海洋重力场反演频域形式的探讨

本文针对海洋重力场反演的频域方法的严密性问题，从理论和实践两个角度进行了分析和计算。理论分析表明，Sandwell提出的海洋重力场反演的频域方法本质上是求解海洋扰动重力而非重力异常，该方法在理论推导过程中有多项不严密之处，其主要原因是在推导过程中，将扰动重力的径向导数进行简化，结果忽视了扰动重力的三维空间特征。通过在南海区域与DTU10重力数据比较，表明纯粹基于频域方法的海洋扰动重力精度较之于解析方法约低6mGal，进一步说明了频域方法本身存在的问题。考虑到反演的严密性，建议以解析理论公式结合快速计算策略作为反演海洋扰动雷力的首洗方法．

基于新一代GNSS-R星座海面测高原理提高水下惯性/重力组合导航精度研究进展

紧跟国际卫星测高反演和水下组合导航的最新热点,以满足中国迫切提出的科学和国防需求为导向,介绍了基于GNSS-R卫星海面测高原理提高水下惯性/重力组合导航精度研究进展。第一,介绍了GNSS-R测高精度研究进展、GNSS-R测高沿轨迹空间分辨率研究进展、GNSS-R反射点轨迹间空间分辨率研究进展、基于卫星测高反演海洋重力场研究进展、水下重力匹配导航研究进展等。第二,在GNSS-R海面测高方面,提出了新型大地水准面静态高程镜面反射点修正定位法、海洋潮汐时变高程镜面反射点修正定位法、法向投影镜面反射点修正定位法、GNSS-R星载下视天线接收信噪比模型构建法、GNSS-R星载下视天线可用镜面反射点筛选算法等,旨在提高卫星测高精度和空间分辨率;在水下重力匹配导航方面,提出了新型主成分加权平均归一化法、测地线周期性航向控制法、分层邻域阈值搜索法、先验递推迭代最小二乘误匹配修正法等,旨在提高水下重力匹配导航精度、匹配效率及可靠性。第三,预期提出新型二阶不动点时延提取法,旨在提高GNSS-R卫星海面测高精度;预期提出新型反射信号分解法,旨在提高GNSS-R卫星海面测高沿轨迹空间分辨率;预期提出新型海面粗糙度误差校正法,旨在提高GNSS-R卫星海面测高轨迹间空间分辨率;预期提出新型正则化稳健算法,旨在提高海洋重力场反演精度和空间分辨率;预期融合星载GNSS-R模拟测高数据、岸/空基GNSS-R验证测高数据等多源信息,联合几何配准收敛速度快和直接概率准则定位精度高的优点,构建新型几何配准-直接概率准则混合法,旨在提高水下惯性/重力组合导航精度和速度。

GOCE卫星重力梯度数据反演重力场的滤波器设计与比较分析

地球重力场和海洋环流探测(gravity field and steady-state ocean circulation explorer,GOCE)卫星重力梯度数据有色噪声和低频系统误差的滤波处理是反演高精度地球重力场的一个关键问题。针对GOCE卫星重力梯度数据的滤波处理,基于移动平均(moving average,MA)方法和CPR(circle per revolution)经验参数方法设计了两类低频系统误差滤波器,并分别将这两类滤波器与基于自回归移动平均(auto-regressive and moving average,ARMA)模型设计的有色噪声滤波器组合起来形成级联滤波器。为了分析滤波器处理的实际效果,基于空域最小二乘法采用70 d的GOCE观测数据,并联合重力恢复与气候实验(gravity recovery and climate experiment,GRACE)数据分别反演了224阶次的重力场模型GOGR-MA(MA+ARMA级联滤波)和GOGR-CPR(CPR+ARMA级联滤波)。将反演模型与采用同期数据求解的第一代GOCE系列模型及GOCE和GRACE联合模型GOCO01S进行比较,并通过高精度的全球定位系统水准数据和稳态海面地形模型进行检核,结果表明:构建的MA和CPR经验参数滤波器均能削弱低频系统误差的影响,并且后者效果更为明显,而ARMA去相关滤波器能够有效地对重力梯度数据有色噪声进行白化处理;反演的联合模型GOGR-MA和GOGR-CPR的精度接近,并且它们都优于欧空局采用同期数据研制的GOCO01S模型。反演结果验证了设计的级联滤波器的正确性和有效性,可为GOCE卫星重力梯度数据的滤波处理及高精度重力场反演提供参考。

全球海洋重力场模型的研究进展及展望

为了探究海洋重力场反演的影响因素,首先回顾了海洋重力场反演的发展进程,通过比较3种主要海洋重力场方法的优缺点并进行区域实用性分析得出最优的方法。其次详细阐述SS系列和KMS-DNSC-DTU系列海洋重力场模型的发展历程。通过新旧模型参数对比分析表明:SS系列早期模型分辨率较高,目前两系列模型分辨率都达到1′×1′;KMS-DNSC-DTU系列模型精度更新较快,DTU17模型精度相比于V24.1模型精度更加接近1 mGal。同时,概述了相应重力场模型在不同区域进行测试的结果,对比分析并得到了影响模型精度的区域差异性因素。最后对卫星测高获取全球海洋重力场模型的前景进行了展望。