一种改进的航空重力测量数据处理方法

汪海洪; 宁津生; 罗志才

doi:10.13203/j.whugis20160242

一种改进的航空重力测量数据处理方法

doi: 10.13203/j.whugis20160242

汪海洪^1,2,
宁津生^1,2,
罗志才^1,2

1.
武汉大学测绘学院, 湖北武汉, 430079;
2.
武汉大学地球空间环境与大地测量教育部重点实验室, 湖北武汉, 430079

基金项目: 国家自然科学基金(41174062,41131067);国家973计划(2013CB733302);测绘地理信息公益性行业科研专项(201512002)。

详细信息

作者简介:
汪海洪,博士,副教授,主要从事物理大地测量和卫星测高的理论与方法研究。hhwang@sgg.whu.edu.cn

中图分类号: P223

An Modified Method for Airborne Gravimetry Data Processing

1.
School of Geodesy and Geomatics, Wuhan University, Wuhan 430079, China;
2.
Key Laboratory of Geospace Environment and Geodesy, Ministry of Education, Wuhan 430079, China

Funds: The National Natural Science Foundation of China, Nos.41174062, 41131067; the Project of China, No.2013CB733302; the Special Fund for Surveying, Mapping and Geoinformation Scientific Research in the Public Interest, No.201512002.

摘要: 目前的航空标量重力测量系统主要是在当地坐标系下求解重力垂向分量,该方法涉及厄特弗斯改正,却没有考虑垂线偏差的影响。改进方法在准惯性坐标系下求解重力观测量,给出了一个计算重力值的改进公式,避免了经典方法中的近似处理,从理论上完善了航空重力测量数据处理方法。实例验证了改进方法的正确性,并显示经典方法中的近似处理在实验区域内产生了亚mGal级的误差,这个误差在利用1/60 s以下的截断频率进行低通滤波后基本可以忽略。除了理论上对经典方法的改进,改进方法还提供了确定扰动重力水平分量的公式,经过细致的数据处理后其精度可达mGal级。
- 航空重力测量 /
- 厄特弗斯改正 /
- 准惯性坐标系 /
- 垂线偏差
Abstract: At present, Vertical components gravity is measured and solved in a local frame with the E tv s correction in airborne scalar gravimetry systems. The classic method ignores the vertical deflection effect. In this study, an improved formula is presented and the gravity measurement problem is solved in a quasi-inertial frame. The modified method improves the classical formulas for scalar systems theoretically, avoiding computing Eötvös and other approximations. The method was validated using a numerical test. The results show that the unnecessary approximations found in the traditional method will cause sub-mGal level errors. However, these errors can become almost negligible after applying a low-pass fillter with cut-off frequency at less than 1/60 s. In addition to this theoretical advantage, the modified method can acquire mGal-level horizontal gravity estimates through a precise data processing.
- airborne gravimetry /
- Eö /
- tvö /
- s correction

