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    基于卫星测高的逆Stokes反演重力场方法的实现

    干永康  
    【摘要】:由于地球的质量分布的不规则特征造成了重力场中每个点的重力矢量与正常重力矢量之间的数量差称之为重力异常。重力异常是研究地球形状和内部结构构造以及重力勘探和修正飞行器轨道的重要数据,被广泛的应用于物理海洋学、地球物理学等领域。但由于地球表面海洋的面积远大于陆地,深水区域的重力测量比较困难,导致海洋重力资料的严重匮乏,而卫星测高技术则可以解决这一问题,卫星测高技术可以提供大范围、高精度的海面观测资料,能很好的诠释海洋大地水准面和重力异常,是目前获取海洋重力数据的主要手段。Stokes逆运算法是利用卫星测高数据反演地球重力场的主要方法之一。本文使用MATLAB对逆Stokes公式进行了编程,利用EGM2008模型数据对算法程序进行了验证,通过对比使用EGM2008模型的大地水准面高程数据利用本文实现的逆Stokes公式反演出来的南海研究区的重力异常和EGM2008模型直接构建的南海研究区重力异常,发现其重力异常的高值以及低值和走势与趋势都完全吻合,验证了算法程序的可靠性和正确性。由于算法积分的原因导致在单线程上处理数据耗时量巨大,本文利用GPU对算法进行了优化加速处理,使得单线程计算转为多线程并行计算,大大地缩短了计算的时间,达到了加速的目的。收集整理了ENVISAT的卫星测高数据,将获取的ENVISAT卫星数据第73周期到93周期连续的21个周期数据进行了筛选和预处理,建立了实际卫星测高数据反演重力异常的数据集。进一步对筛选和预处理的实际测高数据进行了共线平差与交叉点平差,以削弱时变信息和径向轨道误差的影响。利用本文程序对中国南海海域进行了反演,获得南海海域的重力异常,并与EGM2008构建的南海海域重力异常进行对比,进一步验证了算法的可行性。


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