地球重力場是表征地球內部物質分布與動態(tài)變化的核心物理場,其高精度測量不僅為大地測量學、地球物理學等基礎學科提供關鍵數(shù)據(jù)支撐,更在水文循環(huán)監(jiān)測、氣候變化研究、地質災害預警等應用領域展現(xiàn)出不可替代的科學價值。21 世紀以來,以 CHAMP、GRACE、GOCE 為代表的衛(wèi)星重力探測計劃,通過突破性的技術手段實現(xiàn)了全球重力場的高精度觀測,為揭示地球系統(tǒng)多圈層相互作用機制提供了革命性的數(shù)據(jù)支撐。然而,從衛(wèi)星原始觀測數(shù)據(jù)到可用于科學研究的高精度重力場產品,需突破數(shù)據(jù)預處理、噪聲抑制、多源數(shù)據(jù)融合等關鍵技術瓶頸,這也成為當前地球科學領域的研究熱點與前沿方向。
作者團隊深耕衛(wèi)星重力數(shù)據(jù)處理與水文應用領域多年,密切關注我國自主重力衛(wèi)星技術發(fā)展,在衛(wèi)星重力數(shù)據(jù)預處理技術、重力反演算法研發(fā)、流域水文監(jiān)測等方向積累了豐富的理論成果與實踐經(jīng)驗。本書聚焦高精度衛(wèi)星重力數(shù)據(jù)預處理技術及其在水文領域的創(chuàng)新應用,系統(tǒng)闡述衛(wèi)星重力探測的技術體系、數(shù)據(jù)處理流程與典型應用場景,旨在為相關領域研究者提供從基礎理論到技術實踐的系統(tǒng)性參考。
學術價值
空間對地觀測技術尤其是衛(wèi)星重力觀測,展現(xiàn)了高時空分辨率地球系統(tǒng)物質遷移探測的能力及潛力,為高效監(jiān)測水文環(huán)境和地質災害提供了獨有的數(shù)據(jù)支撐。實現(xiàn)高質量的衛(wèi)星原始觀測數(shù)據(jù)預處理能力,打破國外在該領域的卡脖子技術,直接影響我國衛(wèi)星觀測應用效果,是支撐我國衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理及應用能力的重要技術基礎。本書以適用于我國自主重力測量衛(wèi)星高精度處理與應用需求為牽引,介紹高精度衛(wèi)星重力數(shù)據(jù)預處理技術,突破衛(wèi)星平臺級觀測數(shù)據(jù)構建關鍵技術問題,實現(xiàn)重力衛(wèi)星原始觀測數(shù)據(jù)自主構建能力;介紹重力衛(wèi)星在水文領域的相關應用,發(fā)展有長江流域特色的地下物質遷移監(jiān)測的關鍵技術與方法,解決流域水文重力信號精細化提取關鍵技術;創(chuàng)新發(fā)展高精度重力反演方法,解決三峽及其鄰區(qū)的中上地殼密度結構精細化三維構建技術難題。
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重力梯度測量衛(wèi)星 L0-L1 數(shù)據(jù)預處理流程
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水文重力觀測及組網(wǎng)技術方案
章節(jié)簡介
第 1 章以地球重力場的物理特性為切入點,主要概述衛(wèi)星重力探測技術發(fā)展脈絡、數(shù)據(jù)處理方法體系及水文應用進展,構建學科研究的宏觀框架。
第 2 章聚焦重力衛(wèi)星技術指標的仿真模擬,通過軌道參數(shù)優(yōu)化、載荷精度建模與誤差傳遞分析,揭示衛(wèi)星設計參數(shù)與重力場恢復精度的動態(tài)規(guī)律,為我國下一代重力衛(wèi)星的工程實現(xiàn)提供理論依據(jù)。
第 3 章詳細闡述自主重力衛(wèi)星 L1 數(shù)據(jù)預處理的關鍵環(huán)節(jié),包括加速度計電壓-加速度數(shù)據(jù)轉換模型、多星象儀聯(lián)合姿態(tài)重建算法、溫度效應校正方法及角速度維納濾波融合技術。
第 4 章主要介紹構建水文重力監(jiān)測網(wǎng)理論,研究衛(wèi)星重力與地面重力數(shù)據(jù)的融合方法,實現(xiàn)陸地水儲量變化的高精度反演。
第 5 章系統(tǒng)闡述高精度三維重力反演理論,結合物性約束與正則化算法提升反演結果的地質解釋能力,并以三峽地區(qū)地殼結構研究為例,展示重力場精細化建模在地質災害評估中的潛力。
第 6 章探討衛(wèi)星重力在陸地水儲量、全球水循環(huán)、流域極端旱澇監(jiān)測等領域的智慧應用。第 7 章主要展望高精度衛(wèi)星重力數(shù)據(jù)處理技術的未來發(fā)展方向,聚焦 AI 融合、準實時監(jiān)測及多學科交叉應用等前沿趨勢,為未來研究方向提供戰(zhàn)略指引。
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ISBN:978-7-03-082792-0
本文編輯:杜權
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