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卫星重力梯度恢复地球重力场的频谱分析 被引量:7
1
作者 蔡林 周泽兵 +2 位作者 祝竺 高防 许厚泽 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期1565-1571,共7页
根据仪器功率谱密度和重力位系数阶方差的定义,本文建立了卫星重力梯度测量噪声功率谱密度与重力场模型的误差阶方差的直接对应关系,并基于此讨论了重力梯度测量精度、卫星轨道高度以及运行时间对地球重力场恢复精度的影响.相比于传统... 根据仪器功率谱密度和重力位系数阶方差的定义,本文建立了卫星重力梯度测量噪声功率谱密度与重力场模型的误差阶方差的直接对应关系,并基于此讨论了重力梯度测量精度、卫星轨道高度以及运行时间对地球重力场恢复精度的影响.相比于传统的基于最小二乘法评估卫星载荷噪声对地球重力场恢复精度的影响而言,本文提出的方法简单、直接,有助于快速设计和确定卫星重力测量计划的有关参数. 展开更多
关键词 卫星重力梯度测量 地球重力 频谱分析
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基于GRACE Follow-On卫星重力梯度法精确反演地球重力场 被引量:8
2
作者 郑伟 许厚泽 +1 位作者 钟敏 员美娟 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期1415-1423,共9页
由于GRACE Follow-On双星系统等效于基线长为星间距离的一维水平重力梯度仪,因此本文基于GRACE Follow—On卫星重力梯度法开展了精确和快速反演下一代地球重力场的可行性论证研究.研究结果表明:第一,基于GRACE Follow-On卫星重力梯... 由于GRACE Follow-On双星系统等效于基线长为星间距离的一维水平重力梯度仪,因此本文基于GRACE Follow—On卫星重力梯度法开展了精确和快速反演下一代地球重力场的可行性论证研究.研究结果表明:第一,基于GRACE Follow-On卫星重力梯度法(GFO-SGGM),利用卫星轨道参数(轨道高度250km、星间距离50km、轨道倾角89°、轨道离心率0.001)、关键载荷测量精度(星间距离10^-6m、星间速度10^-7m·s^-1、星间加速度10^-10 m·s^-2、轨道位置10^-3m、轨道速度10^-6m·s^-1、非保守力10^-11 m·s^-2)、观测时间30天和采样间隔10s反演了120阶地球重力场,在120阶处累计大地水准面精度为9.331×10^-4m.第二,在120阶内,利用将来GRACE Follow—On双星反演地球重力场精度较现有GRACE双星平均提高61倍,因此GRACE Follow-On卫星重力梯度法是进一步提高地球重力场反演精度的优选方法.第三,下一代GRACE Follow—On计划较当前GRACE计划的优点如下:轨道高度更低(200-300km)、载荷精度更高(10^-7~10^-9m·s^-1)和星间距离更短(50--100km). 展开更多
关键词 GRACE Follow-On 卫星重力梯度 一维水平梯度 卫星重力反演 地球重力
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基于小波收缩阈值降噪的卫星重力梯度数据粗差探测方法 被引量:7
3
作者 吴云龙 罗志才 +1 位作者 李辉 钟波 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2010年第4期55-58,共4页
基于小波分析理论,提出小波收缩阈值降噪对重力梯度测量数据的粗差探测方法,模拟生成含有白噪声和粗差的重力梯度数据,并进行粗差探测的试算和分析。模拟试算结果表明,此方法用于重力梯度测量数据的粗差探测可达到97%的成功率。
关键词 卫星重力梯度 粗差探测 小波收缩 阈值 HAAR小波
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卫星重力梯度观测数据L1级构建方法 被引量:7
4
