陆态网络绝对重力基准的建立及应用

利用陆态网络100个基准站的首期观测数据,建立了基本覆盖我国大陆范围的高精度绝对重力基准,各基准站点值精度均小于5.0μGal/a,为相对重力联测提供了高精度起算基准点,可获得真实的相对重力联测平差结果,避免重复重力观测获得的重力场动态变化图出现畸变。成都基准台重复重力观测获得的重力变化规律表明,汶川地震前长期重力变化率达5.01±0.7μGal/a,如此大的震前重力变化很可能是由于地下物质运移引起的。联合绝对重力和GRACE卫星长期测量数据,根据二者系统偏差确定了武汉地区的地壳沉降速率,为-3.27±0.65mm/a。

基于绝对重力基准控制的流动重力观测资料动态平差方法研究

选取滇西重力测网1986~2009年流动重力观测资料及下关、丽江、昆明3个绝对重力基准点多年复测资料作基准控制,采用线性速率模型拟合观测过程中重力场的时变信息,建立绝对重力基准点约束下的动态平差模型,讨论段差观测值及绝对重力基准观测值协方差矩阵的构建、平差模型初值选取及迭代计算等细节问题。经分析,测区内测点的重力年变率范围为（-0.039 5~0.024 1）×10-5 ms-2/a,精度范围为（0.001~0.029 8）×10-5 ms-2/a,与分期静态平差拟合结果的差异约为（0.003~0.020）×10-5 ms-2/a。在处理全国网和较大面积的区域网多年重复观测的重力资料时,尤其是多网多期重力资料联合处理时,应采用动态平差模型来获得统一时间基准和空间基准的重力变化。

2000国家重力基准现状分析

分析国家重力基准的现状,对国家重力基准的建立和维护提出建议。

国家重力基准点建设及精度评定

基于我国现有重力基准现状,提出加密我国重力基准的建设思路。利用国家GNSS连续运行基准站内布设的重力基准点,在我国大陆加密布测50个绝对重力点,提高我国重力基准点的分布密度。分别利用FG5和A10两台高精度绝对重力仪设备进行观测比对,获得100点次的高精度绝对重力成果;分析比较了两台设备观测的重力成果的精度统计,验证了A10观测的重力成果可基本满足高精度绝对重力观测。本工程建设的绝对重力成果可满足石油、天然气物探、地质勘探等对国家高精度重力基准点的使用需求。

汶川地震对重力基准点的影响分析

利用高精度绝对重力基准点监测成果,分析了汶川地震对绝对重力基准的影响,结论显示,汶川地震对不同地区绝对重力基准点的影响不同;利用高精度绝对重力测量技术可以监测地震变化。

新旧绝对重力值的比较兼论85网的绝对重力基准值

本文将新测定的绝对重力值和85网平差值作比较,并对差异产生的原因作了初步分析。文章指出,85网平差时有选择地采用意大利计量研究所IMGC重力仪测定的绝对重力值作为绝对基准值是正确的,但由于采用了存在较大误差的我国计量院NIM—Ⅰ重力仪所测定的昆明点绝对重力值作为绝对基准值,使85网平差值受到不可忽视的扭曲,其幅度达40μal。

日本新国家重力基准网重建

自80年开始,日本国土地理院着手新的国家重力基准网重建工作,包括了基准重力点的绝对重力值测定及补尝全国各级水准的相对重力测定,并获取了大量的数据。在对绝对重力测定和相对重力测定的数据进行统一解算、重力异常解算的基础上建立了新的国家重力基准网1996(JGSN96)。该网精度比一惯使用的原国家重力塞准网(JGSN75)提高了1个数量级(0.Olmal).

重力仪基准棱镜的高精度电磁悬浮控制及前馈补偿方法

在地面绝对重力仪或空间微重力测量仪中,需要完成检测质量或基准棱镜无接触连续释放回收以及隔振控制。基于此设计了一种用于重力仪基准角锥棱镜的电磁悬浮控制系统,采用洛伦兹力电磁执行器,实现六自由度的电磁捕获释放控制及隔振。基于地面三自由度闭环控制下实测数据,拟合建立了输出力非线性模型,在传统PID控制的基础上,设计了前馈补偿与负刚度相结合的控制算法。在地面重力环境下进行实验,结果表明,与未加入前馈补偿控制相比较,系统启动时间从7 s缩短到4 s,系统带宽从2.5 Hz增加到4.3 Hz,加入负刚度控制使系统竖直方向振动扰动频点从7.2 Hz降低到6.2 Hz,有效提高了重力仪棱镜控制系统的控制效果和隔振性能。

水下重力匹配导航关键技术及其研究进展

针对现有导航手段无法满足载体水下高精度安全航行的问题,研究分析水下重力匹配导航关键技术:介绍了国内外水下重力匹配导航及水下重力信息获取手段发展现状;然后从水下重力匹配导航的关键技术点出发,论述重力基准图构建技术、重力匹配导航适配区选择技术和重力匹配定位算法的基本原理和相关进展,指出3个领域存在的关键问题和研究方向;最后结合水下重力智能建图与匹配的相关需求,针对水下重力匹配导航未来的发展趋势进行展望。

国家现代测绘基准体系基础设施建设一期工程绝对重力观测

介绍了2013~2014年使用A10/028和FG5/214两台绝对重力仪在国家现代测绘基准体系基础设施建设一期工程中绝对重力观测的情况,并对观测结果进行分析。结果显示,两台绝对重力仪观测结果精度及较差都在5μGal以内,满足高精度重力基准建设的技术要求;A10/028具有一定的野外观测适应性,FG5/214对重力细微变化信号的捕获具有优势,两台绝对重力仪同期观测对于提高观测结果的可靠性和准确度具有积极的作用。

