几种初值选取方法的的抗差能力进行比较分析。结果表明:LMS、LTS方法选取初值的方法效果最好,L1方法抗粗差能力次之,LS方法只能在粗差较少的情况下有效。