目錄
序一
序二
序三
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 研究意義及需求分析 2
1.2.1 海洋重力場信息的應(yīng)用價值 2
1.2.2 �？罩亓�測量手段的技術(shù)特點 3
1.2.3 我國海空重力測量技術(shù)體系的建設(shè)需求 4
1.3 研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向 5
1.3.1 �？罩亓�測量技術(shù)體系 5
1.3.2 重力測量傳感器技術(shù) 7
1.3.3 規(guī)劃設(shè)計技術(shù) 15
1.3.4 數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù) 19
1.3.5 數(shù)據(jù)精細(xì)化處理技術(shù) 24
1.3.6 重力測量精度評估技術(shù) 28
1.3.7 重力數(shù)值模型構(gòu)建技術(shù) 29
1.3.8 重力數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用技術(shù) 34
1.4 研究目標(biāo)、研究內(nèi)容及章節(jié)安排 39
1.4.1 研究目標(biāo) 39
1.4.2 研究內(nèi)容及章節(jié)安排 39
1.5 本章小結(jié) 41
第2章 �？罩亓�測量理論基礎(chǔ)與數(shù)學(xué)模型 42
2.1 引言 42
2.2 海空重力測量時空基準(zhǔn)與轉(zhuǎn)換 42
2.2.1 時間系統(tǒng) 42
2.2.2 坐標(biāo)系統(tǒng) 45
2.3 �？罩亓�測量基本原理與模型 50
2.3.1 �？帐噶恐亓�測量原理與模型 50
2.3.2 �？諛�(biāo)量重力測量原理與模型 55
2.3.3 LCR型�？罩亓�儀工作原理與模型 57
2.4 �？罩亓�測量數(shù)據(jù)處理基本模型 59
2.4.1 海面重力測量基點比對計算模型 59
2.4.2 零點漂移改正模型 60
2.4.3 測量船吃水變化改正模型 60
2.4.4 �？罩亓�測量空間改正模型 61
2.4.5 厄特沃什改正公式 61
2.4.6 垂向加速度改正模型 62
2.4.7 垂向加速度偏心改正模型 63
2.4.8 交叉耦合效應(yīng)改正模型 64
2.4.9 水平加速度改正模型 64
2.4.10 正常場改正模型 65
2.4.11 �？罩亓Ξ惓Ｓ嬎隳Ｐ� 66
2.5 �？罩亓�測量對輔助設(shè)備的精度要求 66
2.5.1 對載體位置、航速、航向和高度確定的精度要求 66
2.5.2 對時間同步的精度要求 69
2.5.3 對穩(wěn)定平臺的精度要求 70
2.6 本章小結(jié) 72
第3章 �？罩亓�測量環(huán)境效應(yīng)改正模型研究 73
3.1 引言 73
3.2 航空重力測量厄特沃什改正公式分析研究 73
3.2.1 概述 73
3.2.2 不同形式厄特沃什改正公式來源與分析 74
3.2.3 不同形式厄特沃什改正公式數(shù)值差異分析 79
3.2.4 專題小結(jié) 82
3.3 平臺傾斜重力改正模型等價性證明與驗證 83
3.3.1 概述 83
3.3.2 平臺傾斜重力改正基本模型 84
3.3.3 模型等價性證明與改正量值估算 86
3.3.4 模型數(shù)值計算分析與比較 89
3.3.5 專題小結(jié) 92
3.4 海空重力測量平臺傾斜重力改正新模型 92
3.4.1 概述 92
3.4.2 傳統(tǒng)計算模型及誤差分析 93
3.4.3 平臺傾斜重力改正新模型 95
3.4.4 數(shù)值計算檢驗與分析 98
3.4.5 專題小結(jié) 99
3.5 本章小結(jié) 100
第4章 �？罩亓�測量系統(tǒng)組成及工作原理 101
4.1 引言 101
4.2 兩軸穩(wěn)定平臺型�？罩亓�測量系統(tǒng) 101
