基于测深点控制与密度差格网的重力异常海底地形反演
发布时间：2021-06-13 21:12
大范围、高精度的海底地形信息是研究地球形状、地球构造等科学研究的基础,也是进行海洋运输业、渔业、矿产资源开发和军事斗争等海上活动的重要保障。传统的海底地形测量是通过声纳设备来进行,虽然可以获得高精度水深数据,但是效率低下,随着测高卫星技术的成熟,获取到大量的海面高数据,为研究海洋重力异常提供了重要的数据源,进而根据地壳均衡理论,海表面重力异常和海底地形之间存在着密切联系,因此可以利用测高技术反演大范围的海底地形。本文针对测高数据反演重力异常以及利用重力异常反演海底地形进行了深入研究,主要工作和创新点概括如下:（1）分别利用HY-2A和Cryosat2卫星数据反演了研究区域重力异常,与船测重力差值的均方根分别为5.39mgal和4.08mgal,然后联合HY-2A和Cryosat2数据再进行反演与船测重力做差,均方根为4.06mgal,证明了HY-2A数据的加入可以提高Cryosat2反演的精度,为全球重力场的构建做贡献;统计了不同深度下的重力异常反演精度,发现反演精度随着水深的增加而提高,表明测高重力反演效果在深海优于浅海;最后将重力异常模型和船测重力利用移去-恢复法进行融合,并用sp...
【文章来源】：自然资源部第一海洋研究所山东省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)NGDC船测重力数据分布图(b)DARWIN船测重力数据分布图
第二章融合多源重力数据构建高精度重力模型9(a)(b)图2.1(a)NGDC船测重力数据分布图(b)DARWIN船测重力数据分布图Fig.2.1(a)DistributionofNGDCshipgravitylines(b)DistributionofDARWINshipgravitylines(a)(b)图2.2(a)HY-2A轨迹(b)Cryosat2轨迹Fig.2.2(a)HY-2Agroundtracks(b)Cryosat2groundtracks测高数据有Crysoat2和HY-2A/GM，数据来自于AVISO（https://www.aviso.altimetry.fr/）的L2P，L2P是通过重新处理地球物理数据记录来计算的，并且只包含计算SSH所必需的数据卫星轨迹如图2.2所示。Cryosat2卫星于2010年4月发射，载有合成孔径干涉雷达测高仪，可以获得高精度测高数据，Cryosat2轨道间距较小，在赤道上约为7km，卫星轨迹密度高，本文选取的数据为Cycle014-Cycle125。HY-2A大地测量模式（GeodeticMission，GM）于2016年3月30日开始执行，为168天的回归轨道，卫星高度973km，周期104.50min，本文选取的数据为Cycle121-Cycle253。重力模型数据主要有SIOV24.1和EGM2008模型。
基于测深点控制与密度差格网的重力异常海底地形反演10SIO（ScrippsInstitutionofOceanography，https://topex.ucsd.edu/）于2016年6月23日发布的全球重力异常模型，版本V24.1，如图2.3(a)所示。SIOV24.1模型是由CryoSat-2、Jason-1、Geosat和ERS-1卫星的高度数据反演而得到，精度为2mgal，SIO发布的重力模型最重要的用途是增加对80%没有探测数据海域的了解，因此使用SIO模型来检验本文反演的模型精度[1][31][32]。全球重力场模型EGM2008，由美国国家地理空间情报局（NationalGeospatial-IntelligenceAgency，NGA）于2008年4月发布，其阶次完全至2160[33]，另外球谐系数的阶扩展至2190次，其重力异常模型图如2.3(b)所示。章传银[34]利用我国大陆GPS水准实测高程异常和地面平均空间异常数据，对EGM2008进行外部精度测试，结果表明我国大陆高程异常整体精度为20cm，重力异常整体精度为10.5mgal。EGM2008模型主要任务是作为参考场参与研究工作。（a）（b）图2.3(a)V24.1重力异常(b)EGM2008重力异常Fig.2.3(a)V24.1gravityanomalymodel(b)EGM2008gravityanomalymodel2.2船测重力改正船测重力数据因年代久远、参考场不一致等因素存在各种系统性偏差和粗差，因此在使用它们之前，需要对其进行粗差处理和系统偏差校正。NGDC资料库收集了1930年以后全球各种船测资料，内容包括重力、磁力、水深等，但是由于早期船测资料的定位精度较低，所以导致船载重力仪器的测量精度较差，1980年以后，随着GPS定位系统的出现和发展，船载定位精度因此才得到有效的提高[35]。NGDC船测重力的误差来源包括重力仪的漂移误差、重力
