新一代重力卫星时变重力场滤波方法分析

新一代重力卫星的成功发射使连续监测全球陆地水储量变化成为现实.为了削弱高频误差和条带误差的影响,采用Level-2 RL06版本的时变重力场数据反演全球陆地水储量变化,并讨论了高斯滤波和Fan滤波的处理效果,并且利用水文模型数据进行验证.结果表明:采用滤波半径为250 km的Fan滤波和P3M8去相关滤波的组合算法既能有效地削弱相关误差,还能减少真实信号的损失.     

重力卫星时变重力场位系数误差Fan滤波算法分析

针对GRACE(gravity recovery and climate experiment)时变重力场模型中因高阶项误差引起的南北条带误差,分析利用滤波算法消除该条带误差的基本原理,着重研究Fan滤波和高斯滤波的理论差异,最后利用CSR(center for space research of texas university in austin)提供的Level-2 RL05版本时GRACE重力场数据对2010年全球陆地水储量月变化进行了数值计算,并分别利用Fan滤波和高斯滤波对相关误差进行了处理,并将计算结果与GLDAS(global land data assimilation system)水文模型的结果进行了验证分析。比较结果表明:Fan滤波相对于高斯滤波,能够有效地消除模型高阶项误差引起的条带误差。     

经验模态分解滤波法用于时变重力场去噪研究

GRACE重力卫星的时变重力场数据在陆地水储量变化监测和分析中广泛应用,其应用效果与时变重力场滤波方法的特性息息相关,因此时变重力场滤波方法研究成为一个热点.引入经验模态分解滤波法,对时变重力场数据进行滤波处理,并与成熟的P3M6、Duan滤波法比较分析该方法的有效性.结果表明:经验模态分解滤波法结果的信噪比为3.14,而P3M6、Duan滤波法的结果信噪比分别为2.90和3.01,相比而言,经验模态分解滤波法有较好的保留真实信号能力.进一步将三种滤波方法用于研究亚马逊流域、密西西比河流域和长江流域的水储量变化,并与GLDAS反演的水储量变化结果比较,结果表明经验模态分解滤波法反演结果与GLDAS结果相关性最高,相关系数大于0.86,充分验证该方法的可靠性和有效性.     

重力卫星时变重力场去相关滤波算法参数选择

由于重力场模型球谐系数高阶次项相关误差,利用GRACE(Gravity Recovery And Climate Experiment)时变重力场反演地表质量迁移的结果会呈现出显著的南北条带误差。而滑动窗口多项式滤波算法是处理相关误差的有效方法之一,为了提高该算法的去相关效果,本文根据对GRACE时变重力场模型数据的去相关处理结果,分析并选取该算法的最优参数。实验结果表明：GRACE时变重力场的起算阶数、滑动窗口宽度和多项式阶数应分别选取15阶、5个点和4阶。     

重力卫星时变重力场去相关滤波算法的参数选择

由于重力场模型球谐系数高阶次项相关误差,利用GRACE(gravity recovery and climate experiment)时变重力场反演地表质量迁移的结果会呈现出显著的南北条带误差。而滑动窗口多项式滤波算法是处理相关误差的有效方法之一,为了提高该算法的去相关效果,根据GRACE时变重力场模型的反演结果,分析并选取该算法的最优参数。实验结果表明:GRACE时变重力场的起算阶数、滑动窗口宽度和多项式阶数应分别选取15阶、5个点和4阶。     

利用重力卫星探测近16年中国大陆地区陆地水储量长期变化趋势

为了更全面地分析区域陆地水储量长期变化趋势,利用2002年4月—2017年6月近16年的重力恢复与气候实验(gravity recovey and climate explorer, GRACE)时变重力场数据反演中国大陆地区陆地水储量变化,并与全球陆地资料同化系统(global land data assimilation system, GLDAS)水文模型结果进行比较分析。同时,通过扣除季节性信号研究近16年来中国大陆地区陆地水储量的异常变化。研究结果表明:在2002—2017年间,中国大陆地区北方以减少为主,而南方以增加为主,其中青藏高原南部、新疆北部和华北地区减少趋势最为显著,并呈现出加速趋势。GRACE时变重力场和GLDAS模型得到的关于加速度项时空分布基本相符,加速度项与长期趋势项的结合更好地反演区域陆地水储量变化。     

重力卫星时变重力场位系数误差的反向延拓去相关算法

由于重力场恢复与气候实验(gravity recovery and climate experiment,GRACE)时变重力场的高阶项误差导致反演结果中出现明显的条带误差,必须对其进行去相关处理。传统去相关算法采用滑动窗多项式拟合方法,但其存在着位于两端的数据无法处理的缺点,采用反向延拓技术对传统算法进行改进,提高数据的处理率和精确性。最后将改进前后的去相关处理结果进行比较,验证算法的有效性和可靠性。     

利用重力卫星监测2003—2016年南极地区冰盖质量变化

为了研究南极冰盖消融对全球海平面变化的影响,利用2003年1月—2016年6月的重力恢复与气候实验时变重力场数据反演该地区冰盖质量变化,并采用去相关滤波P3M6加上300 km Fan滤波的组合算法削弱条带误差等影响,扣除冰后回弹和泄露误差影响.结果表明:南极地区冰盖质量变化整体表现为加速消融趋势,其质量变化率为(-1...     