4.2.1 發(fā)展概況 101
4.2.2 系統(tǒng)組成及工作原理 103
4.2.3 系統(tǒng)特點及性能指標(biāo) 110
4.3 三軸穩(wěn)定平臺型�？罩亓�測量系統(tǒng) 111
4.3.1 發(fā)展概況 111
4.3.2 系統(tǒng)組成及工作原理 114
4.3.3 系統(tǒng)特點及性能指標(biāo) 120
4.4 捷聯(lián)式�？罩亓�測量系統(tǒng) 122
4.4.1 發(fā)展概況 122
4.4.2 系統(tǒng)組成及工作原理 125
4.4.3 系統(tǒng)特點及性能指標(biāo) 129
4.5 本章小結(jié) 130
第5章 海洋重力場特征分析與技術(shù)設(shè)計 131
5.1 引言 131
5.2 海洋重力場變化特征模型構(gòu)建與分析 131
5.2.1 問題的提出 131
5.2.2 統(tǒng)計參數(shù)計算模型 133
5.2.3 數(shù)值計算檢驗與分析 138
5.2.4 專題小結(jié) 147
5.3 海洋重力場對飛行器制導(dǎo)的影響及海洋重力測線布設(shè) 148
5.3.1 問題的提出 148
5.3.2 海洋重力場對遠(yuǎn)程飛行器落點的影響 149
5.3.3 擾動引力計算精度估計 152
5.3.4 海洋重力測量測線布設(shè) 156
5.3.5 專題小結(jié) 160
5.4 本章小結(jié) 160
第6章 海空重力測量關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)論證與評估 162
6.1 引言 162
6.2 問題的提出 162
6.3 關(guān)鍵指標(biāo)分析與論證 163
6.3.1 測線布設(shè)密度要求 163
6.3.2 測量精度與空間分辨率要求 164
6.3.3 �？罩亓�儀性能指標(biāo)要求 167
6.4 關(guān)鍵指標(biāo)驗證與評估 170
6.4.1 海空重力儀性能指標(biāo)檢驗 170
6.4.2 �？罩亓�測量精度指標(biāo)檢驗 172
6.5 �？罩亓�測量精度評估模型 173
6.5.1 內(nèi)符合精度計算模型 173
6.5.2 外符合精度計算模型 174
6.6 海洋重力儀穩(wěn)定性測試及零點漂移改正研究 175
6.6.1 問題的提出 175
6.6.2 穩(wěn)定性測評方法與計算模型 176
6.6.3 數(shù)值計算檢驗與分析 180
6.6.4 專題小結(jié) 185
6.7 利用重復(fù)測線校正�？罩亓�儀格值及試驗驗證 185
6.7.1 問題的提出 185
6.7.2 格值標(biāo)定方法及誤差影響機理分析 186
6.7.3 格值校正方法及計算模型 190
6.7.4 實例計算及對比分析 193
6.7.5 專題小結(jié) 199
6.8 本章小結(jié) 199
第7章 �？罩亓�測量精密定位技術(shù) 201
7.1 引言 201
7.2 GNSS觀測量及其誤差改正方法 203
7.2.1 原始觀測方程 203
7.2.2 雙差觀測方程 205
7.2.3 觀測值線性組合 206
7.2.4 雙差觀測值誤差改正方法 209
7.3 GNSS動態(tài)差分定位方法 217
7.3.1 GNSS動態(tài)差分定位解算模型 217
7.3.2 偽距差分單點定位 218
7.3.3 相位差分動態(tài)定位 219
7.3.4 利用GNSS測定載體速度的方法 222
7.3.5 GNSS差分定位軟件編制及計算分析 227
7.4 GNSS精密單點定位方法 229
7.4.1 觀測模型與待估參數(shù)選擇 230
7.4.2 待估參數(shù)估計方法 232
7.4.3 GNSS精密單點定位軟件編制及計算分析 236
7.5 �？罩亓�測量精密定位方法測試與分析 241
7.5.1 單臺�？罩亓�儀觀測數(shù)據(jù)處理分析 241
