地球物理大地测量
科学
计算软件

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地球物理大地测量科学计算软件

地球物理大地测量科学计算软件

副标题

固体潮与负荷形变场精化系统ETideLoad,用于地面、海洋及地球外部各种类型的潮汐与非潮汐影响计算,非潮汐时序分析,全球负荷形变场与重力场变化计算,区域负荷形变场与时变重力场精化CORS/时序InSAR地面沉降协同监测以及地表动力环境监测应用等。

重力场及大地水准面精化系统PALGrav,用于地面、海洋及近地空间重力场数据处理,大地水准面外部各类场元多种性质地形影响精密计算,各类重力场积分正反算与解析延拓,稳态大地水准面精化,以及区域高程基准优化与应用计算等工作。PALGrav科学目标是高精度局部重力场逼近和1cm水平稳态大地水准面精化。

地球物理大地测量科学计算软件,由中国测绘科学研究院重力场与垂直基准团队,集成多年研究成果研发,在许多科研和工程项目中发挥了重要作用。软件可用于大地测量地球物理环境灾害地球科学等专业数据处理、分析研究和工程培训工具,也可作为高年级大学生和研究生教学软件。

典型应用

典型应用

副标题

地面形变场及稳定性变化无缝连续监测

20152016年,利用三峡地区及周边26CORS站、8座重力台站和1座地倾斜台站(点位分布如图)数据,结合河流水文站、气象站的日平均,以及多种卫星测高、资源三号卫星遥感和GRACE卫星重力等观测数据,采用负荷动力学同化方法,综合确定了20101月至20156月三峡地区2ʹ×2ʹ地面垂直形变(图1)、地面重力(图2)、地倾斜(图3)、地下水(图4)及地面稳定性月变化量格网时序。

结果显示:(1)地面垂直形变监测精度5mm,地面重力变化监测精度10μGal。多种大地测量综合的地表动力环境多要素监测方法可行。(2)三峡地区地面垂直形变年变化幅度36mm,大地水准面年变化幅度28mm,地面重力年变化幅度117μGal。(3)长江截流后整个库区的地下水变化量达到每平米增大近0.5m3,影响范围由长江中心线向两边地区扩展超过150km

CORS网地质灾害监测预警能力评估

20172018年,利用浙江省丽水温州及周边38CORS2015年至2017GNSS连续观测数据,结合39座气象站日平均大气压数据,采用已知负荷移去恢复法,计算了20151月至201712月丽水温州地区1ʹ×1ʹ地面垂直形变、地面重力及地面稳定性月变化量格网时间序列。通过定量跟踪地面稳定性变化(如图),评估CORS站网地质灾害前兆捕获能力。

图7_3.png图7_4.png图8_1.png图8_2.png

结果显示:(1CORS网具备地面稳定性降低的时间与地点、持续作用时间与空间影响分布的连续定量跟踪监测能力,具备地质灾害灾变过程追踪与前兆捕获能力。(2)地质灾害发生前,CORS网通过连续监测地面垂直形变、地面重力和地倾斜变化,能提前检测到稳定性降低信号,从而捕获灾害前兆。(3)丽水温州地区CORS站网的地质灾害前兆提前捕获率可达92.5%

海岸带重力场及大地水准面精化

   2011年,针对海岸带大地水准面精化技术难题,提出了较为完整的复杂多源重力场数据融合技术方案,并综合高度不同、交叉混叠、精度差异、分布不均的地面、航空、船载、卫星重力场及多种卫星测高数据(图1),精化了海岸带地区陆海统一重力场,进而基于Stokes边值问题解法,采用局部地形影响与参考重力场组合移去恢复技术,精密确定2.5′×2.5′我国陆海统一的地面扰动重力(图2)、地面垂线偏差、重力似大地水准面(图3)和海面地形(图4)数字模型,使得我国海岸带重力大地水准面首次达到厘米级精度水平。

  经国家测绘产品质量检验测试中心采用280余个GNSS水准点检核,陆海重力似大地水准面中误差3.9cm

  自然资源部大地测量数据处理中心用沿海12省市2010年之前的GNSS水准成果,对海岸带陆海重力似大地水准面进行外部检核,统计结果如表。

(1)天津、上海的地面在2010年之前的一段时间内存在数厘米下沉,境内GNSS水准残差高程异常均值小于总体均值(-0.12m)。

(2)其余省市平均值最大互差不超过3cm,这说明沿海省市重力似大地水准面在厘米级精度水平上是解析无缝的。

(3)中国国家1985高程基准传到海南岛后,在1cm精度水平上无明显差异。


地面沉降与高程基准监测维护

✍2016年,在山东省开展CORS网、重力卫星与水准网联合的垂直基准监测维护示范工作。

2017年,在陕西汉中地区联合CORS网和重力卫星开展区域时变重力场与地下水储量变化无缝连续监测。

2018年,在天津市开展多源多种大地测量综合的地面沉降与区域高程基准稳定性监测。

2019年,在浙江省台州市开展时序InSAR与CORS站网联合的地面沉降监测。

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结果显示:

(1)CORS站不仅能以毫米级精度直接连续监测地面垂直形变,而且与GRACE卫星跟踪卫星监测全球重力场变化原理一样,能以更高时空分辨率、更敏感地监测区域重力场的微小变化。综合地面和卫星多种大地测量,能有效提高地表动力环境多要素监测水平。

(2)在海岸带附近和城市路面,InSAR监测量受地表非形变信息严重干扰,与CORS网时空监测基准统一后,可修复大气延迟误差,补偿负荷潮垂直形变影响,提高地面非线性时变监测能力(图4)。

20200611

学术与技术交流
2020-06-28
摘要:监测三峡库水位变化过程中的地壳垂直形变和重力变化,对三峡水库的安全运行和区域地质灾害监测防治等具有重要意义。本文从直接计算、实际测量和综合解算3个方面研究了三峡库水位变化过程中地壳垂直形变和重力变化。基于资源三号卫星影像提取的水体数据...
2017-09-14
从高程系统定义出发,探讨高程基准面的重力等位性质,测试分析不同类型高程系统地面点高程之间的差异,考察GNSS代替水准与实际水准测量成果的一致性,进而提出新的GNSS代替水准算法。主要结论包括:① 当精度要求达到厘米级水平时,正常高的基准面也...
2017-10-18
中国测绘学会2017年大地测量年会高端论坛
2020-06-22
针对海洋区域离岸距离5~30km的范围内船载重力测量数据覆盖空白的现状,基于已有测线数据,对其进行不同空间距离采样形成对应的采样序列。利用动态时间规整算法计算其与初始测线数据的相关系数,依据相关系数与采样距离之间的关系,确定了最优重采样空间...
2018-09-30
受大气、地表水及地下水动力环境影响,地面站点位置及地球重力场随时间变化。以CORS站网为主,少量重力台站为辅,采用负荷形变与重力场严密组合方法,综合确定了2011-01-2015-06三峡地区垂直形变场及重力场月变化。