高精度的海底地形圖在潛水器導(dǎo)航、災(zāi)害預(yù)警、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。本文基于海洋重力場(chǎng)和海底地形在一定波段內(nèi)高度相關(guān)的理論,對(duì)利用海洋重力數(shù)據(jù)反演海底地形的理論和方法進(jìn)行了深入研究。主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)概括如下:1、概述了利用衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)反演海洋重力場(chǎng)的基本方法,采用逆Vening Meinesz公式反演獲得了南中國(guó)海區(qū)域的重力異常,其精度與丹麥科技大學(xué)的DTU10重力模型相當(dāng);利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)基于海洋大地水準(zhǔn)面、重力異常、垂線偏差和球諧函數(shù)模型計(jì)算得到的垂直重力梯度異常進(jìn)行了比較和分析。2、以南太平洋某海域作為研究對(duì)象,對(duì)現(xiàn)今廣泛采用的ETOPO1、DTU10 BAT、GEBCO、GINA和SIO模型進(jìn)行了詳細(xì)的精度分析和評(píng)定,模型的長(zhǎng)波項(xiàng)精度分析表明,部分模型存在較為嚴(yán)重的系統(tǒng)性偏差。3、針對(duì)利用重力地質(zhì)法反演海底地形需要確定海底洋殼和海水之間密度差異常數(shù)的難題,提出了基于水深檢核點(diǎn)的迭代計(jì)算方法,有效提高了海底地形的反演精度。4、給出了重力數(shù)據(jù)和海底地形的相關(guān)關(guān)系,對(duì)比分析了未補(bǔ)償導(dǎo)納模型、Airy補(bǔ)償導(dǎo)納模型和撓曲補(bǔ)償導(dǎo)納模型,研究表明導(dǎo)納方法適用于15-200km波長(zhǎng)段的海底地形反演;給出了用于計(jì)算地形模型長(zhǎng)波項(xiàng)及消除高頻噪聲影響的低通和高通濾波器的頻域計(jì)算方法。5、給出了反演海底地形的Smith和Sandwell(SAS)方法,在15-120km波長(zhǎng)段采用抗差線性回歸技術(shù)獲得了比例因子;給出了基于垂直重力梯度異常反演海底地形的SAS計(jì)算公式,在20-200km波長(zhǎng)段通過(guò)離散的船測(cè)水深數(shù)據(jù)得到了比例因子;提出了利用殘余的船測(cè)水深計(jì)算模型短波項(xiàng)的方法,提高了水深模型精度。6、給出了反演海底地形的頻域最小二乘配置計(jì)算公式,采用十階多項(xiàng)式模型擬合了轉(zhuǎn)換函數(shù),因其基于重力異常和海底地形的隨機(jī)特性,對(duì)先驗(yàn)的地形模型有較高要求。7、給出了各種海底地形反演方法的實(shí)用流程圖和具體解算步驟。以麥哲倫海山鏈和南中國(guó)海作為研究對(duì)象,根據(jù)船測(cè)水深分布和地形條件劃分為不同海域開(kāi)展了反演計(jì)算,并對(duì)反演模型的精度、功率譜密度、不同水深層的地形反演效果、點(diǎn)位相對(duì)精度、粗差點(diǎn)分布等進(jìn)行了深入分析,表明試驗(yàn)區(qū)域海底地形反演的相對(duì)精度優(yōu)于6%。8、提出了基于抗差參數(shù)平差的綜合海深模型的計(jì)算方法。該方法賦予質(zhì)量較差的模型以較小的權(quán)值,減少了其對(duì)綜合模型的貢獻(xiàn),進(jìn)而改善了模型精度。
【學(xué)位單位】：解放軍信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：P223.39
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 衛(wèi)星測(cè)高技術(shù)的發(fā)展與歷史
    1.3 海底地形反演技術(shù)研究進(jìn)展
    1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第二章 衛(wèi)星測(cè)高反演海洋重力數(shù)據(jù)的原理與方法
    2.1 重力異常的計(jì)算
        2.1.1 計(jì)算垂線偏差
        2.1.2 采用逆Vening Meinesz公式恢復(fù)重力異常
    2.2 重力垂直梯度的計(jì)算
        2.2.1 正常部分的計(jì)算
        2.2.2 異常部分的計(jì)算
    2.3 算例分析
    2.4 本章小節(jié)
第三章 現(xiàn)有海底地形模型的比較和分析
    3.1 海底地形模型概述
    3.2 模型精度比較
    3.3 模型的長(zhǎng)波項(xiàng)精度比較
    3.4 模型頻譜分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 海底地形反演理論與方法
    4.1 重力地質(zhì)法
        4.1.1 基本原理
        4.1.2 確定密度差異常數(shù)的迭代算法
        4.1.3 確定密度差異常數(shù)的向下延拓算法
    4.2 導(dǎo)納函數(shù)法
        4.2.1 海底地形和重力異常的相關(guān)關(guān)系
        4.2.2 海底地形和重力異常的導(dǎo)納函數(shù)
        4.2.3 濾波器設(shè)計(jì)與模型分辨率
    4.3 SAS方法
    4.4 基于垂直重力梯度異常的頻域方法
    4.5 最小二乘配置法
    4.6 各種海底地形反演方法的比較
    4.7 本章小節(jié)
第五章 海底地形反演試驗(yàn)與分析
    5.1 試驗(yàn)區(qū)域和數(shù)據(jù)來(lái)源
    5.2 重力地質(zhì)法試驗(yàn)結(jié)果
    5.3 導(dǎo)納法試驗(yàn)結(jié)果
        5.3.1 未補(bǔ)償導(dǎo)納方法
        5.3.2 顧及撓曲補(bǔ)償?shù)膶?dǎo)納方法
    5.4 SAS法試驗(yàn)結(jié)果
    5.5 垂直重力梯度異常法試驗(yàn)結(jié)果
    5.6 最小二乘配置法試驗(yàn)結(jié)果
    5.7 各種反演方法的試驗(yàn)結(jié)果比較
    5.8 綜合模型的建立
        5.8.1 加權(quán)平均法
        5.8.2 自適應(yīng)平差法
    5.9 南中國(guó)海地形反演試驗(yàn)
    5.10 本章小節(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)歷
致謝

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