[1]	Forsberg R,Olesen A V, Keller K, et al. Airborne Gravity and Geoid Surveys in the Arctic and Baltic Seas[C]. Proceedings of the International Symposium on Kinematic Systems in Geodesy, Geomatics and Navigation, Banff, Canada, 2001
[2]	Olesen A V. Improved Airborne Scalar Gravimetry for Regional Gravity Filed Mapping and Geoid Determination[D]. Copenhagen:National Survey and Cadastre of Denmark, 2002
[3]	Xia Zheren, Shi Pan, Sun Zhongmiao, et al. Chinese Airborne Gravimetry System CHAGS[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 2004, 33(3):216-220(夏哲仁,石磐,孙中苗,等. 航空重力测量系统CHAGS[J]. 测绘学报,2004,33(3):216-220)
[4]	Hwang C W, Shiao Y S, Shih H C, et al. Geodetic and Geophysical Results from a Taiwan Airborne Gravity Survey:Data Reduction and Accuracy Assessment[J]. J Geophy Res, 2007, doi: 10.1029/2005JB004220
[5]	Sun Zhongmiao, Xia Zheren, Wang Xingtao. Determining Accuracy of Local Geoid Determined from Airborne Gravity Data[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2007, 32(8):692-695(孙中苗,夏哲仁,王兴涛. 利用航空重力确定局部大地水准面的精度分析[J]. 武汉大学学报·信息科学版,2007,32(8):692-695)
[6]	Shi Pan, Sun Zhongmiao, Xiao Yun. Calculation and Spectra Analysis of Horizontal Acceleration Corrections(HACC) for Airborne Gravimetry[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2001, 26(6):549-554(石磐,孙中苗,肖云. 航空重力测量中水平加速度改正的计算与频域分析[J]. 武汉大学学报·信息科学版,2001,26(6):549-554)
[7]	Xiao Yun, Xia Zheren. Determination of Moving-base Acceleration in Airborne Gravimetry[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2003,46(1):62-67(肖云,夏哲仁. 航空重力测量中载体运动加速度的确定[J]. 地球物理学报,2003,46(1):62-67)
[8]	Liang Xinghui, Liu Lintao, Yu Shengjie. The Application of B-spline Least Squares in Determining Moving-base Acceleration for Airborne Vector Gravimetry[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2009, 34(8):979-982(梁星辉,柳林涛,于胜杰. 利用B样条确定航空重力载体加速度的方法研究[J]. 武汉大学学报·信息科学版,2009, 34(8):979-982)
[9]	Sun Zhongmiao, Xia Zheren, Li Yingchun. Cross-coupling Correction for Lacoste & Romberg Airborne Gravimeter[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2006, 31(10):883-886(孙中苗,夏哲仁,李迎春. Lacoste & Romberg航空重力仪的交叉耦合改正[J]. 武汉大学学报·信息科学版,2006, 31(10):883-886)
[10]	Thompson L G D, Lacoste L J B. Arial Gravity Measurements[J]. Journal of Geophysical Research, 1960,65(1):305-322
[11]	Harlan R B. Eotvos Correction for Airborne Gravimetry[J]. Journal of Geophysical Research, 1968, 73(14):4675-4679
[12]	Sun Zhongmiao. Calculation and Error Analysis of Eötvös Corrections for Airborne Gravimetry[J]. Journal of the PLA Institute of Surveying and Mapping, 1999,16(1):5-9(孙中苗. 航空重力测量中厄特弗斯改正的计算与误差分析[J]. 解放军测绘学院学报,1999,16(1):5-9)
[13]	Wall R E. Airborne Gravimetry Errors Associated with Geoidal Undulations[J]. Journal of Geophysical Research, 1971, 76(29):7293-7295
[14]	Ouyang Yongzhong. On Key Technologies of Data Processing for Air-sea Gravity Surveys[D]. Wuhan:Wuhan University, 2013(欧阳永忠. 海空重力测量数据处理关键技术研究[D]. 武汉:武汉大学, 2013)
[15]	Brozena J M, Peters M F. An Airborne Gravity Study of Eastern North Carolina[J]. Geophysics, 1988, 53(2):245-253
[16]	Li X. An Exact Formula for the Tilt Correction in Scalar Airborne Gravimetry[J]. Journal of Applied Geodesy, 2011, 5(2):81-85
[17]	Li X.Examination of Two Major Approximations Used in the Scalar Airborne Gravimetric System-a Case Study Based on the LCR System[J]. Journal of Geodetic Science, 2013, 3(1):32-39
[18]	Jekeli C. Inertial Navigation Systems with Geodetic Applications[M]. Berlin:Walter de Gruyter, 2000
[19]	Pavlis N K, Holmes S A, Kenyon S C, et al. EGM2008:An Overview of Its Development and Evaluation[C]. IAG Int. Symp. GGEO, Chania, Crete, Greece, 2008
[20]	Li X, Jekeli C. Ground-vehicle INS/GPS Gravimetry[J]. Geophysics, 2008, 73(2):Ⅰ1-Ⅰ10
[21]	Li X.Strapdown INS/DGPS Airborne Gravimetry Tests in the Gulf of Mexico[J]. J Geod, 2011, 85(9):597-605