作者 吴云龙 郭泽华 +1 位作者 肖云 马林 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期4437-4448,共12页
高精度重力梯度观测数据L1级构建的系统方法是推进我国自主重力卫星任务重要的基础数据处理技术.本文以GOCE卫星L1级数据预处理技术和关键载荷原始数据为参考,面向我国发展的梯度测量卫星的任务需要,系统研究并初步实现了卫星重力梯度... 高精度重力梯度观测数据L1级构建的系统方法是推进我国自主重力卫星任务重要的基础数据处理技术.本文以GOCE卫星L1级数据预处理技术和关键载荷原始数据为参考,面向我国发展的梯度测量卫星的任务需要,系统研究并初步实现了卫星重力梯度观测数据L1级构建方法,主要包括加速度计电压数据转换、多星敏感器联合姿态数据的角速度重建、卫星重力梯度分量构建等技术内容.计算结果表明,加速度计超灵敏轴精度为10^(-10)~10^(-11) m·s^(-2)·Hz^(-1/2),达到重力梯度仪设计精度要求;多星敏感器联合解算最佳姿态角速度w y、w z在10~100 mHz内精度约提升1个量级,其精度约达到10^(-5) rad·s^(-1)·Hz^(-1/2)量级,能够有效抑制低精度角速度分量在坐标系转换中导致的噪声传播;基于维纳滤波方法恢复的角速度在5~100 mHz频段内的平方根功率谱密度提升了(5.21~6.56)×10^(-11) rad·s^(-1)·Hz^(-1/2),显示了基于高精度角速度解算重力梯度分量的必要性;构建重力梯度各分量计算值与全球重力场和海洋环流探测器(GOCE)官方公布的重力梯度分量精度相当,其梯度张量的迹在20~100 mHz频段范围内约为10 mE·Hz^(-1/2),验证了本文构建方法的有效性.研究工作可为下一步我国推进实施民用重力梯度测量卫星任务提供自主的原始数据处理技术支撑与储备. 展开更多
关键词 卫星重力梯度 预处理 星敏感器 角速度重建 重力梯度数据构建
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卫星重力梯度数据粗差探测方法的比较研究 被引量:5
5
作者 吴云龙 罗志才 +1 位作者 李辉 邹正波 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2011年第1期78-82,共5页
比较研究了卫星重力梯度数据粗差探测的阈值法、Grubbs检验、Dixon检验和小波分析法及组合方法。基于卫星重力梯度测量粗差的来源和特征,模拟生成了重力梯度数据的粗差,利用上述粗差探测方法模拟计算的结果表明:联合Dixon检验和小波分... 比较研究了卫星重力梯度数据粗差探测的阈值法、Grubbs检验、Dixon检验和小波分析法及组合方法。基于卫星重力梯度测量粗差的来源和特征,模拟生成了重力梯度数据的粗差,利用上述粗差探测方法模拟计算的结果表明:联合Dixon检验和小波分析的组合法最有效。 展开更多
关键词 卫星重力梯度 粗差探测 统计检验 小波分析 组合法
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卫星重力梯度数据的归算与格网化处理 被引量:4
6
作者 钟波 刘华亮 +1 位作者 罗志才 李振海 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2011年第3期79-84,共6页
给出引力梯度数据归算的二阶径向改正公式,计算结果表明选用高精度参考重力场模型可以有效控制归算误差的影响。比较加权平均法、Shepard曲面拟合法和最小二乘配置法用于卫星重力梯度数据格网化处理的精度和适用性,采用不同噪声背景的... 给出引力梯度数据归算的二阶径向改正公式,计算结果表明选用高精度参考重力场模型可以有效控制归算误差的影响。比较加权平均法、Shepard曲面拟合法和最小二乘配置法用于卫星重力梯度数据格网化处理的精度和适用性,采用不同噪声背景的径向引力梯度数据进行格网化处理,计算结果表明:最小二乘配置法相比加权平均法和Shepard曲面拟合法具有明显优势,其格网化精度可满足高精度重力场恢复的需要,建议在实际计算中采用最小二乘配置法进行格网化处理。 展开更多
关键词 卫星重力梯度 数据归算 球面格网化 加权平均 最小二乘配置(LSC)
