基于重力/地形导纳的月球物理参数反演和月球热模型研究
发布时间：2021-03-19 20:09
目前主要月球重力场模型已经实现了月球的全球覆盖,全球有效阶次已得到显著地提高,月球地形模型的有效阶次已达历史之最,可以满足月球物理研究的需求。由于月震数据有限,且月震台站分布不均,无法利用月震数据分析月球的全球特征,因此,利用重力和地形数据分析月球物理参数的全球特征已成为可能,利用重力/地形导纳求解月壳厚度、岩石圈弹性厚度、月球表面热流密度已成为当前的主要手段。LLR数据表明月-地间距在不断地增大,早期月-地间距较小,月球所受潮汐力较大,利用重力/地形导纳求解岩石圈的弹性厚度,可以探究早期潮汐效应对月球热演化的影响。本文所做的工作如下：1.利用球面函数对主要月球重力场模型进行了局部谱分析,同时利用GEODYN-Ⅱ定轨软件仿真分析了不同轨道特征的探月卫星对月球重力场模型的改进。结果表明CEGM02较适合于作月球物理解释,SGM150j较适合于作探月卫星精密定轨。综合以往探月卫星如嫦娥一号、嫦娥二号、SELENE、LP、Clementine、 Lunar Orbiters、GRAIL等探月卫星轨道跟踪数据,并对数据基准进行统一,采用最优化的数据融合方案和Kaula约束准则,可进一步解算高精...
【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
论文创新点
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 月球科学研究的重要性
1.2 月球重力场模型研究进展
1.3 月球地形模型研究进展
1.4 月球重力/地形导纳研究进展及存在的问题
1.5 月球热模型研究进展
1.6 本文研究的目的和主要内容
第二章 基本理论
2.1 局部基函数的重要性
2.2 局部球面函数
2.3 重力/地形的全球导纳函数及相关函数
2.4 重力/地形的局部导纳函数和局部相关函数
2.5 粒子群PSO算法
2.6 粒子群PSO算法实现的步骤
2.7 变分基本引理
2.8 有限元方法及其计算流程
2.9 本章小结
第三章 月球重力场模型特征分析
3.1 引言
3.2 月球主要重力场模型及其表达
3.3 月球重力场模型的功率谱
3.4 不同月球重力场模型的自由空气重力异常
3.5 基于不同重力场模型的绕月卫星轨道仿真
3.6 基于不同重力场模型的嫦娥二号卫星精密定轨分析
3.7 本章小结
第四章 月球重力/地形导纳与相关性分析
4.1 引言
4.2 不同重力场模型的重力/地形全球导纳谱及相关谱
4.3 不同重力场模型的重力/地形局部导纳谱与局部相关谱
4.4 典型质量瘤盆地重力/地形局部导纳谱及相关谱
4.5 结论
4.6 本章小结
第五章 月球载荷及其补偿模型分析
5.1 引言
5.2 未补偿地形模型与艾利补偿模型
5.3 弹性球层型区域补偿模型
5.3.1 表面地形载荷模型
5.3.2 内部载荷模型（Subsurface load）
5.3.3 表面地形载荷与内部载荷的组合
5.4 本章小结
第六章 应用导纳及月球补偿模型估计月球物理参数
6.1 引言
6.2 界面起伏模型及其重力异常的计算
6.3 观测导纳值与模型导纳值的不适宜度（Misfit）
6.4 基于粒子群算法的月球物理参数反演
6.5 数值结果与分析
6.6 本章小结
第七章 月核大小及其密度分布
7.1 引言
7.2 月球深部结构
7.3 月球内部圈层结构
7.4 控制方程
7.5 平均转动惯量因子
7.6 数值计算结果
7.7 本章小结
第八章 月球热演化
8.1 引言
8.2 月球吸积过程的内部温度分布
8.3 月球内部温度的升高
8.4 热传导系数
8.5 放射性热源
8.6 月幔粘滞系数
8.7 月球岩石圈厚度的增加
8.8 月球表面的热流密度分布
8.9 月幔热模型及控制方程
8.10 控制方程的弱解形式
8.11 控制方程无量纲化的弱解形式
8.12 潮汐力对月球热演化的影响
8.13 不同模型的热演化
8.13.1 模型1的热演化
8.13.2 模型2的热演化
8.13.3 模型3的热演化
8.14 本章小结
第九章 总结和展望
9.1 本文取得的主要成果
9.2 研究工作展望
参考文献
攻读学位期间撰写与发表的论文
攻读学位期间参与的研究项目
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]卫星重力梯度数据确定地球重力场的Slepian局部谱分析方法[J]. 朱广彬,李建成,文汉江,常晓涛,王正涛,邹贤才. 测绘学报. 2012(01)
[2]嫦娥一号绕月卫星对月球重力场模型的优化[J]. 鄢建国,平劲松,KOJI Matsumoto,SANDER Goossens,唐歌实,李斐,刘俊泽,李金岭. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2011(07)
[3]基于大倾角卫星轨道跟踪数据的月球重力场模型仿真解算[J]. 李斐,鄢建国,平劲松,叶叔华,唐歌实. 地球物理学报. 2011(03)
[4]基于“嫦娥一号”跟踪数据的月球重力场模型CEGM-01[J]. 鄢建国,李斐,平劲松,唐歌实,黄倩,曹建峰,刘俊泽. 地球物理学报. 2010(12)
[5]USB与VLBI联合确定“嫦娥一号”卫星撞月点的位置[J]. 曹建峰,黄勇,胡小工,黄倩,李培佳,陈明. 宇航学报. 2010(07)
[6]月球形成和演化的关键科学问题[J]. 林杨挺. 地球化学. 2010(01)
[7]利用重力地形导纳估计月壳厚度[J]. 李斐,柯宝贵,王文睿,鄢建国. 地球物理学报. 2009(08)
