利用grace時(shí)變重力場模型反演南極冰蓋質(zhì)量變化的方法研究

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1、致謝本文的完成首先感謝我的導(dǎo)師文漢江研究員的精心指導(dǎo)和諄諄教誨。在我攻讀碩士學(xué)位期間，恩師的關(guān)懷、鼓勵(lì)、教誨和幫助使我克服重重困難，順利完成學(xué)業(yè)。文老師淵博的學(xué)識，敏銳的科學(xué)洞察力，兢兢業(yè)業(yè)的工作精神深深影響和鞭策著我；他嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度，精益求精的科研作風(fēng)、寬宏謙和的為人作風(fēng)是我終生學(xué)習(xí)的榜樣。在攻讀碩士期間，文老師在學(xué)習(xí)上、生活上都給予了學(xué)生無微不至的關(guān)懷和鼓勵(lì)。值此論文完成之際，謹(jǐn)向恩師表達(dá)學(xué)生最崇高的敬意和最誠摯的謝意！本文的順利完成同時(shí)也凝聚了另一位導(dǎo)師方愛平研究員的辛勤汗水。在學(xué)習(xí)過程中，方老師總是熱

2、心的詢問和幫助學(xué)生分析遇到的問題，指點(diǎn)迷津，使學(xué)生能順利的完成論文。在此，謹(jǐn)向方老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！感謝遼寧工程技術(shù)大學(xué)測繪學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)和老師給予的關(guān)懷和幫助。特別感謝徐愛功教授、楊帆副院長、鮑勇班主任、張冬梅老師在我學(xué)習(xí)和生活上給予的關(guān)心和幫助。感謝中國測繪科學(xué)研究院大地測量與地球動(dòng)力學(xué)研究所黨亞民研究員、章傳銀研究員、瞿鋒研究員給予的關(guān)懷和幫助，感謝大地所提供的溫馨、和諧的學(xué)習(xí)環(huán)境。感謝國家光電測距儀檢測中心的領(lǐng)導(dǎo)和老師給予的關(guān)懷和幫助，特別感謝齊維君主任、翟清斌副主任在我學(xué)習(xí)和生活上給予的關(guān)心和幫助

3、。感謝程鵬飛研究員、成英燕研究員的關(guān)心和幫助，兩位研究員的諄諄教誨是我一生享用不盡的財(cái)富。感謝趙春梅副研究員、蔡艷輝副研究員、秘金鐘副研究員、高星偉副研究員、王華老師的關(guān)心和幫助。在與他們的交談中，使我學(xué)到了許多東西。感謝張恒璟老師、郭英老師、宋志英、徐彥田、任紀(jì)慶、谷守周、益鵬舉、黃昆學(xué)、楊強(qiáng)、黃運(yùn)乾、李瑋、陳品馨、袁玉斌、盛傳貞、劉煥玲、徐壽志、李為喬、方書山、宋利明、高樂、劉永義、鞏巖、張勇、劉立、胡淑梅、李洪超、田慧、史小雨、辜道威、楊效果、鄒剛等，研究生階段與你們建立的友誼，我永遠(yuǎn)都不會(huì)忘記。感謝國檢中心

4、吳秀娟、程錦、李金婷、丁朋輝、尹權(quán)在我學(xué)習(xí)和生活上給予的關(guān)心和幫助。感謝武漢大學(xué)朱廣彬博士在我學(xué)習(xí)上的熱心幫助和關(guān)心，使得本文能夠順利完成。感謝測繪與地理科學(xué)學(xué)院2008級全體研究生給予的幫助和關(guān)懷。最后，向所有給予我關(guān)心的師長、親友、同學(xué)致以最誠摯的謝意！摘要地球重力場反映地球物質(zhì)的空間分布、運(yùn)動(dòng)和變化。因此確定高分辨率地球重力場模型是大地測量學(xué)的主要任務(wù)之一，也是與相關(guān)地學(xué)學(xué)科交叉研究的重要領(lǐng)域。本文利用GRACE重力衛(wèi)星數(shù)據(jù)推算的高精度地球重力場模型研究了南極地區(qū)冰蓋質(zhì)量變化。緒論部分簡要介紹了衛(wèi)星重力探測技

5、術(shù)的發(fā)展歷程。第二章對GRACE重力衛(wèi)星計(jì)劃的實(shí)施、科學(xué)目標(biāo)、有效載荷及數(shù)據(jù)產(chǎn)品進(jìn)行了介紹，并基于GRACE數(shù)據(jù)解算地球重力場模型的動(dòng)力學(xué)法、能量守恒法進(jìn)行了介紹。第三章介紹利用GRACE時(shí)變重力場模型反演地球質(zhì)量變化的方法，并就各向同性高斯濾波，非各向同性高斯濾波、維納濾波以及去相關(guān)誤差濾波方法在推求地球質(zhì)量變化中的應(yīng)用進(jìn)行分析。第四章首先針對影響南極冰蓋質(zhì)量變化的冰后回彈影響進(jìn)行說明，采用不同平滑半徑高斯濾波以及維納濾波求南極地區(qū)質(zhì)量變化率，并對其特征區(qū)域進(jìn)行了詳細(xì)的分析。然后針對SLR與GRACE的C20項(xiàng)對

6、質(zhì)量變化率的影響進(jìn)行了比較分析。第五章概括了本文的主要研究內(nèi)容，介紹了本文所解決的關(guān)鍵問題，并對今后的研究工作進(jìn)行了展望。本文的主要工作集中在以下幾個(gè)方面：1研究利用GRACE時(shí)變重力場模型推求地球質(zhì)量變化的方法。2對高斯濾波中各向同性和非各向同性平滑方法進(jìn)行研究。對于非各向同性高斯濾波器來說，其頻譜不僅依賴于階也依賴于次，其能夠提高緯度方向的分辨率，在經(jīng)度方向上的分辨率與各向同性高斯濾波器相當(dāng)。3應(yīng)用維納濾波對GRACE時(shí)變重力場模型數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑。與高斯濾波需要對平滑半徑進(jìn)行預(yù)定義不同維納濾波的計(jì)算是采用GRAC

7、E數(shù)據(jù)本身。且在計(jì)算過程中對信號與噪聲函數(shù)擬合時(shí)階數(shù)的截?cái)鄦栴}進(jìn)行了分析。4針對GRACE時(shí)變重力場模型數(shù)據(jù)位系數(shù)間存在系統(tǒng)相關(guān)誤差問題。提出采用去相關(guān)誤差濾波對其進(jìn)行消除，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過去相關(guān)濾波后，經(jīng)度方向上條紋明顯減少。5利用GRACE時(shí)變重力場數(shù)據(jù)對南極冰蓋質(zhì)量變化進(jìn)行反演，得到西南極地-Ⅰ-3區(qū)冰蓋質(zhì)量變化率為-58±23km/yr，東南極Enderby地區(qū)冰蓋質(zhì)量變化11±314km/yr。與已有文獻(xiàn)進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，西南極地區(qū)冰蓋出現(xiàn)加速融化現(xiàn)象，而東南極地區(qū)冰蓋增長趨勢在減緩。關(guān)鍵詞：GRACE、南極、高斯濾

8、波、維納濾波、相關(guān)誤差濾波、質(zhì)量變化-Ⅱ-AbstractTheearth’sgravityfieldreflectsthespatialdistribution,movementandchangeoftheearth’smass.Highprecisiongravityfieldisoneofthemaintasksofgeodesy,anditispla