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卫星重力梯度恢复地球重力场的时域法研究 被引量:2
7
作者 邹正波 罗志才 +2 位作者 邢乐林 吴云龙 李辉 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2007年第3期44-49,共6页
由于卫星重力梯度技术能够有效补偿重力场信号随卫星高度增加快速衰减的影响,因此GOCE卫星的发射使得利用重力梯度测量数据恢复高精度重力场模型成为可能。以轨道摄动理论为基础,利用时域最小二乘法,分析重力梯度卫星的轨道高度、轨道... 由于卫星重力梯度技术能够有效补偿重力场信号随卫星高度增加快速衰减的影响,因此GOCE卫星的发射使得利用重力梯度测量数据恢复高精度重力场模型成为可能。以轨道摄动理论为基础,利用时域最小二乘法,分析重力梯度卫星的轨道高度、轨道倾角、卫星寿命(数据长度)、重力梯度测量精度以及数据采样频率等对其恢复地球重力场误差的影响。结果表明:时域最小二乘法适合于卫星重力梯度测量的误差分析和方案设计。 展开更多
关键词 GOCE卫星 地球重力 卫星重力梯度 时域最小二乘法 误差分析
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基于原子干涉测量技术的卫星重力梯度测量 被引量:7
8
作者 翟振和 吴富梅 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2007年第2期5-6,36,共3页
原子干涉测量技术的发展促进了重力梯度仪技术的发展,使得在测量地球重力场方面有了新的方法,从而能够获得更高分辨率和精度的重力场信息。介绍原子干涉测量技术的基本原理和发展现状,对利用原子干涉重力梯度仪进行卫星重力测量的优势... 原子干涉测量技术的发展促进了重力梯度仪技术的发展,使得在测量地球重力场方面有了新的方法,从而能够获得更高分辨率和精度的重力场信息。介绍原子干涉测量技术的基本原理和发展现状,对利用原子干涉重力梯度仪进行卫星重力测量的优势和可行性进行分析。 展开更多
关键词 原子干涉测量技术 原子干涉重力梯度 卫星重力梯度测量
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卫星重力梯度测量在海洋科学中的应用分析 被引量:3
9
作者 高春春 陆洋 史红岭 《海洋测绘》 2012年第5期77-81,共5页
简述了卫星重力梯度测量技术的基本原理和GOCE数据特点;基于三个不同的重力场模型,采用不同阶次,联合卫星测高平均海面高模型分别推算出全球海面地形,并对结果作了比较分析;探讨了卫星重力梯度测量技术在海洋科学各相关领域的具体应用前... 简述了卫星重力梯度测量技术的基本原理和GOCE数据特点;基于三个不同的重力场模型,采用不同阶次,联合卫星测高平均海面高模型分别推算出全球海面地形,并对结果作了比较分析;探讨了卫星重力梯度测量技术在海洋科学各相关领域的具体应用前景,指出卫星重力梯度测量技术的发展将为海洋科学发展带来巨大的变化。 展开更多
关键词 卫星重力梯度测量 卫星测高 海面地形 海洋科学 GOCE
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海量卫星重力梯度观测数据确定地球重力位模型的数值方法 被引量:1
10
作者 朱广彬 常晓涛 +2 位作者 邹贤才 徐新禹 王建强 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2011年第6期140-144,共5页
基于空域最小二乘法,对卫星重力梯度数据确定地球重力场中的Cholesky分解法、预条件共轭梯度法以及OpenMP并行算法3种数值方法进行比较与分析。研究表明,在计算机硬件资源有限的情况下,传统的Cholesky分解法已经无法满足求解要求;预条... 基于空域最小二乘法,对卫星重力梯度数据确定地球重力场中的Cholesky分解法、预条件共轭梯度法以及OpenMP并行算法3种数值方法进行比较与分析。研究表明,在计算机硬件资源有限的情况下,传统的Cholesky分解法已经无法满足求解要求;预条件共轭梯度法的求解效率较之Cholesky分解法有改进,但其以损失小量精度为代价;OpenMP并行算法在不损失求解精度的条件下,可提高求解的效率。 展开更多
