联合航空矢量重力测量和卫星测高精化海岸带大地水准面

Coastal geoid refinement is one of the hotspots on earth gravity field research currently. Airborne vector gravimetry can provide seamless gravity along the coastal area, while satellite altimetry can get high-accuracy deflection of the vertical, both methods have their own advantages and compliments with each other. This projection aims at determining the coastal geoid with high high-accuracy and high-resolution, and has a systematic study upon theories and methods of the fusion of airborne vector gravimetry and satellite altimetry to refine the coastal geoid. The main contents are as follows: data pre-processing methods, such as noise estimation, datum uniform, data reduction, net adjustment, waveform retracking; using radial basis functions，the geoid can not only be determined by the vertical components, the horizontal components or all components of airborne vector gravity data respectively, it can also be refined by fusing airborne vector gravity data and satellite altimeter data. Relevant software with independent intellectual property rights will be developed, and applied to get a 5′×5′ high-accuracy geoid at Gulf of Mexiko. Moreover, this projection will provide theory basis, practical algorithms and software platform for coastal geoid refining, is of great scientific significant and practical value.

精化海岸带大地水准面是当前地球重力场研究的热点之一。航空矢量重力测量在陆海交界处可以提供无缝重力，卫星测高在开阔海域可以获取高精度的垂线偏差，在精化海岸带大地水准面方面各有所长并互为补充。项目以确定高精度高分辨率的海岸带大地水准面为目标，系统研究利用航空矢量重力测量及融合航空矢量重力测量和卫星测高确定大地水准面的理论与方法，主要内容包括：噪声估计、基准统一、数据归算、测线网平差、波形重定等预处理方法；采用径向基函数法，分别基于航空矢量重力测量数据的垂直分量、水平分量、三分量联合及融合航空矢量重力和卫星测高数据确定大地水准面；研制具有自主知识产权的相关软件系统，并应用于确定美国墨西哥湾5′×5′的高精度大地水准面。预期研究成果将为精化海岸带大地水准面提供理论基础、实用算法和软件平台，具有重要的科学意义和应用价值。

高精度的大地水准面模型对海岸带区域的经济建设和发展具有极大的促进作用。航空矢量重力测量与卫星测高技术都是高效获取地球中高频重力场信息的先进技术手段，可联合二者来精化海岸带大地水准面。本项目以航空矢量重力测量为技术支撑，深入研究了精化海岸带大地水准面中的关键技术问题。主要成果包括：（1）讨论了垂线偏差的确定方法并对其精度进行了分析；（2）研究了航空矢量重力测量水平分量观测值向下延拓的输入输出模型，分析了向上/向下延拓的远区影响，提出了带限地形在大地水准面上对航空重力观测值的间接影响的计算模型；（3）给出了精化大地水准面的点质量解法，讨论了RTM计算高程异常的积分法并对其精度进行了分析；（4）分析了MPI并行算法在普通服务器和超算上的计算效率；（5）改进了水准测量脚架和棱镜杆等设备。研究成果为我国发展航空矢量重力测量技术及精化海岸带大地水准面提供数据处理方法及原型软件系统。