绝对重力与相对重力混合平差的基准及质量控制

绝对重力与相对重力测量混合平是综合利用各种重力测量资料确定重力网基准，提高重力网综合质量的有效途径。文中首先从重力观测的系统误差入手，讨论重力网平差的函数模型，进而根据两类重力观测信息对重力基准的贡献，分析了不同平差方法所对应的各类基准及其统计意义与可靠性；最后对重力网平差的质量控制方法进行了讨论。

重力场基准图的多尺度分析研究

在重力匹配辅助惯性导航中,重力基准图的多尺度分析研究对提取重力场可匹配特征区域、提高重力匹配算法的可靠性都具有重要意义。运用小波理论,对匹配用重力场基准图进行多尺度重力场模型及多尺度边缘提取分析。实验表明,该分析方法对重力场图效果显著,具有实用价值。

新一代国家重力基准的建立与维护

根据国家重力基准的现状和社会发展的需要，国家测绘局于1999年启动了新一代国家重力基准的建立和维护工作。该工作利用高精度的FG5型绝对重力仪，对21个国家重力基准点实施了绝对重力测量，建立了新一代具有国际先进水平的国家重力基准；对21个国家重力基准点进行了复测和必要的加密，同时展开了国家重力基准稳定性分析及相关研究。项目的实施，满足了国家许多大型项目对重力基准信息的需求。

云南区域重力基准统一对重力场变化速率的影响

绝对重力仪在长期使用过程中,同一台仪器完成的多期观测数据,会因为激光波长和原子钟频率波动等自身因素导致的性能改变,造成观测数据出现轻微偏差;此外,同一测点各期使用不同仪器测量,不同仪器之间的互差也会导致多期观测数据之间存在一定程度偏差,当后期计算重力变化趋势时,必须通过统一重力基准处理,将这种因测量仪器性能改变引起的基准偏差予以剔除.通过对2010至2020年云南区域内的陆态网络9个重力基准点的历期绝对重力观测数据分析,提出了一种统一重力基准的方法,对比了重力基准统一前后,短期(期与期之间)和长期的重力变化趋势,虽然整体变化趋势基本保持一致,改变量也小,但也存在部分测点的短期变化趋势反转、长期变化速率改变量大的现象,重力基准的统一对于研究重力场变化速率十分必要.

顾及仪器参数和基准的高精度重力控制网抗差估计

考虑观测仪器系统参数以及异常观测数据对参数估值的影响,讨论了平差中系统参数、重力基准的选择,并采用抗差剔除或削弱异常观测数据的影响,采用实际观测数据进行了试算。

CG型重力仪格值系数时空变化特征分析

对12台CG型重力仪格值系数的时空变化特征进行分析,结果表明,在同一读数范围内不同时间段所标定的格值系数会发生变化,在同一时间段内不同读数范围所标定的格值系数也存在差异。应用实例表明,利用测区内重力基准点间的数据来标定CG型重力仪的格值系数,其精度优于在国家基线场标定格值系数的精度。

GRACE/GOCE扩展重力场模型确定我国1985高程基准重力位的精度分析

高精度高程基准重力位的确定往往依赖于高精度全球重力场模型,其对全球和区域高程基准的高精度统一非常关键,GRACE、GOCE卫星重力计划极大地提高了全球重力场模型中长波的精度.本文首先对GRACE/GOCE卫星重力场模型的内符合和外符合精度进行讨论分析,结果说明卫星重力模型的截断误差影响可达到分米级水平,在确定高程基准重力位时该影响不可忽略.利用EGM2008模型扩展GRACE/GOCE卫星重力场模型至2190阶,可有效减弱卫星重力模型的截断误差影响,但不同模型扩展时的最优拼接阶次不同,其中DIR-1、DIR-5模型对应的最优拼接阶次分别为180阶和220阶,以GPS水准数据检验,扩展模型在中国区域的精度均优于18cm.最后,基于最优拼接阶次获得的扩展重力场模型对我国1985高程基准重力位进行了估计,DIR-5和TIM-5模型对应数值分别为62636853.47m^2·s^-2和62636853.49m^2·s^-2,精度均为1.51m^2·s^-2;发现在中国区域模型大地水准面与GPS/水准数据的差值存在微弱的系统性倾斜,东西向倾斜约为9cm,南北向倾斜约为1.4cm,考虑倾斜改正后基于DIR-5和TIM-5模型估计我国1985高程基准重力位的精度提高了0.16m^2·s^-2.

重建我国重力测量基准

回顾了我国1985重力测量基准,讨论了改善和更新我国重力测量基准的必要性和可能性,并提出了重建我国重力测量基准的建议方案。

一种基于PSO-BP神经网络的重力数据插值方法

重力数据在使用上需要通过进一步的精化和融合,并利用精确的插值技术进行加密处理,以满足实际应用的重力数据基础。本文提出一种基于粒子群算法(Particle swarm optimization,PSO)优化BP神经网络的方法,并应用于重力数据推估。通过仿真实验对比分析了PSO-BP神经网络、普通BP网络和传统克里金方法在重力异常插值上的效果,发现本文方法在均方差、差值稳定性上具有一定优势,但运算时间较长。利用澳大利亚中部的重力观测数据对PSO-BP神经网络进行训练,结果表明,本文方法在整个区域的插值效果上优于BP神经网络和克里金方法,补充高程数据作为PSO-BP神经网络的输入,能进一步提升利用该方法推估自由空气重力异常场的精度。