[8]月球重力异常的小波多尺度分析[J]. 王文睿,李斐,鄢建国,柯宝贵. 地球物理学报. 2009(07)
[9]基于嫦娥一号卫星激光测高观测的月球地形模型CLTM-s01[J]. 平劲松,黄倩,鄢建国,曹建峰,唐歌实,舒嵘. 中国科学（G辑:物理学 力学 天文学）. 2008(11)
[10]绕月飞行器近圆形轨道演化的数值分析[J]. 王威,鄢建国,史弦,平劲松. 武汉大学学报(信息科学版). 2007(01)
本文编号：3090153
【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
论文创新点
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 月球科学研究的重要性
1.2 月球重力场模型研究进展
1.3 月球地形模型研究进展
1.4 月球重力/地形导纳研究进展及存在的问题
1.5 月球热模型研究进展
1.6 本文研究的目的和主要内容
第二章 基本理论
2.1 局部基函数的重要性
2.2 局部球面函数
2.3 重力/地形的全球导纳函数及相关函数
2.4 重力/地形的局部导纳函数和局部相关函数
2.5 粒子群PSO算法
2.6 粒子群PSO算法实现的步骤
2.7 变分基本引理
2.8 有限元方法及其计算流程
2.9 本章小结
第三章 月球重力场模型特征分析
3.1 引言
3.2 月球主要重力场模型及其表达
3.3 月球重力场模型的功率谱
3.4 不同月球重力场模型的自由空气重力异常
3.5 基于不同重力场模型的绕月卫星轨道仿真
3.6 基于不同重力场模型的嫦娥二号卫星精密定轨分析
3.7 本章小结
第四章 月球重力/地形导纳与相关性分析
4.1 引言
4.2 不同重力场模型的重力/地形全球导纳谱及相关谱
4.3 不同重力场模型的重力/地形局部导纳谱与局部相关谱
4.4 典型质量瘤盆地重力/地形局部导纳谱及相关谱
4.5 结论
4.6 本章小结
第五章 月球载荷及其补偿模型分析
5.1 引言
5.2 未补偿地形模型与艾利补偿模型
5.3 弹性球层型区域补偿模型
5.3.1 表面地形载荷模型
5.3.2 内部载荷模型（Subsurface load）
5.3.3 表面地形载荷与内部载荷的组合
5.4 本章小结
第六章 应用导纳及月球补偿模型估计月球物理参数
6.1 引言
6.2 界面起伏模型及其重力异常的计算
6.3 观测导纳值与模型导纳值的不适宜度（Misfit）
6.4 基于粒子群算法的月球物理参数反演
6.5 数值结果与分析
6.6 本章小结
第七章 月核大小及其密度分布
7.1 引言
7.2 月球深部结构
7.3 月球内部圈层结构
7.4 控制方程
7.5 平均转动惯量因子
7.6 数值计算结果
7.7 本章小结
第八章 月球热演化
8.1 引言
8.2 月球吸积过程的内部温度分布
8.3 月球内部温度的升高
8.4 热传导系数
8.5 放射性热源
8.6 月幔粘滞系数
8.7 月球岩石圈厚度的增加
8.8 月球表面的热流密度分布
8.9 月幔热模型及控制方程
8.10 控制方程的弱解形式
8.11 控制方程无量纲化的弱解形式
8.12 潮汐力对月球热演化的影响
8.13 不同模型的热演化
8.13.1 模型1的热演化
8.13.2 模型2的热演化
8.13.3 模型3的热演化
8.14 本章小结
第九章 总结和展望
9.1 本文取得的主要成果
9.2 研究工作展望
参考文献
攻读学位期间撰写与发表的论文
攻读学位期间参与的研究项目
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]卫星重力梯度数据确定地球重力场的Slepian局部谱分析方法[J]. 朱广彬,李建成,文汉江,常晓涛,王正涛,邹贤才. 测绘学报. 2012(01)
[2]嫦娥一号绕月卫星对月球重力场模型的优化[J]. 鄢建国,平劲松,KOJI Matsumoto,SANDER Goossens,唐歌实,李斐,刘俊泽,李金岭. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2011(07)
[3]基于大倾角卫星轨道跟踪数据的月球重力场模型仿真解算[J]. 李斐,鄢建国,平劲松,叶叔华,唐歌实. 地球物理学报. 2011(03)
[4]基于“嫦娥一号”跟踪数据的月球重力场模型CEGM-01[J]. 鄢建国,李斐,平劲松,唐歌实,黄倩,曹建峰,刘俊泽. 地球物理学报. 2010(12)
[5]USB与VLBI联合确定“嫦娥一号”卫星撞月点的位置[J]. 曹建峰,黄勇,胡小工,黄倩,李培佳,陈明. 宇航学报. 2010(07)
[6]月球形成和演化的关键科学问题[J]. 林杨挺. 地球化学. 2010(01)
[7]利用重力地形导纳估计月壳厚度[J]. 李斐,柯宝贵,王文睿,鄢建国. 地球物理学报. 2009(08)
[8]月球重力异常的小波多尺度分析[J]. 王文睿,李斐,鄢建国,柯宝贵. 地球物理学报. 2009(07)
[9]基于嫦娥一号卫星激光测高观测的月球地形模型CLTM-s01[J]. 平劲松,黄倩,鄢建国,曹建峰,唐歌实,舒嵘. 中国科学（G辑:物理学 力学 天文学）. 2008(11)
[10]绕月飞行器近圆形轨道演化的数值分析[J]. 王威,鄢建国,史弦,平劲松. 武汉大学学报(信息科学版). 2007(01)
本文编号：3090153
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dizhicehuilunwen/3090153.html
