本文關(guān)鍵詞：Stokes-Helmert方法確定大地水準(zhǔn)面的理論與實(shí)踐

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【摘要】：本文主要研究了Stokes-Helmert方法確定重力大地水準(zhǔn)面的理論與實(shí)踐。論文中所做的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)概括如下：1.詳細(xì)闡述了Stokes-Helmert邊值理論以及其線性化過程。建立了實(shí)際空間向Helmert空間轉(zhuǎn)化的關(guān)系�；贖elmert第二壓縮方法和平均密度壓縮模型,視大地水準(zhǔn)面為球面,以計(jì)算點(diǎn)向徑為半徑,將地形分為布格球殼和粗糙地形兩部分。推導(dǎo)了各部分地形在地面上和大地水準(zhǔn)面上的地形引力位、壓縮地形引力位、剩余地形引力位。針對粗糙地形剩余引力位,基于不同積分區(qū)域,給出了相應(yīng)區(qū)域的具體實(shí)用表達(dá)形式。推導(dǎo)給定了空間重力異常橢球改正計(jì)算公式,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。2.推導(dǎo)了各部分地形對于重力的直接影響和對于大地水準(zhǔn)面的間接影響計(jì)算公式,分析了影響因素。地形直接影響屬于短波,計(jì)算主要是由粗糙地形引起,因此精細(xì)地形數(shù)據(jù)是計(jì)算該項(xiàng)影響關(guān)鍵所在。地形對于大地水準(zhǔn)面的間接影響主要由布格球殼地形引起,因此主要是由計(jì)算點(diǎn)高程大小決定。初步分析了認(rèn)為以地殼平均密度近似實(shí)際地形密度,存在一定的偏差。接著,推導(dǎo)了地形對于重力的次要間接影響,建立了其與地形對于大地水準(zhǔn)面間接影響之間的關(guān)系,定量分析得出它對于重力的影響量值較小。詳細(xì)推導(dǎo)了地形對于垂線偏差的間接影響。3.研究分析了兩種方法向下延拓Helmert空間重力異常值。Poisson積分向下延拓,需要顧及較多因素,且又容易過度放大高頻噪聲。采用修正Poisson核函數(shù),雖可提高精度,但影響計(jì)算速度。應(yīng)用解析延拓計(jì)算g1項(xiàng),較為方便,快速,因此選用解析延拓更為合適。實(shí)驗(yàn)分析得出,選擇0.5°積分半徑,截?cái)嘀?60階,應(yīng)用解析延拓計(jì)算Helmert空間重力異常向下延拓的效果最佳。4.分析并確定建立Helmert空間重力異常格網(wǎng)的方法。間接法以均衡異�；蛘卟几癞惓檫^渡,逐步生成所需Helmert空間重力異常格網(wǎng)。本文區(qū)別于傳統(tǒng)方法,將平面近似Airy-Hesikanen均衡模型擴(kuò)展至球面近似模型,分析以球面均衡重力異常、球面布格異常等量為過渡,生成Helmert空間重力異常格網(wǎng)。由于Helmert空間異常是均衡模型一種特例,所以應(yīng)用直接法生成Helmert空間重力異常格網(wǎng)值也是恰當(dāng)?shù)�。�?jīng)比較分析認(rèn)為,直接法建立Helmert空間重力異常2.5'×2.5'分辨率格網(wǎng),受到模型參數(shù)影響小,且精度損失較小,相對較為便捷。5.研究分析提高獲取高精度高分辨地球重力場長波能力。由地球重力場模型計(jì)算的重力場元長波分量,在生成高精度格網(wǎng)中,因模型截?cái)嚯A次、波長和空間分辨率三者不匹配,容易產(chǎn)生高頻噪聲、頻率混疊等現(xiàn)象,污染長波。提出應(yīng)用樣條光滑或者低通濾波方式改善。經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析,認(rèn)為應(yīng)用樣條光滑可提高長波分量格網(wǎng)精度；低通濾波可改善已生成的高分辨格網(wǎng)精度,但需要選用恰當(dāng)?shù)臑V波參數(shù)。6.詳細(xì)研究了基于Helmert-Stokes理論確定大地水準(zhǔn)面的方法。針對大地水準(zhǔn)面的不同波長,提出了相應(yīng)的不同改進(jìn)方案。