【参考文献】：
期刊论文
[1]马里亚纳海沟“挑战者深渊”营养盐的垂直分布特征[J]. 李亚男,陈洪涛,谷文艳,王国善,矫恒晨,祝陈坚. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2020(01)
[2]一种新的边缘图像插值算法[J]. 王震,寇宏玉,杜进楷,陈世国. 贵州师范大学学报(自然科学版). 2019(02)
[3]马里亚纳海沟浮游病毒垂直分布及动态变化[J]. 李中石,汪岷,罗志祥,刘璐,夏骏,宫政,姜勇,邵红兵,陈洪涛,田纪伟. 海洋与湖沼. 2018(06)
[4]联合多源重力数据反演菲律宾海域海底地形[J]. 范雕,李姗姗,孟书宇,邢志斌,冯进凯,张驰. 测绘学报. 2018(10)
[5]基于重力地质法反演南海海底地形[J]. 彭聪,王鹏,周兴华,杨磊. 海洋测绘. 2018(02)
[6]利用重力异常反演马里亚纳海沟海底地形[J]. 范雕,李姗姗,孟书宇,邢志斌,冯进凯. 吉林大学学报(地球科学版). 2018(05)
[7]基于Cryosat-2与船载重力测量数据反演我国近海海域重力异常[J]. 柯宝贵,张利明,王伟,许军,章传银,党亚民. 同济大学学报(自然科学版). 2017(10)
[8]HY-2A测高数据对重力异常反演精度的影响分析[J]. 万剑华,李瑞洲,刘善伟,杨俊钢. 海洋测绘. 2017(04)
[9]美国新一代测高卫星SWOT——评述我国宽刈幅干涉卫星的发展借鉴[J]. 徐永生,高乐,张云华. 遥感技术与应用. 2017(01)
[10]HY-2A卫星雷达高度计全球IGDR数据质量评估[J]. 杨磊,周兴华,林明森,雷宁,穆博,朱琳. 地球物理学进展. 2016(02)
硕士论文
[1]重力反演海底地形精度提升方法研究[D]. 陈柏含.中国测绘科学研究院 2019
[2]基于重力数据的密度差异常数及海底地形反演研究[D]. 韩伟鹏.长安大学 2019
[3]马里亚纳海沟深渊沉积物地球化学特征及其地质意义[D]. 刘志兴.长安大学 2019
本文编号：3228347
【文章来源】：自然资源部第一海洋研究所山东省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)NGDC船测重力数据分布图(b)DARWIN船测重力数据分布图
第二章融合多源重力数据构建高精度重力模型9(a)(b)图2.1(a)NGDC船测重力数据分布图(b)DARWIN船测重力数据分布图Fig.2.1(a)DistributionofNGDCshipgravitylines(b)DistributionofDARWINshipgravitylines(a)(b)图2.2(a)HY-2A轨迹(b)Cryosat2轨迹Fig.2.2(a)HY-2Agroundtracks(b)Cryosat2groundtracks测高数据有Crysoat2和HY-2A/GM，数据来自于AVISO（https://www.aviso.altimetry.fr/）的L2P，L2P是通过重新处理地球物理数据记录来计算的，并且只包含计算SSH所必需的数据卫星轨迹如图2.2所示。Cryosat2卫星于2010年4月发射，载有合成孔径干涉雷达测高仪，可以获得高精度测高数据，Cryosat2轨道间距较小，在赤道上约为7km，卫星轨迹密度高，本文选取的数据为Cycle014-Cycle125。HY-2A大地测量模式（GeodeticMission，GM）于2016年3月30日开始执行，为168天的回归轨道，卫星高度973km，周期104.50min，本文选取的数据为Cycle121-Cycle253。重力模型数据主要有SIOV24.1和EGM2008模型。
