多源海洋重力數(shù)據(jù)融合技術(shù)研究.pdf

1、研究融合多源重力數(shù)據(jù)構(gòu)建高精度海洋重力圖是重力輔助導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，海洋重力數(shù)據(jù)庫(kù)是水下重力導(dǎo)航系統(tǒng)的基本依據(jù)。重力場(chǎng)局部特征是否明顯、重力數(shù)據(jù)的精度和位置分辨率是否滿足要求直接決定著重力輔助導(dǎo)航系統(tǒng)能否正常工作。衛(wèi)星測(cè)量、航空測(cè)量及船上測(cè)量三種重力測(cè)量方式產(chǎn)生的重力數(shù)據(jù)，它們有其各自的優(yōu)點(diǎn)和適用范圍，反映著不同頻段的重力信息，聯(lián)合多種數(shù)據(jù)源建立重力數(shù)據(jù)庫(kù)可彌補(bǔ)單一測(cè)量方式測(cè)量范圍有限的不足，同時(shí)也引出了不同測(cè)量方式下的數(shù)據(jù)融合問(wèn)

2、題。本文的研究目標(biāo)就是分析如何融合衛(wèi)星、航空、船上重力測(cè)量數(shù)據(jù)獲得高精度、高分辨率的海洋重力圖。論文的主要內(nèi)容有： 總結(jié)了地球重力場(chǎng)的特性及其中各擾動(dòng)量的定義，分析了三種海洋重力測(cè)量方式各自的測(cè)量原理和海洋重力數(shù)據(jù)的計(jì)算方法，即衛(wèi)星測(cè)量的原理及衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)反演海洋重力異常的方法，航空重力測(cè)量的基本框架及向下延拓技術(shù)，船測(cè)海面重力的特點(diǎn)和其解算方法。這些是研究融合多源海洋重力數(shù)據(jù)融合的前提。 對(duì)移去—恢復(fù)技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的剖

3、析，在移去．恢復(fù)技術(shù)的通式的基礎(chǔ)上研究了它的兩個(gè)基本原理：梅森原理和Helmert壓縮原理，即對(duì)移去—恢復(fù)中的重力場(chǎng)模型貢獻(xiàn)和地形的直接影響和間接影響的解算。討論了移去．恢復(fù)技術(shù)在衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)反演海洋重力場(chǎng)及航空重力數(shù)據(jù)向下延拓中的應(yīng)用，并通過(guò)航空重力數(shù)據(jù)向下延拓為例詳細(xì)地分析了移去．恢復(fù)技術(shù)的作用。研究測(cè)量高度和地形效應(yīng)對(duì)向下延拓的影響，提出有效的解決方案，并分析了它對(duì)測(cè)量誤差的適應(yīng)程度。 針對(duì)海洋重力場(chǎng)這一特殊的應(yīng)用環(huán)境，分

4、析了水深對(duì)海洋重力場(chǎng)的影響，提出用船測(cè)重力數(shù)據(jù)結(jié)合先驗(yàn)水深特性，通過(guò)最小二乘配置過(guò)程估計(jì)局部水深模型的思想。提出由重力數(shù)據(jù)計(jì)算的協(xié)方差函數(shù)作為經(jīng)驗(yàn)協(xié)方差函數(shù)，用局部逼近的方法逼近最小二乘配置中用到的協(xié)方差函數(shù)，從而計(jì)算其相應(yīng)的協(xié)方差矩陣，估計(jì)局部水深模型。提出將估計(jì)水深模型的RTM改正應(yīng)用到移去—恢復(fù)技術(shù)中去，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的Helmert方法。并通過(guò)大量的試驗(yàn)評(píng)價(jià)估計(jì)的局部水深模型對(duì)局部水深特性的描述情況，以及RTM改正在移去—恢復(fù)技術(shù)中的

5、應(yīng)用效果。 研究衛(wèi)星測(cè)高的重力數(shù)據(jù)、航空向下延拓的重力數(shù)據(jù)、海面直接測(cè)量的重力數(shù)據(jù)融合方法。通過(guò)對(duì)球諧函數(shù)的分析，并在利用殘差重力異常計(jì)算球諧函數(shù)系數(shù)改正項(xiàng)的基礎(chǔ)上，提出了修正局部重力場(chǎng)的球諧函數(shù)系數(shù)的融合算法。并通過(guò)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)了該融合算法的效果。 分析局部重力數(shù)據(jù)網(wǎng)格間距和水深RTM改正對(duì)融合多源重力數(shù)據(jù)的影響，并將融合后的重力圖應(yīng)用到重力輔助導(dǎo)航的匹配算法中去，在實(shí)驗(yàn)海區(qū)內(nèi)對(duì)比于船測(cè)重力數(shù)據(jù)，分析融合后的重力圖匹配效果