目錄
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 衛(wèi)星重力探測技術(shù)發(fā)展概況 3
1.3 衛(wèi)星重力數(shù)據(jù)處理方法與進(jìn)展 6
1.3.1 時域法 7
1.3.2 空域法 7
1.3.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理 8
1.4 我國自主重力衛(wèi)星關(guān)鍵載荷原始數(shù)據(jù)構(gòu)建工作 10
1.4.1 衛(wèi)星重力梯度觀測數(shù)據(jù)構(gòu)建原理 11
1.4.2 L1 觀測數(shù)據(jù)構(gòu)建方法 12
1.5 衛(wèi)星重力水文應(yīng)用進(jìn)展與挑戰(zhàn) 14
1.5.1 衛(wèi)星重力水文應(yīng)用進(jìn)展 14
1.5.2 面臨的主要機(jī)遇與挑戰(zhàn) 17
第2章 重力衛(wèi)星技術(shù)指標(biāo)仿真模擬關(guān)鍵技術(shù)研究 19
2.1 需求分析 19
2.1.1 地震領(lǐng)域需求分析 19
2.1.2 相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域需求分析 23
2.1.3 關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)需求 26
2.2 技術(shù)指標(biāo)體系設(shè)計 27
2.2.1 衛(wèi)星軌道參數(shù)的優(yōu)化選取 27
2.2.2 衛(wèi)星關(guān)鍵載荷的精度指標(biāo)設(shè)計 28
2.3 技術(shù)指標(biāo)仿真模擬計算 31
2.3.1 時域最小二乘誤差分析方法 31
2.3.2 解析誤差分析方法 35
2.3.3 星座組建仿真分析 39
第3章 自主重力測量衛(wèi)星 L1 數(shù)據(jù)預(yù)處理關(guān)鍵技術(shù) 44
3.1 民用重力衛(wèi)星技術(shù)指標(biāo)的 L0-L1 數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù) 44
3.2 加速度計電壓轉(zhuǎn)換 49
3.2.1 電壓數(shù)據(jù)預(yù)處理 51
3.2.2 電壓-加速度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 51
3.3 聯(lián)合星象儀的姿態(tài)數(shù)據(jù)重建 53
3.3.1 星象儀結(jié)構(gòu)分析 54
3.3.2 星象儀姿態(tài)數(shù)據(jù)聯(lián)合方法 55
3.3.3 聯(lián)合計算結(jié)果分析 56
3.4 溫度效應(yīng)校正的姿態(tài)數(shù)據(jù)重建 62
3.4.1 星象儀視軸夾角分析 63
3.4.2 多星象儀溫度效應(yīng)校正處理 65
3.4.3 計算結(jié)果分析 68
3.5 角速度重建 73
3.5.1 星象儀及梯度儀角速度的計算 73
3.5.2 角速度恢復(fù)維納濾波器的計算 74
3.6 自主衛(wèi)星重力梯度原始觀測數(shù)據(jù)構(gòu)建 77
3.6.1 衛(wèi)星重力梯度觀測數(shù)據(jù)構(gòu)建原理 77
3.6.2 衛(wèi)星重力梯度觀測數(shù)據(jù)構(gòu)建與分析 78
3.7 預(yù)處理粗差探測 84
3.7.1 粗差概念與分類 84
3.7.2 粗差探測評定指標(biāo) 85
3.7.3 統(tǒng)計檢驗方法 86
3.7.4 小波分析方法 89
3.7.5 機(jī)器學(xué)習(xí)方法 90
3.7.6 計算結(jié)果與分析 94
3.7.7 建議組合方法策略 101
第4章 水文重力監(jiān)測網(wǎng) 103
4.1 基于衛(wèi)星重力探測陸地水儲量的技術(shù)與方法 103
4.1.1 地球重力場模型的球諧表示 107
4.1.2 地球表面質(zhì)量變化估計基本原理 108
4.1.3 水儲量變化計算結(jié)果 116
4.2 水文重力觀測技術(shù)與組網(wǎng)方法 126
4.2.1 差分重力變化 128
4.2.2 累積重力變化 130
4.3 重力基準(zhǔn)定標(biāo)技術(shù)與方法 131
4.3.1 重力基準(zhǔn)定標(biāo) 132
4.3.2 各類重力數(shù)據(jù)誤差階方差估計 133
4.3.3 各類重力數(shù)據(jù)譜權(quán)確定模塊 134
第5章 高精度三維重力反演 135
5.1 三維重力反演方法 136
5.1.1 模型空間的離散化 136
5.1.2 三維重力模型正演計算 136
5.1.3 三維重力反演方法 138
5.2 三維重力反演中的物性約束方法 141
5.2.1 先驗信息的類別 142
5.2.2 拉格朗日乘子法 142
5.2.3 約束反演流程 144
5.3 理論模型反演 145
5.3.1 理論模型及數(shù)據(jù)設(shè)置 145
5.3.2 理論模型反演 145
第6章 流域水文重力智慧監(jiān)測及應(yīng)用 150
6.1 衛(wèi)星重力水文應(yīng)用概況 150
6.1.1 陸地水儲量 150
6.1.2 全球水循環(huán)與趨勢變化 151
6.1.3 蒸散發(fā) 153
6.1.4 地下水 154
6.1.5 流域極端旱澇的監(jiān)測 155
6.2 水文應(yīng)用技術(shù)處理算法 158
6.2.1 干旱指數(shù) 158
6.2.2 洪澇指數(shù) 160
6.2.3 陸地水儲量異常重構(gòu) 161
6.2.4 蒸散發(fā) 163
6.2.5 地下水 166
6.2.6 基于機(jī)器學(xué)習(xí)的 TWSA 重建 166
6.3 全球水循環(huán)與趨勢變化 170
6.4 流域和湖泊極端事件響應(yīng) 172
6.4.1 極端干旱事件響應(yīng) 172
6.4.2 極端洪澇事件響應(yīng) 182
6.5 基于機(jī)器學(xué)習(xí)的鄱陽湖流域 TWSA 重建 184
6.6 蒸散發(fā)應(yīng)用 187
6.7 地下水變化 191
第7章 高精度衛(wèi)星重力數(shù)據(jù)處理技術(shù)發(fā)展與展望 193
7.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)面臨的需求與挑戰(zhàn) 193
7.1.1 海量觀測數(shù)據(jù)處理瓶頸 193
7.1.2 實時處理的水文監(jiān)測需求 193
7.1.3 極端氣候事件中的噪聲抑制難題 194
7.1.4 復(fù)雜應(yīng)用場景中的多學(xué)科交叉需求 194
7.2 重力衛(wèi)星技術(shù)未來發(fā)展方向 194
7.2.1 持續(xù)積累原始基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理能力 194
7.2.2 豐富多類型衛(wèi)星重力場模型產(chǎn)品 195
7.2.3 強(qiáng)化銜接耦合國家重大戰(zhàn)略布局 195
7.2.4 構(gòu)建多學(xué)科交叉衛(wèi)星重力數(shù)據(jù)中心 195
7.2.5 融入AI實現(xiàn)準(zhǔn)實時監(jiān)測能力 196
7.2.6 推進(jìn)極端水文事件業(yè)務(wù)化監(jiān)測體系與平臺 196
7.3 結(jié)論與展望 196
參考文獻(xiàn) 198