分析比較了多類修正Stokes核函數(shù)在大地水準(zhǔn)面建立中的作用,得出VK-Stokes核函數(shù)能夠達(dá)到相對較好效果,計(jì)算剩余大地水準(zhǔn)面差距中,不含有長波誤差。利用實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)8個一、二級GPS/水準(zhǔn)點(diǎn),檢測了各類計(jì)算改正量。結(jié)果顯示,在試驗(yàn)區(qū)確定的大地水準(zhǔn)面精度大約在±10cm左右。由此可見,應(yīng)用Helmert-Stokes方法能夠確定高精度、高分辨大地水準(zhǔn)面,可為將來建立1cm精度的重力大地水準(zhǔn)提供了技術(shù)準(zhǔn)備。
【關(guān)鍵詞】：Stokes-Helmert邊值問題 大地水準(zhǔn)面 地形引力位 布格球殼地形 粗糙地形 直接地形影響 間接地形影響 修正核函數(shù)
【學(xué)位授予單位】：解放軍信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P223.0
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 概述13-14
• 1.2 大地測量邊值問題的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.1 經(jīng)典大地測量邊值理論14-15
• 1.2.2 Stokes-Helmert大地邊值理論15-16
• 1.3 大地水準(zhǔn)面的研究進(jìn)展16-18
• 1.3.1 我國大地水準(zhǔn)面研究進(jìn)展17
• 1.3.2 國外大地水準(zhǔn)面研究進(jìn)展17-18
• 1.4 主要研究內(nèi)容和成果18-21
• 第二章 基本理論21-27
• 2.1 引言21
• 2.2 物理大地邊值問題21-23
• 2.2.1 第一大地邊值問題21-22
• 2.2.2 第二大地邊值問題22
• 2.2.3 第三大地邊值問題22-23
• 2.3 經(jīng)典邊值理論23-26
• 2.3.1 Stokes理論23-24
• 2.3.2 Molodensky理論24-25
• 2.3.3 Hotine理論25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 STOKES-HELMERT大地邊值問題27-55
• 3.1 引言27-28
• 3.2 位理論28-36
• 3.2.1 重力位29-30
• 3.2.2 引力位30-32
• 3.2.3 正常重力位32-34
• 3.2.4 擾動位34-36
• 3.3 邊值問題及其線性化邊值條件36-39
• 3.4 地形引力位、壓縮地形引力位和剩余地形引力位39-48
• 3.4.1 密度壓縮模型39-40
• 3.4.2 地形引力位及其變化40-45
• 3.4.3 大地水準(zhǔn)面上地形引力位及其變化45-48
• 3.5 橢球改正問題48-54
• 3.5.1 本文橢球改正49-52
• 3.5.2 Moritz橢球改正52-53
• 3.5.3 Martinec和Grafarend橢球改正53
• 3.5.4 算例與分析53-54
• 3.6 本章小結(jié)54-55
• 第四章 地形影響55-81
• 4.1 引言55-56
• 4.2 常用坐標(biāo)系56-60
• 4.2.1 大地坐標(biāo)系57-58
• 4.2.2 球坐標(biāo)系58-59
• 4.2.3 局部指北坐標(biāo)系59
• 4.2.4 旋轉(zhuǎn)橢球坐標(biāo)系59-60
• 4.3 地形對重力的直接影響60-69
• 4.3.1 經(jīng)典公式60-61
• 4.3.2 Sjoberg公式61-62
• 4.3.3 本文公式62-64
• 4.3.4 CRUST2.0和CRUST1.064-65
• 4.3.5 算例與分析65-69
• 4.3.6 小結(jié)69
• 4.4 地形對大地水準(zhǔn)面的間接影響69-76
• 4.4.1 平面公式70
• 4.4.2 Sjoberg公式70-71
• 4.4.3 本文公式71-73
