第1章 绪论 1
1.1地球重力场研究意义 1
1.2卫星重力梯度测量技术发展现状 4
1.3卫星重力梯度数据处理方法及进展 9
1.4 GOCE重力场模型研制及应用进展 14
第2章 卫星重力梯度测量的基础理论 19
2.1时间系统与坐标系统 19
2.1.1时间系统及其转换 19
2.1.2坐标系统及其转换 21
2.2重力梯度张量的表示形式 26
2.2.1引力位及其导数的球坐标表示 26
2.2.2引力位及其导数的轨道坐标表示 28
2.2.3引力矢量和引力梯度张量的球坐标表示 30
2.2.4引力矢量和引力梯度张量的直角坐标递推公式 31
2.3卫星重力梯度测量原理及误差分析 35
2.3.1卫星重力梯度测量原理 36
2.3.2重力梯度测量误差分析 39
2.4重力梯度张量在不同坐标系间的转换 41
2.5地球重力场模型的数值解法 43
2.5.1最小二乘原理 44
2.5.2法方程数值解法 46
2.5.3重力场并行求解技术 48
第3章 卫星重力梯度边值问题 55
3.1 Banach空间、Hilbert空间和Sobolev空间的基本概念及有关理论 56
3.1.1 Banach空间 56
3.1.2 Hilbert空间 57
3.1.3 Sobolev空间 58
3.2超定边值问题的准解理论 61
3.2.1问题的提出 61
3.2.2准解及其原则解法 62
3.3卫星重力梯度边值问题的准解 64
3.3.1问题的提出 64
3.3.2准解的解算模型 66
3.4重力-重力梯度边值问题 73
3.5卫星重力梯度边值问题的最小二乘解 76
3.5.1大地测量边值问题的最小二乘解法 76
3.5.2最小二乘法求解三类卫星重力梯度边值问题 78
第4章 卫星重力梯度测量的仿真模拟分析 82
4.1卫星轨道数值积分 82
4.1.1运动方程与变分方程 82
4.1.2数值积分方法 84
4.1.3摄动力模型 86
4.2卫星轨道模拟与摄动分析 91
4.2.1卫星轨道及误差模拟 91
4.2.2摄动力数值分析 93
4.3卫星重力梯度数据模拟分析 95
4.4重力梯度测量有色噪声模拟 98
4.5解析法模拟分析 102
4.5.1解析法基本原理 102
4.5.2地球重力场反演的分辨率分析 103
4.5.3地球重力场反演的精度分析 104
第5章 利用卫星重力梯度数据确定地球重力场的空域法 108
5.1重力梯度数据的归算与格网化 108
5.1.1数据归算与分析 108
5.1.2格网化处理与分析 109
5.2球谐分析方法 113
5.2.1球谐分析基础 113
5.2.2引力梯度分量球谐分析 115
5.2.3 PG影响及消除 117
5.2.4 Wiener滤波分析与验证 117
5.3空域最小二乘法 121
5.3.1数学模型线性化 121
5.3.2解算方法 123
5.3.3正则化处理与分析 126
5.3.4时域滤波分析与验证 131
5.4最小二乘配置法 135
5.4.1基本原理 135
5.4.2空间协方差函数 136
5.4.3扰动位系数的确定 137
5.5引力梯度张量的不变量法 138
5.5.1梯度不变量及线性化 138
5.5.2不变量调和分析方法 140
5.5.3不变量最小二乘解法 143
第6章 利用卫星重力梯度数据确定地球重力场的时域法 149
6.1 TWTD方法 149
6.1.1基本原理 149
6.1.2块对角最小二乘平差 150
6.2 SA半解析法 152
6.2.1 2-DFFT方法 152
6.2.2 1-DFFT方法 153
6.2.3误差PSD与频域定权 154
6.3 SA与TWTD的等价性 155
6.4时域最小二乘误差分析 156
6.4.1模拟方案及流程 156
6.4.2模拟结果与分析 157
第7章 卫星重力梯度数据与卫星跟踪卫星数据的联合处理方法 164
7.1最小二乘联合平差方法 165
7.1.1联合平差解算模型 165
7.1.2最优定权方法 167
7.2最小二乘谱组合方法 168
7.2.1谱组合的原理 169
7.2.2谱组合计算模型 170
7.3卫星重力超定随机边值解法 173
7.3.1问题的提法 173
7.3.2超定随机边值解 174
7.4联合SGG和SST数据反演重力场的数值模拟 179
7.4.1沿轨SGG和SST数据联合解算结果与分析 179
7.4.2球面SGG和SST数据联合解算结果与分析 185
第8章 卫星重力梯度数据的预处理 191
8.1预处理方案与流程 191
8.1.1重力梯度数据的检校 191
8.1.2数据预处理流程 193
8.2时变重力场改正方法 194
8.2.1潮汐影响 195
8.2.2非潮汐影响 197
8.3粗差探测方法 199
8.3.1粗差概念及分类 199
8.3.2粗差探测依据与评定指标 201
8.3.3统计检验方法 203
8.3.4小波分析方法 206
8.4外部校准方法 208
8.4.1基于地球重力场模型的外部校准 208
8.4.2基于高-低卫星跟踪数据的外部校准 209
8.4.3基于高精度地面重力数据的外部校准 210
8.5数值计算与分析 211
8.5.1时变重力场改正分析 211
8.5.2粗差探测模拟分析 214
8.5.3地面重力数据外部校准分析 216
第9章 GOCE卫星重力梯度数据处理与分析 222
9.1 GOCE任务概况 222
9.2 GOCE系统组成部分 224
9.3 GOCE数据产品与分类 228
9.4 GOCE重力场模型反演与分析 232
9.4.1谱组合法反演GOCE重力场 232
9.4.2联合平差法反演GOCE重力场 236
9.4.3不变量法反演GOCE重力场 240
9.5 GOCE重力场模型精度分析及应用 242
9.5.1 GOCE重力场模型的精度分析 242
9.5.2在海洋动力学中的应用分析 253
参考文献 255