关键词 卫星重力梯度 CHOLESKY分解 预条件共轭梯度 OpenMP并行算法 数据处理
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利用卫星重力梯度恢复局部地球重力场的研究进展 被引量:3
11
作者 高春春 陆洋 《海洋测绘》 2012年第1期71-75,共5页
简述了SGG数据恢复局部重力场的理论本质以及卫星重力梯度边值问题;详细介绍了当前国内外利用SGG进行局部重力场求解的研究进展,并将已有的求解方法总结归纳为三类:模型法、计算法和组合法,同时对各种方法的概念和研究现状作了详细介绍... 简述了SGG数据恢复局部重力场的理论本质以及卫星重力梯度边值问题;详细介绍了当前国内外利用SGG进行局部重力场求解的研究进展,并将已有的求解方法总结归纳为三类:模型法、计算法和组合法,同时对各种方法的概念和研究现状作了详细介绍;最后总结了SGG数据求解局部重力场的发展前景和思考建议。 展开更多
关键词 卫星重力梯度 局部重力 GOCE 重力梯度边值问题
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卫星平台扰动对星载原子干涉重力梯度仪测量影响分析 被引量:1
12
作者 祝竺 段小春 +1 位作者 廖鹤 赵艳彬 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期372-377,387,共7页
面向未来空间应用,分析了卫星平台扰动对星载原子干涉重力梯度仪测量噪声的影响。其中卫星平台平动自由度的干扰加速度导致梯度仪质心偏差和梯度仪基线长度变化,卫星平台转动自由度的干扰加速度带来拉曼激光方向偏离,引入额外的离心力... 面向未来空间应用,分析了卫星平台扰动对星载原子干涉重力梯度仪测量噪声的影响。其中卫星平台平动自由度的干扰加速度导致梯度仪质心偏差和梯度仪基线长度变化,卫星平台转动自由度的干扰加速度带来拉曼激光方向偏离,引入额外的离心力与科里奥利力。分析结果表明,对于卫星平动自由度,其干扰加速度贡献的原子干涉重力梯度仪测量噪声较小,可忽略不计;对于卫星转动自由度,可通过对卫星角运动的测量和补偿,将原子干涉重力梯度仪的测量噪声在0.1 Hz以下的测量频带内抑制到1 mE/Hz^(1/2)。所述研究将对未来原子干涉重力梯度仪的星载应用提供理论支撑。 展开更多
关键词 星载重力梯度 原子干涉 卫星重力梯度测量 卫星平台扰动
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基于卫星重力梯度数据的线质量调和分析
13
作者 吴星 张传定 +1 位作者 王凯 冯炜 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2010年第6期95-99,共5页
针对卫星重力梯度数据,推导了全球线质量模型的基本方程以及线质量调和分析的基本公式;研究了基于卫星重力梯度径向实数分量、水平复数分量和全张量3类情况下的线质量模型的方程及其最小二乘解,完整地给出了线质量调和分析公式。线质量... 针对卫星重力梯度数据,推导了全球线质量模型的基本方程以及线质量调和分析的基本公式;研究了基于卫星重力梯度径向实数分量、水平复数分量和全张量3类情况下的线质量模型的方程及其最小二乘解,完整地给出了线质量调和分析公式。线质量调和分析法具有点质量调和分析法的消除离散误差、可联合处理多类型数据等诸多优点,又因顾及了不同埋藏深度、有分频段的作用而优于点质量法。用模拟数值验证了线质量调和分析方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 卫星重力梯度 线质量模型 点质量模型 调和分析 地球重力
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基于非全张量卫星重力梯度数据的张量不变量法 被引量:11
14
作者 吴星 王凯 +1 位作者 冯炜 汪涛 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期966-976,共11页