利用重力卫星监测中国西南地区陆地水储量变化

中国西南地区作为我国的重要经济区,研究该区域内陆地水储量变化与国民经济发展和人民生活之间的相互关系具有十分重大的现实意义。本文基于2003至2015年共计13年的重力恢复与气候实验(gravity recovery and climate experiment,GRACE)月重力场模型,采用组合滤波削弱重力场数据误差,并扣除冰后回弹的影响,实现对中国西南地区陆地水储量变化的持续监测,并与同期GLDAS(global land data assimilation system)水文模型结果进行比较。研究结果表明：GRACE能够有效地实现大范围内的陆地水储量变化的监测,2003~2015年间出现了三次异常低值,分别为2004年、2010年和2014年;同时,能够有效监测2009~2010年西南地区干旱事件发生、扩展和结束三个阶段的时空变化情况。     

基于GRACE和GLDAS的长江下游陆地水储量变化预测

利用GRACE重力卫星数据反演2002—2015年间长江下游陆地水储量变化,与GLDAS模型模拟陆地水储量从趋势性和相关性两方面进行对比分析,并利用长系列GLDAS模拟水储量和两者间函数关系,建立改进灰色-马尔可夫模型预测长江下游地区未来陆地水储量变化.结果表明:GRACE重力卫星数据反演的陆地水储量变化和GLDAS模型模拟的陆地水储量变化趋势一致,均有微弱增长趋势,最小二乘拟合相关系数为0.79,两者间具有强相关性;利用改进灰色-马尔可夫模型预测长江流域下游地区2016年和2017年陆地水储量变化区间分别为(7.37,cm,12.05,cm]和(7.29,cm,11.25,cm],2016年预测结果与实际情况一致,结果表明区域将会出现连续丰水状态,极有可能导致洪涝灾害发生,未来防洪治涝形势严峻.     

重力信号的小波变换与经验模态分解级联滤波方法

针对动基座重力测量,提出了处理重力信号的小波变换与经验模态分解级联方法.该方法采用DB4小波函数的强制阈值小波变换作为前端滤波器,将原始信号分解为12层,提取第7层作为中间结果,运用经验模态分解方法用作第二级滤波器,将输入分解为8个模态,提取残余分量和最大尺度的逼近模态作为级联滤波结果.对静态重力数据进行概率密度分析,给出了重力的统计特性以及测量结果的可信度.级联滤波结果与某航空重力系统处理结果对比表明:级联滤波方法能够在强噪声中提取出微弱的重力信号,并且由于引入前端滤波器减少了级联滤波器整体计算量,提高了重力测量的空间分辨率.     

重力训练法

针对某些对象梯度不易计算的问题,提出一种新的优化训练方法.利用水往低处流的原理对参数进行寻优,将随机初始参数根据步长生成多维空间中点的坐标形式,用实际输出和目标输出之间的差来表示以此点为球心的球的半径,将最小半径的球作为下一步寻优的中心点.此方法具有无需计算梯度,初始值随机选取,易编程,寻优快等特点.通过仿真实验,此方法成功应用在PID控制器、LQR控制器和神经网络中,获取了最优参数,具有实际操作性.     

引力向量与引力张量的三维笛卡儿坐标表示式

导出了引力向量和引力张量球谐函数展开式的三维笛卡儿坐标表示公式 ,并给出了该表示式在两极和赤道的简化形式 .引力向量和引力张量的三维笛卡儿坐标表示式在形式上比球坐标表示式简单 ,且便于表示卫星的三维笛卡儿坐标系摄动量与位系数的关系     

重力加速度的测量

本文结合本地实际,理论分析和实际测量相结合,阐述了如何精确测定当地的重力加速度。并分析了单摆法、落球法和复摆法测量重力加速度中主要误差原因,供大家测量时减小和修正误差作参考.     

流动重力模不稳定性

本文研究了在垂直于磁场和等离子体流动的重力场中具有剪切流动的电流片的稳定性。这种由剪切流动和重力联合作用所引起的混合模,称为流动重力模不稳定性。作为一个例子,还讨论了弱重力场情况下激发流动重力模不稳定性的临界条件。     

拓扑高阶Virasoro引力

利用“扭曲”的高阶Virasoro代数构造了拓扑高阶Virasoro引力     

挠率与强引力

本文在Poincare规范引力框架中,考虑挠率在粒子内部产生的能-动张量贡献,导出一个强引力的模型。这个模型把挠率与强引力联系在一起,给强引力理论增加了新的物理内容。     

住宅重力循环供热系统

针对目前集中式供热系统不能实现＂按需供暖＂的现象,提出一种新型的单元住宅补偿供热系统.该系统采用重力循环式热水供暖,无需管道循环水泵设备,更加节能环保.介绍了单元住宅补偿供热系统的组成、性能优势,并以典型房间为例对该系统进行可行性分析计算,验证其合理性.实例计算分析表明,该系统对南方无供暖地区及北方供暖期前后的过渡时期具有较好的应用前景.     

导热姆A重力热管的实验研究

作者研究了在中温范围内,导热姆A重力热管的传热特性、制造方法和寿命试验结果。试验表明,导热姆A热管的使用温度为300～350℃。经过1000(h)的寿命试验,热管的性能几乎保持不变。