| 题名 | 卫星策略及其应用研究 |
| 作者 | 周旭华 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2008-06 |
| 授予单位 | 中国科学院 测量与地球物理研究所 |
| 授予地点 | 武汉 |
| 导师 | 许厚泽 |
| 关键词 | 卫星重力 地球重力场模型 卫卫跟踪（SST） 大地水准面 重力异常 水质量重新分布 |
| 学位专业 | 大地测量学与测量工程 |
| 中文摘要 | 卫星重力是近年来发展起来的新空间重力探测技术，探讨其发展及应用是当前国际上的研究热点，其研究成果在大地测量学、地球物理学、海洋学等地学学科中具有广泛的应用前景，因此本论文就针对卫星重力展开了以下六个方面的研究工作：第一，用卫星动力学方法对CHAMP卫星加速度数据的尺度因子和偏差进行了标定，并用CHAN于卫星的加速度数据和轨道数据恢复了地球重力场模型IGGCHAMPO1S，该模型在半波长为700公里的空间分辨率上，确定的大地水准面精度好于4厘米。通过对IGGCHAMPOIS模型与IGEN3P、EIGENIS和EGM％模型比较，可以发现IGGCHAMP0lS模型的位系数最接近于EIGEN3P模型，精度优于EGM％模型。IGGCHAMPO1S和GGM01C模型（前30阶）计算全球大地水准面之差的中误差为4．7厘米，表明了这两种模型的前30阶比较接近；用IGGCHAMPO1S模型（30阶）计算出全球重力异常（6ox6"网格），与NIMA重力异常数据比较，两者之间的中误差为18毫伽，表明了该模型是可靠的。第二，数值模拟研究了低低卫卫跟踪（SST）观测技术。①用重力场模型的位系数作为扰动量，积分30天卫星轨道，研究了引力位系数变化引起的低低卫卫跟踪观测量一星间距离和速率变化。结果表明：对于EGM％模型的前120阶位系数，98.6％和97％的系数扰动弓！起SST星间距离和速率变化的均方差分别大于10微米和0.1微米／秒，如果把该数值作为SST星间观测量的精度指标，就可以高精度地恢复出100阶以上的地球重力场位系数。如果不考虑加速度计等误差的影响，SST星间距离观测量对地球重力场的反应更为敏感。②用引力位系数作为扰动量，比较该扰动引起的不同SST星间距离的观测量变化大小，还是用随机误差为1微米／秒的星间速率变化作为模拟观测量，恢复不同SST星间距离的地球重力场位系数，两种结果都表明适当增大SST星间距离对求解地球重力场有利，但SST星间距离变化和恢复的重力场系数精度之间不是线性关系。对于选定高度为420幻n的卫星，在做5ST观测时，SST星间距离不宜超过690km。第三，用141天的GRACE卫星观测资料，包括卫星轨道、星载加速度、K波段数据，恢复了80阶地球重力场模型IGGGRACEO15，此模型在半波长为500公里的空间分辨率上，确定的大地水准面精度为1．2cm。比较IGGGRACEOIS与EGM％、EIGENCHAMP03S、EIGENGRACE02S和GGM0lC模型，可以看出IGGGRACE01S模型的位系数接近于GGM01C和EIGENGRACE02S模型，系数精度高于EGM96和EIGENCHAMP03S模型。比较IGGGRACE01S、EIGENGRACE02S和EGM96模型计算全球重力异常和大地水准面起伏，结果显示IGGGRACEO15与EIGENGRACEOZS计算的重力异常和大地水准面的中误差分别为0.16毫伽和3.5厘米，IGGGACE01S与EGM％的计算的重力异常和大地水准面的中误差分别为3.17毫伽和43.6厘米，表明了IGGGRACEOIS与EIGENGRACE02S模型的系数比较接近；用IGGGACE01S模型（前72阶）计算出全球重力异常（2.5*2.5网格），与NIMA重力异常数据比较，两者差的中误差为5.9毫伽。另外，我们还比较了同时段GRACE卫星测距或测速资料恢复的地球重力场，结果表明用测速数据得到的重力场模型要好些。第四，利用人卫激光卫星Lageos-1和Lageos-2的测距资料联合解算了地球重力场系数几、几和几变化及地心变化，并与大气、陆地水储量及海水质量迁移的计算结果进行了比较。结果表明：J2变化以周年和半年周期为主，周年变化振幅约为2.4*10-10；JZ的长期变化为负，表明了地球的动力学形状正变得越来越圆；J3和J4，变化的年周期特征没有J2那么明显；对于JZ和几，综合大气、陆地水储量和海水质量分布变化，不采用反变气压计原理的结果更接近人卫激光观测结果。用陆地水储量变化计算的JZ年际变化能显示出与ENSO指数强相关。地心变化的周年尺度能够被空间观测技术人卫激光测距所测定，振幅为几个毫米，其原因是地表水、大气和海水质量迁移等季节变化造成的。第五，用GRACE卫星资料每天恢复一个12阶重力场，得到了地球重力场带谐项系数短周期变化，再计算出大气质量分布变化引起它们的变化。可以看出：变化的GRACE的测定结果与大气质量变化的理论计算结果具有明显的相关性，两者的振幅差异不大，表明了大气质量分布变化是引起地球重力场低阶位系数短周期变化的重要因素。第六，用海洋模式w0A98和woA01分别计算了海水密度变化引起的海面高变化，与ToPE刀Po，idon卫星观测结果相比，表明了对于大尺度海洋区域，季节性海面高变化主要是海水体膨胀弓！起的。用GRAcE每月资料得到的时变地球重力场，反演了陆地水和海水的质量分布变化，结果显示目前GRACE数据的精度只能检测出大尺度陆地水和海水质量分布变化。用地球重力场模型EIGEN-CGO1C、EGM96和IGGGRACE01S分别计算了海洋大地水准面，结合卫星测高给出的平均海平面得到了稳态海面地形及洋流，结果表明IGGGRACEOIS和EIGEN-CG01C地球重力场模型的结果能清晰地显示出大尺度海洋环流。 |
| 公开日期 | 2013-09-23 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.whigg.ac.cn/handle/342008/3783]  |
| 专题 | 测量与地球物理研究所_学生论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 周旭华. 卫星策略及其应用研究[D]. 武汉. 中国科学院 测量与地球物理研究所. 2008. |
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