《聯合GOCE和GRACE觀測數據確定高精度衛星重力場模型的研究》是依託武漢大學，由鐘波擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：聯合GOCE和GRACE觀測數據確定高精度衛星重力場模型的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：鐘波
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
GOCE和GRACE任務在確定地球重力場方面各有所長並互為補充，為了充分發揮它們各自在恢復重力場中的優勢，聯合GOCE和GRACE觀測數據確定優於100km空間解析度、厘米級精度的衛星重力場模型，是當前地球重力場研究的前沿和熱點問題。本項目針對GOCE和GRACE觀測數據的聯合處理問題，系統研究多種衛星重力數據融合處理的理論與方法，主要內容包括：衛星重力數據的基準統一與最優融合模式、衛星重力數據的聯合平差模型與高效嚴密解法、多界面衛星重力數據的頻譜組合模型與實用算法；研製具有自主智慧財產權的衛星重力數據融合處理軟體系統，並套用於聯合GOCE和GRACE同期觀測數據確定200階次的高精度衛星重力場模型。預期研究成果不僅為新一代衛星重力測量數據的融合處理提供理論基礎、實用算法和軟體平台，同時也將為未來我國自主的重力衛星數據處理提供技術支持和有關套用保障，具有重要的科學意義和套用價值。
結題摘要
GOCE和GRACE衛星重力數據具有不同的觀測精度並反映了重力場不同的頻譜特性，聯合這兩類觀測數據可確定高精度高階次的衛星重力場模型。本項目針對GOCE和GRACE數據的聯合處理問題，系統研究多種衛星重力數據融合處理的理論與方法，研製具有自主智慧財產權的衛星重力數據融合處理軟體，並套用於確定高精度GOCE和GRACE聯合重力場模型。項目主要研究工作及成果包括：（1）研究了衛星重力梯度數據的粗差探測、外部校準和有色噪聲濾波等預處理方法，可為衛星重力場模型反演提供高質量的衛星重力梯度數據。（2）建立了最小二乘法直接求解高階次重力場模型的OpenMP並行算法，實現了高階稠密對稱正定矩陣的MPI並行求逆算法，提高了衛星重力場反演的效率。（3）基於赫爾默特方差分量估計，論證了附加權比聯合反演目標函式的合理性，提出了聯合處理的序貫算法。（4）研究了GOCE SST-HL重力場反演的加速度法，提出了抑制衛星加速度高頻誤差的去相關濾波方法和數據處理方案。（5）研究了GOCE SGG重力場反演的不變數最小二乘法和空域最小二乘法的嚴密解算模型，給出了有色噪聲濾波和病態法方程正則化等關鍵問題的解決方案。（6）研究了聯合GOCE SST-HL和SGG數據嚴密求解重力場、以及聯合GOCE SGG和GRACE SST-LL數據嚴密求解重力場的聯合平差解法，探討了方差分量估計和參數協方差法對觀測值最優加權的適用性。（7）研究了聯合高低衛-衛跟蹤和重力梯度數據反演重力場的譜組合法，建立了衛星軌道面擾動位和徑向重力梯度、以及擾動位和重力梯度分量組合的譜組合計算模型與誤差估計公式。（8）建立了基於衛星重力場模型位係數誤差階方差定權、誤差方差定權和塊對角誤差協方差定權的譜組合方法，其中基於塊對角誤差協方差定權的譜組合相對最優，它考慮了同次位係數之間的相關性。（9）研製了具有自主智慧財產權的衛星重力數據融合處理軟體，基於聯合平差和譜組合方法反演得到一系列GOCE模型及GOCE和GRACE聯合模型。其中，基於聯合平差反演的210階次GOCE和GRACE聯合模型WHU_GOGR01S，其整體精度優於ESA採用同期數據求解的GOCE時域解、空域解和GOCO01S聯合解。研究成果豐富了衛星重力數據融合處理方法，可為我國自主的重力衛星數據處理提供技術支持和有關套用保障。