在非全张量卫星重力梯度观测数据的处理过程中,由于卫星姿态角误差、梯度观测数据误差和非全张量观测等原因,重力梯度值从卫星重力梯度仪系转换到地固系后,精度损失严重.本文研究了张量不变量法以解决上述问题.首先在重力梯度张量不变... 在非全张量卫星重力梯度观测数据的处理过程中,由于卫星姿态角误差、梯度观测数据误差和非全张量观测等原因,重力梯度值从卫星重力梯度仪系转换到地固系后,精度损失严重.本文研究了张量不变量法以解决上述问题.首先在重力梯度张量不变量线性化的基础上,建立了基于卫星轨道面的不变量观测模型,完整地推导了两类重力梯度张量不变量的球近似和顾及地球扁率影响的球面边值问题的求解公式.针对GOCE卫星任务非全张量观测数据类型,分析了张量不变量的计算误差,结果表明,重力梯度观测误差在不变量的计算中并没有被放大.最后运用广义轮胎调和分析方法进行了模拟试验,数值试验证明,在卫星姿态误差较大时,处理张量不变量比处理张量分量更具优势,并且张量不变量法能有效地解决非全张量观测的问题. 展开更多
关键词 卫星重力梯度 张量不变量 地球重力 调和分析 GOCE
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基于地面重力的卫星重力梯度检校方法 被引量:4
15
作者 瞿庆亮 常晓涛 +3 位作者 朱广彬 于胜文 周苗 刘伟 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2590-2598,共9页
卫星重力梯度仪在轨检校是提高梯度模式重力卫星观测质量的关键.本文面向中国未来梯度模式重力卫星规划任务,研究提出一种基于地面重力的卫星在轨检校方法,该方法顾及卫星设计指标,从地面先验重力数据的精度、空间尺度以及卫星重力梯度... 卫星重力梯度仪在轨检校是提高梯度模式重力卫星观测质量的关键.本文面向中国未来梯度模式重力卫星规划任务,研究提出一种基于地面重力的卫星在轨检校方法,该方法顾及卫星设计指标,从地面先验重力数据的精度、空间尺度以及卫星重力梯度仪的观测噪声等卫星检校要素开展分析研究,成功实现地面数据与卫星观测数据的比对检校.研究结果表明,在12°×12°的地面检校区域内,利用精度优于1 mGal的地面重力观测数据即可实现噪声低于10 mE的重力梯度仪高精度在轨检校. 展开更多
关键词 卫星重力梯度 在轨检校 地面重力 向上延拓
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一种卫星重力梯度数据的ARMA最优滤波模型构建方法 被引量:3
16
作者 朱广彬 常晓涛 +1 位作者 付兴科 瞿庆亮 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期4729-4736,共8页
由于卫星重力梯度观测的有色噪声特性和海量观测特征,在利用直接法进行重力场模型的最小二乘求解时,观测值的协方差阵为超大型的非对角阵,这给数值求解带来了极大困难.本文提出了一种基于先验误差功率谱密度的最优ARMA滤波模型构建方法... 由于卫星重力梯度观测的有色噪声特性和海量观测特征,在利用直接法进行重力场模型的最小二乘求解时,观测值的协方差阵为超大型的非对角阵,这给数值求解带来了极大困难.本文提出了一种基于先验误差功率谱密度的最优ARMA滤波模型构建方法,结合法方程的分块求解策略,可实现对卫星重力梯度观测值的高效滤波处理.数值仿真结果表明,利用最优ARMA滤波器进行时域滤波后,法方程的态性得到了明显改善,重力梯度观测值中的有色噪声得到了有效的"白化"处理,大地水准面精度得到了显著提升. 展开更多
关键词 ARMA滤波 最优模型 卫星重力梯度 有色噪声 重力场模型
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扰动重力梯度张量单分量和组合分量最小二乘配置法模型的建立 被引量:7
17
作者 刘晓刚 吴晓平 王凯 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期1572-1580,共9页