7.5.2 多型多臺套�？罩亓�儀同機測試數(shù)據(jù)處理分析 242
7.6 本章小結(jié) 243
第8章 �？罩亓�測量數(shù)據(jù)濾波技術(shù) 245
8.1 引言 245
8.2 濾波基本理論與常用濾波器特性 247
8.2.1 概述 247
8.2.2 線性時不變系統(tǒng) 247
8.2.3 常用濾波器特性分析 248
8.3 重力測量空間分辨率與截止頻率匹配關(guān)系 249
8.4 �？罩亓�測量數(shù)據(jù)頻譜特性分析 251
8.4.1 航空重力測量數(shù)據(jù)頻譜特性分析 251
8.4.2 船載重力測量數(shù)據(jù)頻譜特性分析 253
8.5 FIR濾波器設(shè)計及性能分析 255
8.5.1 FIR濾波器工作原理 255
8.5.2 FIR濾波器設(shè)計原理 255
8.5.3 FIR濾波器設(shè)計指標(biāo) 257
8.5.4 FIR濾波器的窗函數(shù)設(shè)計方法 259
8.5.5 FIR濾波器的等波紋設(shè)計方法 262
8.5.6 移動平均FIR濾波器 263
8.6 數(shù)值計算檢驗與分析 264
8.6.1 航空重力測量數(shù)值計算檢驗與分析 264
8.6.2 船載重力測量數(shù)值計算檢驗與分析 267
8.7 確定垂向加速度的FIR差分器設(shè)計 269
8.7.1 確定垂向加速度的三種方法 270
8.7.2 低通差分器設(shè)計 271
8.7.3 試驗結(jié)果分析 275
8.8 本章小結(jié) 278
第9章 海空重力測量誤差分析與補償技術(shù) 279
9.1 引言 279
9.2 �？罩亓�測量誤差源分析與精度評估 279
9.2.1 海空重力測量誤差源分析 279
9.2.2 �？罩亓�測量測線網(wǎng)精度評估 283
9.2.3 海空重力測量重復(fù)測線精度評估 284
9.3 �？罩亓�測量誤差驗后補償方法 288
9.3.1 問題的提出 288
9.3.2 平差基本模型與誤差表達式 289
9.3.3 誤差驗后補償計算模型 291
9.3.4 數(shù)值計算檢驗與分析 294
9.3.5 專題小結(jié) 297
9.4 擺桿型重力儀動態(tài)測量環(huán)境效應(yīng)分析與補償 297
9.4.1 問題的提出 297
9.4.2 誤差補償模型及適用性分析 299
9.4.3 數(shù)值計算檢驗與分析 301
9.4.4 專題小結(jié) 305
9.5 補償海空重力測量動態(tài)效應(yīng)剩余影響的通用模型 305
9.5.1 問題的提出 305
9.5.2 測量誤差源及其變化特性分析 306
9.5.3 補償模型選擇及參數(shù)估計 308
9.5.4 數(shù)值計算檢驗與分析 315
9.5.5 專題小結(jié) 320
9.6 衛(wèi)星測高重力模型在�？罩亓�測量誤差檢測中的應(yīng)用 321
9.6.1 問題的提出 321
9.6.2 衛(wèi)星測高重力模型分析評估 322
9.6.3 在�？罩亓�測量誤差檢測中的應(yīng)用 324
9.6.4 應(yīng)用實例分析 328
9.6.5 專題小結(jié) 331
9.7 無基點海洋重力測量數(shù)據(jù)歸算補救處理方法 331
9.7.1 問題的提出 331
9.7.2 全球重力位模型及衛(wèi)星測高重力模型分析評估 332
9.7.3 無基點海洋重力測量數(shù)據(jù)歸算方法 337
9.7.4 數(shù)值計算檢驗與分析 339
9.7.5 專題小結(jié) 340
9.8 本章小結(jié) 341
第10章 地面和海面觀測重力向上延拓技術(shù) 343
10.1 引言 343
10.2 顧及地形效應(yīng)的地面重力向上延拓模型 344
10.2.1 問題的提出 344
10.2.2 向上延拓模型及適用性分析 345
10.2.3 向上延拓模型精度理論估計 350