[1]	安文, 许江宁, 吴苗, 李峰. 垂线偏差对CHZ-Ⅱ重力仪稳定平台姿态精度的影响 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2021, 46(3): 381-387. doi: 10.13203/j.whugis20190093
[2]	马下平, 游为. 附加垂线偏差参数的地面常规网与GNSS基线网联合平差 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2017, 42(4): 550-557. doi: 10.13203/j.whugis20150040
[3]	朱永超, 万晓云, 于锦海. 引力和垂线偏差的非奇异公式 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2017, 42(12): 1854-1860. doi: 10.13203/j.whugis20150700
[4]	邢志斌, 李姗姗, 王伟, 范昊鹏. 利用垂线偏差计算高程异常差法方程的快速构建方法 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2016, 41(6): 778-783. doi: 10.13203/j.whugis20140491
[5]	黄谟涛, 宁津生, 欧阳永忠, 刘敏, 陆秀平, 翟国君, 邓凯亮. 海空重力测量平台倾斜改正模型等价性证明与验证 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2016, 41(6): 738-744. doi: 10.13203/j.whugis20140535
[6]	张胜军, 李建成, 褚永海, 孔祥雪. 基于Cryosat和Jason1GM数据的垂线偏差计算与分析 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2015, 40(8): 1012-1017. doi: 10.13203/j.whugis20130796
[7]	黄谟涛, 欧阳永忠, 刘敏, 翟国君, 邓凯亮. 海域航空重力测量数据向下延拓的实用方法 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2014, 39(10): 1147-1152.
[8]	孙玉, 常晓涛, 郭金运, 柯宝贵. SGM100i月球重力场特征分析 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2013, 38(1): 64-68.
[9]	黄谟涛, 欧阳永忠, 翟国君, 陆秀平. 海面与航空重力测量重复测线精度评估公式注记 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2013, 38(10): 1175-1177.
[10]	郭金运, 宋来勇, 常晓涛, 刘新. 数字天顶摄影仪确定垂线偏差及其精度分析 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2011, 36(9): 1085-1088.
[11]	金际航, 边少锋. 重力扰动对惯性导航系统的位置误差影响分析 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2010, 35(1): 30-32.
[12]	孙中苗, 翟振和. 航空重力测量数据的小波阈值滤波 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2009, 34(10): 1222-1225.
[13]	王虎彪, 王勇, 陆洋. 联合多种测高数据确定中国边缘海及全球海域的垂线偏差 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2007, 32(9): 770-773.
[14]	孙中苗, 夏哲仁, 李迎春. LaCoste & Romberg航空重力仪的交叉耦合改正 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2006, 31(10): 883-886.
[15]	孙凤华, 吴晓平, 张传定. 中国陆海任意点垂线偏差的快速确定及精度分析 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2005, 30(1): 42-46.
[16]	孙中苗, 夏哲仁, 肖云, 李迎春. 航空重力测量的偏心改正 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2003, 28(S1): 65-68.
[17]	石磐, 孙中苗, 肖云. 航空重力测量中水平加速度改正的计算与频域分析 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2001, 26(6): 549-554.
[18]	盛乐山. 附加垂线偏差和大气折光参数的三维网平差问题 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 1991, 16(4): 56-64.
[19]	李叶才. 海洋重力大地水准面的确定 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 1989, 14(2): 41-51.
[20]	管泽霖, 鄂栋臣. 按克林索求和计算大地水准面差距垂线偏差及重力异常 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 1986, 11(4): 75-82.

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一种改进的航空重力测量数据处理方法

doi: 10.13203/j.whugis20160242

作者简介:
汪海洪,博士,副教授,主要从事物理大地测量和卫星测高的理论与方法研究。hhwang@sgg.whu.edu.cn

An Modified Method for Airborne Gravimetry Data Processing

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一种改进的航空重力测量数据处理方法

doi: 10.13203/j.whugis20160242

1. 武汉大学测绘学院, 湖北武汉, 430079;

2. 武汉大学地球空间环境与大地测量教育部重点实验室, 湖北武汉, 430079

作者简介:
汪海洪,博士,副教授,主要从事物理大地测量和卫星测高的理论与方法研究。hhwang@sgg.whu.edu.cn

English Abstract

An Modified Method for Airborne Gravimetry Data Processing

1. School of Geodesy and Geomatics, Wuhan University, Wuhan 430079, China;

2. Key Laboratory of Geospace Environment and Geodesy, Ministry of Education, Wuhan 430079, China

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一种改进的航空重力测量数据处理方法

doi: 10.13203/j.whugis20160242

作者简介: 汪海洪,博士,副教授,主要从事物理大地测量和卫星测高的理论与方法研究。hhwang@sgg.whu.edu.cn

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一种改进的航空重力测量数据处理方法

doi: 10.13203/j.whugis20160242

1. 武汉大学测绘学院, 湖北 武汉, 430079; 2. 武汉大学地球空间环境与大地测量教育部重点实验室, 湖北 武汉, 430079

作者简介: 汪海洪,博士,副教授,主要从事物理大地测量和卫星测高的理论与方法研究。hhwang@sgg.whu.edu.cn

English Abstract

An Modified Method for Airborne Gravimetry Data Processing

1. School of Geodesy and Geomatics, Wuhan University, Wuhan 430079, China; 2. Key Laboratory of Geospace Environment and Geodesy, Ministry of Education, Wuhan 430079, China

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作者简介:
汪海洪,博士,副教授,主要从事物理大地测量和卫星测高的理论与方法研究。hhwang@sgg.whu.edu.cn

1. 武汉大学测绘学院, 湖北武汉, 430079;

2. 武汉大学地球空间环境与大地测量教育部重点实验室, 湖北武汉, 430079

作者简介:
汪海洪,博士,副教授,主要从事物理大地测量和卫星测高的理论与方法研究。hhwang@sgg.whu.edu.cn

1. School of Geodesy and Geomatics, Wuhan University, Wuhan 430079, China;

2. Key Laboratory of Geospace Environment and Geodesy, Ministry of Education, Wuhan 430079, China