海域航空重力测量数据精细化处理的理论方法研究

High-precision marine gravity field information is the necessary data of the precise initializing position of the submarine-based strategic weapons and the flight trajectory calculation and design, also is the important basic data of the investigation of marine resources, space technology development and application of earth science research. Airborne gravity survey on the sea is an important means to detect the marine gravity field information, also is the focus in the field of present hydrographic surveying and charting.The refined processing of the airborne gravity data on the sea is in the phase of research and development, and the keystone and difficult problems are still unsolved.Starting from the airborne gravimetry raw data on the sea, the dynamic effects correction, digital filtering algorithms, error analysis process and the downward continuation technology are systematically studied.The theory and algorithm system of the refinded processing of the airborne gravity on the sea is established through theory derivation, simulation analysis and experimental verification. The research results could provid the theretical foundation for constituting standard for processing airborne gravity on the sea, and technical support for eatablishinng the system of operations of airborne gravimetry on the sea, which has important research value and obvious military benefits.

高精度海洋重力场信息是潜基战略武器发射初始化定位和飞行弹道精确计算与设计的必备资料，也是海洋资源开发、空间技术发展和地球科学研究等多个应用领域的重要基础数据。海域航空重力测量是探测海洋重力场信息的重要手段，也是当今海洋测绘领域研究的热点。数据的精细化处理等问题在国际上仍处于研究阶段，还有一些重点和难点问题有待进一步解决。本项目从海域航空重力测量的原始数据出发，重点开展动态效应改正、数字滤波算法、误差分析处理和向下延拓技术等方面的研究工作，通过理论推导、仿真分析和试验验证等方法，构建航空重力数据精细化处理的理论和算法体系，为制定海域航空重力测量作业标准提供理论基础，为建立海域航空重力测量作业体系提供技术支撑，具有重要的研究价值和明显的军事效益。

海洋重力观测信息是精化海域大地水准面，实现全球高程基准统一必不可少的基础资料，也是保障航天飞行器精密定轨、潜地战略导弹精确制导和潜器水下匹配导航不可或缺的关键要件。航空重力测量是获取海洋重力场信息的重要手段。瞄准我国军民融合海洋环境探测的应用需求，突破了海域航空重力测量数据精细化处理的一系列理论与技术难题，构建了海域航空重力测量技术体系。.1.纠正了我国《航空重力测量作业规范》使用的厄特弗斯改正公式的引用错误，论证了统一使用严密公式的必要性；证明了当前国际上推荐使用的三种重力平台倾斜改正模型的等价性，推出了水平加速度重力改正的严密公式；确定了海域航空重力测量有效信息的频谱窗口，解决了滤波器设计的参数匹配问题。该成果为精确提取测线重力信息提供了理论依据，为制定航空重力测量作业标准提供了技术支撑。.2.提出了利用外部参考场的多航次系统差调整算法和基于窗口移动中误差模型的粗差探测技术；突破了单航次系统误差只在平差中补偿的传统思路，构建了基于误差验后补偿理论的两步处理模型；建立了L&R S型重力仪CC效应改正系数修正模型，形成了一套完整的涵盖平差前、平差中和平差后不同阶段分步补偿的海空重力测量误差处理技术体系；设计了基于Akaike信息量准则优选通用表达式的方案，构建了补偿动态效应剩余影响的优化模型。该成果为测量数据精细化处理提供了理论依据，为获取满足军民融合应用需求的高精度测量成果提供了技术支撑。.3. 针对海域航空重力向下延拓在数学上固有的不适定问题，提出了基于截断奇异值正则化的海域航空重力向下延拓方法，从海域重力信息的多源特性、航空重力测量信号的频谱构成以及位场向上与向下延拓的边值关联等三个角度出发，相应构建了延拓改正数法、频谱带限法和基于向上延拓的最小二乘解析法等三种非求逆稳健向下延拓模型，解决了海域航空重力向下延拓技术难以满足工程化应用的难题，为完善海域航空重力测量的作业标准和作业体系提供了技术支撑。