10.2.4 數(shù)值計算檢驗與分析 351
10.2.5 專題小結(jié) 355
10.3 重力異常向上延拓嚴(yán)密改化模型及向下延拓應(yīng)用 356
10.3.1 問題的提出 356
10.3.2 計算模型改化與分析 357
10.3.3 數(shù)值計算檢驗與分析 365
10.3.4 專題小結(jié) 373
10.4 本章小結(jié) 373
第11章 航空重力測量數(shù)據(jù)向下延拓技術(shù) 375
11.1 引言 375
11.2 不適定反問題與正則化方法 375
11.2.1 正問題與反問題 375
11.2.2 反問題的不適定性 376
11.2.3 正則化方法 377
11.3 基于正則化的向下延拓方法 378
11.3.1 向下延拓模型 378
11.3.2 計算模型不適定性分析 380
11.3.3 正則化應(yīng)用 382
11.3.4 數(shù)值計算檢驗與分析 385
11.3.5 專題小結(jié) 396
11.4 海域航空重力測量向下延拓新方法 396
11.4.1 問題的提出 396
11.4.2 計算模型 397
11.4.3 精度分析與估計 399
11.4.4 數(shù)值計算檢驗與分析 401
11.4.5 專題小結(jié) 406
11.5 陸域航空重力測量向下延拓新方法 406
11.5.1 問題的提出 406
11.5.2 基于差分局部地形改正的延拓歸算模型 407
11.5.3 基于差分層間地形改正的延拓歸算模型 409
11.5.4 新方法特點及精度分析 410
11.5.5 數(shù)值計算檢驗與分析 411
11.5.6 專題小結(jié) 421
11.6 顧及地形效應(yīng)的重力向下延拓模型分析與檢驗 421
11.6.1 問題的提出 421
11.6.2 向下延拓模型及穩(wěn)定性分析 423
11.6.3 數(shù)值計算檢驗與分析 430
11.6.4 專題小結(jié) 434
11.7 基于向上延拓的航空重力向下解析延拓解 435
11.7.1 問題的提出 435
11.7.2 向下延拓解算模型及適用性分析 436
11.7.3 數(shù)值計算檢驗與分析 443
11.7.4 專題小結(jié) 450
11.8 虛擬壓縮恢復(fù)法應(yīng)用于航空重力向下延拓的適用性研究 451
11.8.1 問題的提出 451
11.8.2 計算模型及等價性證明 452
11.8.3 數(shù)值計算檢驗與分析 456
11.8.4 專題小結(jié) 459
11.9 本章小結(jié) 459
第12章 �？斩嘣粗亓�數(shù)據(jù)融合處理技術(shù) 461
12.1 引言 461
12.2 海域多源重力數(shù)據(jù)特性分析 462
12.3 融合多源重力數(shù)據(jù)的正則化配置模型 464
12.3.1 問題的提出 464
12.3.2 配置法模型 465
12.3.3 協(xié)方差函數(shù)模型 466
12.3.4 配置模型正則化改造 470
12.3.5 數(shù)值計算檢驗與分析 471
12.3.6 專題小結(jié) 483
12.4 融合多源重力數(shù)據(jù)的正則化點質(zhì)量模型 484
12.4.1 問題的提出 484
12.4.2 點質(zhì)量模型 485
12.4.3 模型穩(wěn)定性分析與正則化改造 487
12.4.4 數(shù)值計算檢驗與分析 487
12.4.5 專題小結(jié) 494
12.5 融合多源重力數(shù)據(jù)的純解析模型 494
12.5.1 問題的提出 494
12.5.2 一步融合處理模型 496
12.5.3 分步融合處理模型 498
12.5.4 數(shù)值計算檢驗與分析 501
12.5.5 專題小結(jié) 503
12.6 本章小結(jié) 504
第13章 海域外部重力場逼近計算技術(shù) 505
13.1 引言 505
13.2 海域超大范圍外部重力場快速賦值模型 505
