推导了斯托克斯函数非奇异的严密直接赋值模型,在此基础上,采用某物理大地测量试验区的实测地面重力数据,实现了对我国首套航空重力矢量测量系统的外符合精度评估.实验结果表明:新推导模型的积分核函数离散化误差明显小于经典赋值模型,

Based on ellipsoidal harmonic analysis, the regional integral correction iteration method and the global integral correction iteration method for construction of ultra-high-degree Earth's gravity field model (EGM) are proposed in this paper. The limitations of the traditional regional integral correction method are solved, and the precision of the improved EGMs applied in China is effectively improved. Taking EGM2008 and EIGEN-6C4 EGMs as the initial models, and series ultra-high-degree EGMs DQM2022 are constructed based on the latest 5X5 measured grid mean gravity anomaly data in China and its surrounding areas, and their complete degree and order is 2190. The precision of improved EGMs are evaluated by measured gravity anomaly on the ground, GNSS/leveling and astrogeodetic vertical deflection. The results show that the precision of the improved EGMs are significantly improved when indicating the gravity field in China, compared with the initial models, i. e., the precision of gravity anomaly, elevation anomaly, and vertical deflection are improved by 2. 4 — 2. 8 mGal, 1. 0 — 2. 4 cm, and 0. 07'—0. 15', respectively. When indicating the gravity field in China, the improved EGMs based on the EIGEN-6C4 initial model have the highest precision, the precision of elevation anomaly and vertical deflection are about 10. 6 cm, and 2. 1, respectively. © 2024 SinoMaps Press. All rights reserved.

In this paper, 1'×1' grid disturbing gravity data in the South China Sea are derived from the satellite altimetry data of SARAL from January 2017 to December 2020. By comparing with the ship-borne gravity data, the accuracy is 5.5 mGal. A method is proposed to estimate the terrain model of the seabed by using gravity data and the regional characteristic parameters solved by Gauss surface function. For ETOPO-1 prior model, the accuracy of 1'×1' grid seafloor terrain estimated under a group of 10×10 grids is improved by about 10 meters. For DTU18 prior model, compared with the prior model, the 1'×1' grid seafloor terrain accuracy estimated under a set of 9×9 grids is improved by about 9 meters. To a certain extent, the results show that the five characteristic parameters obtained from gravity data retrieved from satellite altimetry can represent the surface features of the seabed topography in the corresponding area by solving the Gauss surface function, furthermore, the prior seafloor model can be refined by iterative cycle without relying on ship-borne data. Theoretically, for surface estimation, the smaller the mesh, the better the surface function can reflect the regional variation. Therefore, for the future development of satellite altimetry technology, it is expected that the gravity field detection technology with higher resolution will continue to improve the retrieval capability of seabed topographic details. © 2024 SinoMaps Press. All rights reserved.

为提升大地测量学科在服务人类社会活动方面的能力，应集成包括地球重力场在内的，实现模型与观测资料融合的地球系统，以最大限度地提高地球系统仿真和预测的效益，极大地推动地球系统科学的发展和增强领域服务能力。顾及地球六边形网格体系在地球系统中的广泛应用及其在实现地球重力场建模、数据处理、多源数据融合中的自身优势，本文总结了传统地理网格系统下地球重力场求解的局限性及球面六边形网格在重力场求解中的优势和潜力。六边形网格体系下的地球重力场研究，将会对地球重力场求解效率和精度的提升、多地球系统模型之间的统一发挥重要作用。

为充分挖掘海洋重力数据在反演海底地形中的应用潜力,尝试探索利用大地水准面高反演海底地形的技术途径,并以夏威夷—皇帝海山链拐点所在海区作为反演试验区进行验证。首先采用Belikov列推法计算伴随（缔和）勒让德函数,利用EIGEN-6C4地球重力场模型解算获取了分辨率为1’的大地水准面高格网数值模型;然后通过综合分析反演比例函数和转换函数特点、研究海区大地水准面高与海底地形的相干特性以及大地水准面高本身尺度特征,获得了利用大地水准面高反演海底地形的频段范围;最终以试验海区大地水准面高为数据输入,构建了相应的海底地形模型（BNT模型）,并与ETOPO1等海深模型进行比对分析。试验结果表明:BNT模型检核差值在一倍均方差范围检核点数量占比70.60%,相比正态分布更加集中;BNT模型检核精度低于ETOPO1等海深模型;海深模型检核精度随着水深增加不断提升,水深小于1 000 m时,海深模型相对误差出现较大发散现象;计算海域ETOPO1模型精度最高,GEBCO模型和DTU10模型检核精度相当。

发射阵地上空扰动引力对弹道导弹主动段飞行影响很大。通过使用基于SRTM数据的地形分类,计算了七种地形类别的纬向、经向和径向扰动引力,并对弹道扰动引力进行了分析和比较。经过计算,在近地表各地形扰动引力三分量均与平原相差很大;而弹道高度大于25km时,扰动引力偏差逐步收敛甚至趋向于0。这表明扰动引力对导弹低空主动段影响很大,高空高速飞行时影响不大,发射点位于我国多山或青藏高原地区,扰动引力对导弹落点影响偏大。

