地理信息系统中一种改进的恢复地球重力场方法.ppt

一种改进的卫星重力测量数据处理一种改进的卫星重力测量数据处理方法方法-基线法基线法 概概 述述 地球重力场对于生活、生产、科学意义地球重力场对于生活、生产、科学意义1.地球重力场是地球的核心地球重力场是地球的核心2.地球重力场是地球内部密度和质量的反应器地球重力场是地球内部密度和质量的反应器3.地球重力场变化是地球内部物质重新分布的指针地球重力场变化是地球内部物质重新分布的指针 4.地球重力场是卫星轨道主要摄动力地球重力场是卫星轨道主要摄动力 5.地球重力场可以用于导航地球重力场可以用于导航地球重力场是地球上一种重要物质，一种重要的信息源地球重力场是地球上一种重要物质，一种重要的信息源地球重力场的测定手段地球重力场的测定手段地面重力测量海洋重力测量卫星测高技术卫星重力测量航空重力测量三个重力卫星计划三个重力卫星计划CHAMPGRACEGOCE国际上处理卫星重力测量数据方法国际上处理卫星重力测量数据方法 动力积分法动力积分法 能量法能量法 短弧边值法短弧边值法 空域法空域法 国内恢复地球重力场研究进展国内恢复地球重力场研究进展 卫星重力的特点、发展、关键技术研究卫星重力的特点、发展、关键技术研究用用CHAMP卫星数据恢复地球重力场研究卫星数据恢复地球重力场研究 动力积分法、加速度分析法、能量法动力积分法、加速度分析法、能量法用用GRACE卫星数据恢复地球重力场研究卫星数据恢复地球重力场研究 动力积分法、能量法动力积分法、能量法定轨方面的研究定轨方面的研究本文的切入点本文的切入点：在在用星间距离观测值求解地球重力场模型并用星间距离观测值求解地球重力场模型并同时改善轨道初始参数方法同时改善轨道初始参数方法方面的研究力度方面的研究力度还不够，本文以此为核心开展研究还不够，本文以此为核心开展研究。问题的提出：问题的提出：GRACE的星间距离测定精度优于的星间距离测定精度优于GPS距离测定距离测定精度。精度。？用星间距离观测值在解算地球重力场模型同用星间距离观测值在解算地球重力场模型同时改善轨道初值时改善轨道初值GPS定轨GRACE星间距离恢复地球重力场轨道初值地球重力场模型初始轨道参数的基线表示形式初始轨道参数的基线表示形式初始轨道参数直角坐标形式初始轨道参数直角坐标形式 GRACE_A(X,Y,Z,Vx,Vy,Vz) GRACE_B(X,Y,Z,Vx,Vy,Vz)初始轨道参数基线表示形式初始轨道参数基线表示形式P1P12(12个参数个参数)基线参数的意义基线参数的意义?基线参数定义P1： 基线中点到地球质心的距离基线中点到地球质心的距离P2： 基线中点的地心纬度基线中点的地心纬度P3： 基线中点的地心经度基线中点的地心经度P4： 基线中点速度在惯性系中基线中点速度在惯性系中X轴分量轴分量P5： 基线中点速度在惯性系中基线中点速度在惯性系中Y轴分量轴分量P6： 基线中点速度在惯性系中基线中点速度在惯性系中Z轴分量轴分量P7： 基线长度基线长度P8： 基线俯仰角基线俯仰角P9： 基线方位角基线方位角P10：基线长度变化率基线长度变化率P11：基线俯仰角变化率基线俯仰角变化率P12：基线方位角变化率基线方位角变化率描述基线中点描述基线中点描述基线矢量描述基线矢量P1地球地心P1P6P7P12为什么用基线参数为什么用基线参数?基线参数的敏感性分析基线参数的敏感性分析星间距离及其变率观测值对参数的敏感性分析方法:1.分析星间距离对于参数偏导数的量级2.比较法星间距离敏感性定量分析星间距离敏感性定量分析P1P6 : 描述基线中点参数，描述基线中点参数，星间距离观测值对于这些量不敏感星间距离观测值对于这些量不敏感P7P12 : 描述基线状态描述基线状态，星间距离观测值对于这些量可能敏感星间距离观测值对于这些量可能敏感P1: 描述卫星的高度，它影响卫星的速度描述卫星的高度，它影响卫星的速度 P8 : TransM_pitch 13597.991210937500000P9 : TransM_yaw 233.298660278320300P12 : TransM_yawrate 161.941055297851600P11 : TransM_pitchrate -44.394557952880860P10 : TransM_lengthrate -23.470464706420900P7 : TransM_length -9.520219564437866E-001P1 : TransM_rMIdpoint 3.806425374932587E-004星间距离对于参数偏导数的量级分析（距离）比较法分析（星间距离）最敏感最敏感p /P8 : TransMrangerate_pitch 48.931816101074220P12 : TransMrangerate_vyaw 1.963499069213867P10 : TransMrangerate_vrang -3.778734505176544E-001P11 : TransMrangerate_vpitch -3.300119936466217E-001P9 : TransMrangerate_yaw 1.100824587047100E-002P7 : TransMrangerate_range 4.257507971487939E-004P1 : TransMrangerate_rMIdpoint 9.540753126202617E-006星间速度对于参数偏导数的量级分析（距离变率）比较法分析（距离变率）最敏感最敏感p /敏感性分析结果敏感性分析结果星间距离变率对于基线星间距离变率对于基线参数敏感性参数敏感性: :在第一组参数中对在第一组参数中对P8最最为敏感为敏感在第二组参数中，对在第二组参数中，对P10最为敏感，最为敏感，P11次次之之 星间距离对于基线参数星间距离对于基线参数敏感性敏感性: :在第一组参数中在第一组参数中P8P8是最是最为敏感的参数为敏感的参数在第二组参数中，在第二组参数中，P11P11最为敏感，最为敏感，P10P10次之次之 基线参数的残差分析基线参数的残差分析目的目的: 用残差分析说明估计基线参数意义用残差分析说明估计基线参数意义轨道初值和加速度计参数估计前后的星间速度残差轨道初值和加速度计参数估计前后的星间速度残差 估计前估计后目的目的: 用残差分析说明估计基线参数意义用残差分析说明估计基线参数意义基线参数估计前后的星间速度残差基线参数估计前后的星间速度残差 估计前估计前标准差标准差:4.54 m/s 估计后估计后标准差标准差:1.93 m/s“基线法基线法”试验结果试验结果位系数阶误差位系数阶误差大地水准面累积误差大地水准面累积误差 “基线法基线法”应用应用- DQM2006S2 数据：数据： 2004年年68月中月中30天的星天的星间距离变率观测值间距离变率观测值 积分弧长：积分弧长：24小时小时 初始地球重力场模型：初始地球重力场模型：EGM96 估计参数：估计参数：重力场模型系数、加速度重力场模型系数、加速度计参数、基线参数计参数、基线参数 重力场模型系数阶数：重力场模型系数阶数：100阶次阶次 重力场模型命名：重力场模型命名：DQM2006S2基本情况基本情况:模型模型DQM2006S2的精度分析的精度分析各个模型与参考模型位系数的差值的阶方差（各个模型与参考模型位系数的差值的阶方差（a）和大地水准面累积误差（和大地水准面累积误差（b）EigenCHAMP03SDQM2006S2GGM01S谢谢 谢！谢！