基于测深点控制与密度差格网的重力异常海底地形反演10SIO（ScrippsInstitutionofOceanography，https://topex.ucsd.edu/）于2016年6月23日发布的全球重力异常模型，版本V24.1，如图2.3(a)所示。SIOV24.1模型是由CryoSat-2、Jason-1、Geosat和ERS-1卫星的高度数据反演而得到，精度为2mgal，SIO发布的重力模型最重要的用途是增加对80%没有探测数据海域的了解，因此使用SIO模型来检验本文反演的模型精度[1][31][32]。全球重力场模型EGM2008，由美国国家地理空间情报局（NationalGeospatial-IntelligenceAgency，NGA）于2008年4月发布，其阶次完全至2160[33]，另外球谐系数的阶扩展至2190次，其重力异常模型图如2.3(b)所示。章传银[34]利用我国大陆GPS水准实测高程异常和地面平均空间异常数据，对EGM2008进行外部精度测试，结果表明我国大陆高程异常整体精度为20cm，重力异常整体精度为10.5mgal。EGM2008模型主要任务是作为参考场参与研究工作。（a）（b）图2.3(a)V24.1重力异常(b)EGM2008重力异常Fig.2.3(a)V24.1gravityanomalymodel(b)EGM2008gravityanomalymodel2.2船测重力改正船测重力数据因年代久远、参考场不一致等因素存在各种系统性偏差和粗差，因此在使用它们之前，需要对其进行粗差处理和系统偏差校正。NGDC资料库收集了1930年以后全球各种船测资料，内容包括重力、磁力、水深等，但是由于早期船测资料的定位精度较低，所以导致船载重力仪器的测量精度较差，1980年以后，随着GPS定位系统的出现和发展，船载定位精度因此才得到有效的提高[35]。NGDC船测重力的误差来源包括重力仪的漂移误差、重力
【参考文献】：
期刊论文
[1]马里亚纳海沟“挑战者深渊”营养盐的垂直分布特征[J]. 李亚男,陈洪涛,谷文艳,王国善,矫恒晨,祝陈坚. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2020(01)
[2]一种新的边缘图像插值算法[J]. 王震,寇宏玉,杜进楷,陈世国. 贵州师范大学学报(自然科学版). 2019(02)
[3]马里亚纳海沟浮游病毒垂直分布及动态变化[J]. 李中石,汪岷,罗志祥,刘璐,夏骏,宫政,姜勇,邵红兵,陈洪涛,田纪伟. 海洋与湖沼. 2018(06)
[4]联合多源重力数据反演菲律宾海域海底地形[J]. 范雕,李姗姗,孟书宇,邢志斌,冯进凯,张驰. 测绘学报. 2018(10)
[5]基于重力地质法反演南海海底地形[J]. 彭聪,王鹏,周兴华,杨磊. 海洋测绘. 2018(02)
[6]利用重力异常反演马里亚纳海沟海底地形[J]. 范雕,李姗姗,孟书宇,邢志斌,冯进凯. 吉林大学学报(地球科学版). 2018(05)
[7]基于Cryosat-2与船载重力测量数据反演我国近海海域重力异常[J]. 柯宝贵,张利明,王伟,许军,章传银,党亚民. 同济大学学报(自然科学版). 2017(10)
[8]HY-2A测高数据对重力异常反演精度的影响分析[J]. 万剑华,李瑞洲,刘善伟,杨俊钢. 海洋测绘. 2017(04)
[9]美国新一代测高卫星SWOT——评述我国宽刈幅干涉卫星的发展借鉴[J]. 徐永生,高乐,张云华. 遥感技术与应用. 2017(01)
[10]HY-2A卫星雷达高度计全球IGDR数据质量评估[J]. 杨磊,周兴华,林明森,雷宁,穆博,朱琳. 地球物理学进展. 2016(02)
硕士论文
[1]重力反演海底地形精度提升方法研究[D]. 陈柏含.中国测绘科学研究院 2019
[2]基于重力数据的密度差异常数及海底地形反演研究[D]. 韩伟鹏.长安大学 2019
[3]马里亚纳海沟深渊沉积物地球化学特征及其地质意义[D]. 刘志兴.长安大学 2019
本文编号：3228347
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