• 4.4.4 算例與分析73-75
• 4.4.5 小結(jié)75-76
• 4.5 地形對于重力的次要間接影響76-77
• 4.6 地形對于垂線偏差間接影響77-79
• 4.7 地形對于高程異常間接影響79-80
• 4.8 本章小結(jié)80-81
• 第五章 HELMERT空間異常向下延拓問題81-99
• 5.1 引言81-82
• 5.2 Poisson積分向下延拓82-84
• 5.3 離散化84-90
• 5.3.1 修正Poisson核函數(shù)84-87
• 5.3.2 近區(qū)離散化87-88
• 5.3.3 遠(yuǎn)區(qū)貢獻(xiàn)88-90
• 5.3.4 Jacobi迭代計(jì)算90
• 5.4 解析延拓90-91
• 5.5 計(jì)算與分析91-98
• 5.6 本章小結(jié)98-99
• 第六章 HELMERT空間重力異常格網(wǎng)化99-127
• 6.1 前言99-100
• 6.2 數(shù)據(jù)格網(wǎng)化方法100-102
• 6.2.1 普通Kriging格網(wǎng)化方法100-101
• 6.2.2 反距離加權(quán)插值方法101
• 6.2.3 雙二次多項(xiàng)式插值101-102
• 6.3 低通濾波和樣條平滑102-111
• 6.3.1 階次、波長以及分辨率關(guān)系102-103
• 6.3.2 場元譜敏感度103-104
• 6.3.3 低通濾波104-106
• 6.3.4 樣條光滑106-107
• 6.3.5 重力場元模型值107-108
• 6.3.6 算例與分析108-110
• 6.3.7 小結(jié)110-111
• 6.4 AIRY-Hesikanen均衡模型111-120
• 6.4.1 平面近似Airy-Hesikanen均衡模型111-113
• 6.4.2 球面近似Airy-Hesikanen均衡模型113-115
• 6.4.3 算例與分析115-120
• 6.5 Helmert空間重力異常格網(wǎng)值構(gòu)制方法120-126
• 6.5.1 間接法120-122
• 6.5.2 直接法122-123
• 6.5.3 算例與分析123-126
• 6.6 本章小結(jié)126-127
• 第七章 STOKES-HELMERT方法確定大地水準(zhǔn)面127-153
• 7.1 引言127-129
• 7.2 大地水準(zhǔn)面長波129-135
• 7.2.1 地球重力場模型129-132
• 7.2.2 地球重力場模型精度評定132-134
• 7.2.3 大地水準(zhǔn)面長波134-135
• 7.3 修正Stokes核函數(shù)135-138
• 7.3.1 標(biāo)準(zhǔn)Stokes核函數(shù)135-136
• 7.3.2 WG-Stokes核函數(shù)136
• 7.3.3 VK-Stokes核函數(shù)136-137
• 7.3.4 Meissel-Stokes核函數(shù)137-138
• 7.4 近區(qū)大地水準(zhǔn)面差距138-143
• 7.4.1 近區(qū)Helmert剩余大地水準(zhǔn)面139-140
• 7.4.2 應(yīng)用修正核函數(shù)140
• 7.4.3 計(jì)算分析140-143
• 7.5 遠(yuǎn)區(qū)效應(yīng)143-144
• 7.6 數(shù)值計(jì)算與分析144-152
• 7.7 本章小結(jié)152-153
• 第八章 總結(jié)與展望153-155
• 8.1 主要研究成果總結(jié)153-154
• 8.2 未來工作展望154-155
• 致謝155-157
• 參考文獻(xiàn)157-167
• 作者簡歷167-168

【相似文獻(xiàn)】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 榮敏;Stokes-Helmert方法確定大地水準(zhǔn)面的理論與實(shí)踐[D];解放軍信息工程大學(xué);2015年

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本文編號：734558