13.2.1 問題的提出 505
13.2.2 傳統(tǒng)賦值模型及適用性分析 506
13.2.3 海域流動點計算保障需求與模型改進 509
13.2.4 數(shù)值計算檢驗與分析 513
13.2.5 專題小結(jié) 516
13.3 海域流動點外部擾動引力無奇異計算模型 516
13.3.1 問題的提出 516
13.3.2 傳統(tǒng)表層法計算模型及精度分析 518
13.3.3 無奇異的表層法計算模型 521
13.3.4 數(shù)值計算檢驗與分析 526
13.3.5 專題小結(jié) 530
13.4 海域超低空擾動重力精密計算模型 531
13.4.1 問題的提出 531
13.4.2 地球外部擾動重力全球積分模型 532
13.4.3 計算模型分析與改化 534
13.4.4 數(shù)值計算檢驗與分析 544
13.4.5 專題小結(jié) 551
13.5 本章小結(jié) 552
第14章 大地水準(zhǔn)面精化技術(shù) 554
14.1 引言 554
14.2 基于Stokes邊值理論的計算模型改化及數(shù)值檢驗 555
14.2.1 計算模型及實用性改化 555
14.2.2 計算模型誤差估計 559
14.2.3 數(shù)值計算檢驗與分析 562
14.2.4 專題小結(jié) 569
14.3 基于Bjerhammar邊值理論的計算模型改化及數(shù)值檢驗 569
14.3.1 問題的提出 569
14.3.2 基本原理與計算模型 570
14.3.3 計算模型實用性改化 574
14.3.4 數(shù)值計算檢驗與分析 576
14.3.5 專題小結(jié) 585
14.4 基于點質(zhì)量方法的計算模型改化及數(shù)值檢驗 585
14.4.1 問題的提出 585
14.4.2 基本原理與計算模型 587
14.4.3 計算模型實用性改化 589
14.4.4 數(shù)值計算檢驗與分析 593
14.4.5 專題小結(jié) 599
14.5 基于Molodensky邊值理論的計算模型改化及數(shù)值檢驗 600
14.5.1 問題的提出 600
14.5.2 基本原理與計算模型 601
14.5.3 計算模型實用性改化 603
14.5.4 數(shù)值計算檢驗與分析 606
14.5.5 專題小結(jié) 616
14.6 基于Stokes-Helmert邊值理論的計算模型分析改化及數(shù)值檢驗 616
14.6.1 問題的提出 616
14.6.2 基本原理與計算模型 618
14.6.3 計算模型分析與實用性改化 623
14.6.4 數(shù)值計算檢驗與分析 627
14.6.5 專題小結(jié) 633
14.7 利用高階徑向偏導(dǎo)數(shù)帶限模型進行重力向下延拓計算 633
14.7.1 問題的提出 633
14.7.2 計算模型 635
14.7.3 數(shù)值計算檢驗與分析 646
14.7.4 專題小結(jié) 655
14.8 重力異常垂向梯度嚴(yán)密改化模型及應(yīng)用 656
14.8.1 問題的提出 656
14.8.2 計算模型分析與實用性改化 657
14.8.3 數(shù)值計算檢驗與分析 665
14.8.4 專題小結(jié) 673
14.9 基于帶限航空矢量重力確定大地水準(zhǔn)面的兩步積分法 673
14.9.1 問題的提出 673
14.9.2 計算模型 675
14.9.3 數(shù)值計算檢驗與分析 678
14.9.4 專題小結(jié) 685
14.10 基于帶限航空矢量重力確定大地水準(zhǔn)面的一步積分法 686
14.10.1 問題的提出 686
14.10.2 計算模型 686
14.10.3 試驗驗證 689
14.10.4 專題小結(jié) 693
14.11 本章小結(jié) 693
第15章 研究總結(jié)、展望及建議 695
15.1 研究總結(jié) 695
15.2 展望及建議 704
參考文獻 707