Precise orbit determination for GRACE with zero-difference kinematic method

Thanks to the high performance of the spaceborne GPS receiver and the availability of precise IGS orbit and clock products, ze-ro-difference kinematic precise orbit determination (POD) has been turned out to be a new effective method in orbit determination for the LEO satellites. Zero-difference kinematic POD, which is based on the GPS measurements only from the spaceborne GPS receiver, does not depend on the force models and orbit design. From this point of view, kinematic POD is suitable for the Earth observation satellites at very low altitudes, such as CHAMP, GRACE and GOCE, etc. This paper first reviews the basic ze-ro-difference GPS observation model. Then a modified data quality control scheme is put forward. Finally, a block-wise least squares algorithm, which first separates the parameters into several groups and then solves the parameters by elimination and back-substitution, is discussed and proposed for the kinematic orbit determination. With the above algorithms, we developed kinematic POD software to solve the orbit suitable for one-week GRACE observations. Comparisons with the published Rapid Science Orbit (RSO) indicate that, using our approach to determine the orbit, the accuracy in the radial direction can achieve 3―4 cm for GRACE-A, and 3―5 cm for GRACE-B.     

利用重力卫星数据恢复地球质量迁移方法的研究

利用卫星重力数据反演地球质量迁移一直是地球物理研究领域的重要课题。主要讨论了基于重力场球谐函数反演地球表面质量变化的基本理论,推导了反演模型的基本理论公式。利用GRACE月重力场数据对反演模型公式进行了试算;并将试算结果与CPC和GLDAS模型数据进行了比较。比较结果表明:该反演模型能很好地反映某区域水储量变化,具有较好的适用性和精确性。     

基于重力卫星数据探测核幔边界动态过程信号

使用GRACE（Gravity Recovery and Climate Experiment）重力场数据,联合多源数据模型剔除地表过程的重力信号,以分离得到核幔边界处包含液态外核流体运动特征的重力信号,同时根据CHAOS-7地磁场模型重建核幔边界与地球表面的地核地磁场变化,以此为基础使用主成分分析（PCA）与独立主成分分析（ICA）方法对重力信号与磁场信号进行统计分解,得到2种信号的时变模态与空间模态,对比分析2种信号分解结果的相关性,研究表明,重力信号第3模式的时变模态与磁场信号第2模式的时变模态相关性较好,同时,其空间模态反映了太平洋低纬度地区较为明显的东西向“偶极子”形式的变化特征,与地磁场二阶导数在太平洋地区的空间变化特征相对应,在2014年以后重力信号的时变模态与磁场信号二阶导数的时变模态均表现出相同的线性快速变化特征,与现有的研究成果相符合。     

黑河干流中游地区地表水和地下水集成模拟与应用

黑河干流中游地区内地下水和河水、泉水的转化以及综合利用具有西北干旱区的典型性.在一维明渠汇流和三维地下水流耦合数值模型的基础上,结合1995—2003年的黑河水位、流量和地下水头监测等数据对模型进行了识别,分析了正义峡站黑河水位和流量、地下水头变化和地表水和地下水综合利用状况,说明模型是可靠的.同时,利用GRACE重力卫星和GLDAS土壤含水量数据反演了2004—2012年地下水储量的变化,根据2004—2007年监测和模拟地下水头对比效果反推了研究区的地下水开采量,模拟发现地下水向黑河排泄水量、泉水溢出量和潜水蒸发量基本呈逐渐下降的趋势.其成果可为黑河干流中游地区水资源管理和综合利用提供服务.     

GRACE加速仪资料定标研究

该文给出了GRACE卫星星载加速仪资料的一种快速校标方法,以单天GRACE卫星快速轨道直接校标加速仪的结果为基础,联合多个单天法方程进行二次校标,其中多天只解算1组共同的尺度因子,而线性偏差每个单天解算1组,以求消弱尺度因子和线性偏差的相关性,得到更加稳定的结果.同时还利用GRACE的A/B双星共轨的特点,进行了两星阻力测量资料之间的对比验证,证实了结果的有效性.