【摘 要】
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地球重力场的研究是大地测量学的核心问题,地面重力测量能为矿产勘察、大地构造反演、大地水准面精化和地球动力学研究等提供精准的重力场信息,对大地测量、地球物理等领域具有重要意义。重力基本网是我国测绘基准的重要组成部分,相对重力与绝对重力相结合的测量方式在重力基本网建设中得到了广泛的应用。绝对重力测量通过定期校准仪器和参加绝对重力仪比对实验来保证测量的准确性,相对重力仪的格值系数和零漂特性是影响相对重力
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地球重力场的研究是大地测量学的核心问题,地面重力测量能为矿产勘察、大地构造反演、大地水准面精化和地球动力学研究等提供精准的重力场信息,对大地测量、地球物理等领域具有重要意义。重力基本网是我国测绘基准的重要组成部分,相对重力与绝对重力相结合的测量方式在重力基本网建设中得到了广泛的应用。绝对重力测量通过定期校准仪器和参加绝对重力仪比对实验来保证测量的准确性,相对重力仪的格值系数和零漂特性是影响相对重力测量精度的主要因素。在测线较长、地形起伏较大的高原地区,格值系数标定困难且易受多种不确定性因素影响,长期测量中相对重力仪会受到不规则非线性漂移影响,除了增加绝对重力点数量与多余观测量这种比较费时费力的方法,采用适当的参数估计和平差方法可以经济有效提高重力基本网的精度。本文以青海省重力基本网为例,研究了重力基本网解算的原理和算法,编写了重力数据预处理、参数估计与重力网平差的代码。主要内容包括相对重力数据预处理,利用Farrell公式计算了陆地水储量变化对参考重力值的影响。基于参数估计方法,引入相对重力仪格值系数与零漂率作为未知参数或超参数进行了解算。采用不同随机模型优化各重力观测量的权重约束,基于最小二乘、抗差估计及贝叶斯法完成了重力基本网平差解算。根据高原地区重力基本网数据处理中格值系数与零漂率的计算、网平差函数模型与随机模型的选择,从内符合精度与外符合精度两方面分析各参数估计方法及重力网平差模型的适用性。结果表明,2017-2020年陆地水储量变化对各个位置的重力点影响不同,最大值为1.7μGal。由于基线场的重力差不足及其他不确定性因素,标定的格值系数中有系统误差存在,平差模型估计的格值系数削弱了段差与段差互差之间的相关性,其对系统误差的校正效果优于标定的格值系数。增加重力控制点数量与重力差可提高估计的格值系数的准确性,从而得到与绝对重力值更接近的平差值,其中贝叶斯法估计的格值系数对重力控制点数量与重力差最为敏感。贝叶斯法估计的零漂率随时间的变化相对平滑且受重力控制点的影响较小,在所有重力仪观测值均参与平差时,贝叶斯法与最小二乘法平差结果之间差异较小,而对与零漂特性复杂的重力仪,使用往返观测数据计算的零漂率具有更高准确度。当粗差存在的情况下,交叉验证结果表明,最小二乘估计准确度较差,抗差估计得到了更小的重力平差值不符值。ABIC法可优化观测数据的权值约束,采用ABIC法确定初始权可小幅度提高平差准确度。本文建议将格值系数作为未知参数进行估计,以ABIC法确定各类观测量初始权的抗差最小二乘法用于高原地区重力基本网的解算,为高原地区绝对与相对混合重力数据处理平差模型与参数估计方法的选取提供了参考。
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