用地球重力场模型计算扰动引力矢量时,随着模型阶次的提高,计算效率会迅速降低。针对此问题,研究了扰动引力矢量计算的矩阵表示形式、计算过程的向量化技术以及顾及起始计算点坐标的快速傅里叶变换（FFT）计算表达式。利用EGM2008地球重力场模型进行数值实验,结果表明:结合向量化和FFT技术可实现快速计算区域和全球格网模型扰动引力矢量,计算全球扰动引力矢量时,当重力场模型展开至2160阶次对应5′×5′的分辨率,计算效率可提高5倍,展开至360阶次对应30′×30′的分辨率,计算效率可提高近10倍。所提出的方法对于快速计算模型重力场元具有一定的参考作用。

地磁导航是利用地球上任意一点的磁场大小和方向进行匹配定位以实现导航的技术,与卫星、惯性、地形和无线电等导航手段相比,具有隐蔽性好、使用便捷、实用范围广等优点,在水下、室内和地下等空间具有广阔的应用前景。随着我国经济的快速发展,高速铁路深入到国家的各个角落,高铁为经济发展和人民出行带来便利的同时,却对地磁匹配导航区的地磁背景场测量带来了不利影响。高铁及其附属设施（如铁轨、电线杆、输电线、路灯、路栏等）,会对磁力测量带来非常大的干扰,为了得到比较纯净的地磁背景场数据,需要测量获取高铁对于磁场环境的影响数据,从而对干扰磁场进行补偿。本文设计野外试验,在距离高速铁路100m内的不同位置设置测点,利用Overhauser高精度磁力仪,首次获得了高铁这种新型的交通工具在运行时对地磁背景场的影响数据;同时,勘选地磁环境变化平稳地区,架设地磁日变站,测量获得地磁日变数据;提出采用低通数字滤波技术来计算地磁日变站基值,可以更好地消除日变数据中的十分之几秒到几小时不等的各种短周期变化,获得更加精确的地磁日变改正值;对试验数据进行日变改正,分析测量数据的变化规律,从而获得高铁运营对地磁背景场的影响结果。本文的研究成果,不仅可以为地磁匹配导航区中地磁背景场图的构制提供参考,而且可以为磁力测量设备试验鉴定、磁力测量仪器定标场地选取及后期建设、新建地磁台站站址勘选及后期建设、磁力测量生产作业中干扰磁场补偿等提供技术支撑。

航磁测量系统的精度评估是磁测工作的一个重要内容。在内蒙古某测区开展了飞行实验，获得了航空和地面磁力测量数据，利用插值—迭代法和等效源法，将地面高精度磁力测量数据延拓到空中，通过与航空磁测数据进行比较，完成了航磁测量系统的外符合精度评估。两种延拓方法的精度评估结果均优于5 nT,真实反映了航磁测量系统的实际精度水平。本文研究方法不仅可以为航磁测量系统的外符合精度评估提供参考，也可以应用于新研航空磁力仪的尺度因子、偏差等参数的在线标定。

重力场探测技术随着时代的发展而进步,重力场测量呈现了从地面、海洋、航空到太空的多手段、多类型和多层次的信息获取模式。利用航空重力测量确定地球重力场可归结为求解一类特殊的物理大地测量边值问题。为此,本文围绕航空重力边值问题、扰动重力数据融合处理与应用、重力场调和分析和超高阶重力场模型构建等开展了相关研究和探索,主要工作与创新点有:1.针对豪汀积分中央区奇异性问题提出了一种豪汀积分中央区改正方法,研究了豪汀积分核函数改进方法,利用改进的豪汀核函数结合扰动重力数据构建了区域似大地水准面。2.推导了基于格林积分公式利用扰动重力以实际地形面为边界面推求外部扰动重力三分量的公式,并推导了基于豪汀积分公式利用扰动重力计算扰动重力三分量的公式。3.针对点质量模型计算矩阵的病态性问题研究了点质量模型构建的Tikhonov正则化方法,以地面重力测量数据作为控制的航空重力数据向下延拓。4.针对实际航空重力测量中相邻测区的飞行高度不同的问题,提出了基于扰动重力径向导数的调平方案,在数值实验中取得了有益的成果。5.研究了多种类型的航空重力数据向下延拓方法,并设计数值试验对不同方法进行了对比分析,从而为实际航空重力测量数据的向下延拓处理提供了方法选择。6.推导了航空重力数据延拓处理常用带限边值问题的带限核函数解,建立了航空重力向下延拓的带限边值问题积分解和局域应用的离散逼近算法,较好地解决了延拓的不稳定性问题,为拓展航空重力测量数据的工程化应用奠定了必要的技术基础。7.提出了非整数阶Legendre函数计算的整数阶递推插值实现算法,构建了空中和地面扰动重力和高程异常融合处理的球冠谐逼近模型,利用3种不同地形类别区域的仿真数据,验证了基于球冠谐的地面与航空重力数据融合延拓方法的有效性。8.从重力场模型的基本观测方程出发,在法矩阵块对角化的基础上,进行了一系列优化,解决了大型矩阵存储及计算效率低下的难题,实现了超高阶重力场模型小存储、高效率的最小二乘解算。9.完善改进了圆环调和分析方法,提出了两种便于并行实现的改进算法,极大地提高了球面调和分析处理的效率,为高分辨率数据的球谐分析提供了工具。