建立了利用扰动重力梯度张量Tzz分量和Txx+Tyy、Tzz-Txx-Tyy组合分量确定地球重力场的调和分析法模型,进一步推导了扰动重力梯度张量对角线三分量的自协方差和互协方差函数的级数展开式,推导了单分量、组合分量与重力位系数之间协方差... 建立了利用扰动重力梯度张量Tzz分量和Txx+Tyy、Tzz-Txx-Tyy组合分量确定地球重力场的调和分析法模型,进一步推导了扰动重力梯度张量对角线三分量的自协方差和互协方差函数的级数展开式,推导了单分量、组合分量与重力位系数之间协方差函数的实用计算公式,给出了利用单分量和组合分量解算地球重力场模型的最小二乘配置法基本原理公式.结果表明,最小二乘配置法具有一定的抗差能力,随着观测数据误差的不断增大,其恢复的重力场模型有效阶次不断降低,精度也不断下降;Tzz-Txx-Tyy组合分量解算重力场模型的精度最高,其次为Tzz分量,Txx+Tyy组合分量最差. 展开更多
关键词 地球重力场模型 调和分析法 最小二乘配置法 卫星重力梯度 GOCE
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基于地球重力场模型的重力梯度测量数据外部校准 被引量:1
18
作者 吴云龙 李辉 +1 位作者 刘子维 万事成 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2010年第B11期10-13,26,共5页
基于多个现有地球重力场模型,研究了卫星重力梯度测量数据的外部校准方法。模拟数值计算结果表明:高精度高分辨率重力场模型能有效地应用于卫星重力梯度测量数据外部校准。
关键词 探测技术 卫星重力梯度 外部校准 地球重力场模型 数值模拟
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扰动重力梯度张量单分量和组合分量调和分析法模型的建立 被引量:1
19
作者 刘晓刚 张丽萍 +1 位作者 王俊 蒲亭汀 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2012年第5期103-107,112,共6页
推导了由扰动重力梯度张量单分量Tzz和组合分量Txx+Tyy、Tzz-Txx-Tyy反演地球重力场的调和分析法模型,测试了不同格网分辨率和含有不同噪声的扰动重力梯度数据对重力场模型解算结果精度的影响,验证了扰动重力梯度张量单分量和组合分量... 推导了由扰动重力梯度张量单分量Tzz和组合分量Txx+Tyy、Tzz-Txx-Tyy反演地球重力场的调和分析法模型,测试了不同格网分辨率和含有不同噪声的扰动重力梯度数据对重力场模型解算结果精度的影响,验证了扰动重力梯度张量单分量和组合分量调和分析法模型恢复地球重力场的有效性。实验结果表明,由于在模型解算时梯度数据的延拓和格网化误差以及平滑因子无法准确选定等问题的影响,使得调和分析法并不能100%地确定地球重力场;随着梯度数据中所含误差的不断增大,其确定的重力场模型有效阶次和精度呈不断下降的趋势;在确定重力场模型时,Tzz-Txx-Tyy的精度最高,其次为Tzz,Txx+Tyy最差。 展开更多
关键词 地球重力场模型 调和分析法 卫星重力梯度 球谐函数 GOCE
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GOCE卫星重力探测任务 被引量:8
20
作者 徐新禹 李建成 +2 位作者 邹贤才 范春波 禇永海 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2006年第4期49-55,共7页
通过分析利用卫星观测技术恢复地球重力场的现状与不足,论述了实施GOCE任务———地球重力场和稳态海洋环流实验的必要性;并阐述了GOCE任务的发展历史及现状、基本特点、组成部分、重力梯度测量原理、数据处理过程、误差特性,以及该任... 通过分析利用卫星观测技术恢复地球重力场的现状与不足,论述了实施GOCE任务———地球重力场和稳态海洋环流实验的必要性;并阐述了GOCE任务的发展历史及现状、基本特点、组成部分、重力梯度测量原理、数据处理过程、误差特性,以及该任务在固体地球物理学、大地测量学、海洋学、冰河学等地球物理相关科学领域中的应用。 展开更多
关键词 GOCE 卫星重力梯度测量 地球重力场恢复 SST 发展
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