卫星重力研究2l世极地测量研究的新位于

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第26卷第3期测绘科学vcI_6N0．32呻1年9月N'ienceofSurveyingandMappingp，2001卫星重力研究：2l世纪大地测量研究的新热点许厚泽(中国科学院测量与地球物理研究所．武汉430077)[摘要：卫星重力发射将大尢改善人们对地聋重力场的了解，最近一些年已盎和将要发射的CHAMP、GRACE爱GOCE卫里将把现有静态中长波长部舟重力场的精度提高12个量艇，并提供长玻部苛重刀场睦时更的告邑奉灭对这一大地测量的新进展咋了黄单超进[关键词]卫星重力发射；地球重力场；CHAMP；GRACEiGOCE[中图分类号]P2

2、2：文献标识码]A[3t章编号]100923r；7(2or；1)03Ol邮值模拟计算，同时专用重力观测的卫星系统设计和1地球重力场研究现状卫星的试验也逐步开始，经前后二十多年的反复论地球重力场是地球的基本物理场之一，重力场证和试验，最终卫卫跟踪和卫星重力梯度两种观及其时变反映了地球表层及内部的密度分布和物质测模式为国际大地测量界普遍接受。运动状态，同时决定着大地水准面的起伏和变化，因(1)卫卫跟踪技术此，重力场的研究历来是大地测量学的热点之一卫一卫跟踪技术是指空间的两颗卫星之间的精当前，静态地球重力场的确定主要依靠地面重密测距测速跟踪，由于GPS技术的发展又演化为高力观测，卫星测高和低

3、轨卫星跟踪三种资料的综合低卫卫跟踪和低低卫卫跟踪。高低』』一卫跟踪这一经典模式，其中长波长重力场的信息主要由地利用低轨卫星(高度400～500km左右上的星载面对空问多颗不同倾角人造卫星的跟踪资料恢复提GPS接收机与GPS卫星构成对低轨[星的卒间跟取，中短波长的重力场信息则来自地面重力观测和踪网，同时低轨卫星上载有高精度加速汁以补偿低卫星测高资料，例如人们，泛使用的EGM96模型轨卫星的非保守力摄动(主要是大气阻力影响)，其即由此构建。动态地球重力场的研究一直是技术上跟踪精度达到毫米级，恢复低阶重力场精度可以较十分困难的难题．直到80年代中期才开始利用人造现有模型提高一个数量级以上，对

4、应的低阶大地水激光测距技术测定6阶以下的地球重力场带谐系数准面精度达到毫米级。低低1一卫跟踪技术是指两的时变量，包括地心的变化，地球扁率项的变化(J)颗低轨卫星．相距200km左右，以微米级的测距测等。但近十年来有关地球重力场的研究表明，继续沿速精度相互跟踪．同时与GPS卫星构成空间跟踪用经典的地球重力场恢复模式，其静态部分无论是网，因此低低卫一卫跟踪相当于两颗高低卫卫跟在空间分辨还是在精度上都难以有明显改善，尤其踪再加上两颗低轨卫星之问的跟踪，观测值大大增是中长波长的信息部分，其时变部分由于大气对低加，其恢复低阶重力场精度可以提高2个数量级以轨卫星定轨的影响也达到了极限+必须寻找更有

5、效上，且中波长的地球重力场测定精度也相应提高一的途径，这就导致了卫星重力研究的兴起。个数量级以上低低卫一卫跟踪可采用微波或激光测距的方式+后者的技术难度较大但精度更高此外2卫星重力学原理由于卫一卫跟踪卫星的寿命设计达5年左右，因此早在70年代初+利用卫星技术及星载重力仪研可以精确测定中低阶地球重力场随时间的变化究重力场的概念就已提出，进入80年代许多欧美学(2)卫星重力梯度技术者开始针对不同的专用重力卫星观测方案开始了数卫星重力梯度技术是指在低轨卫星上载有高精收稿日期；2OOl一06∞维普资讯http://www.cqvip.com2测绘科学第26卷度的超导重力梯度计．测定空间在轨卫星

6、处的重力究进度其中GRACE将是第一个低低卫星踪系梯度张量，然后求介边值问题反演出地球重力场由统．重点放在重力场的时间变化上：GOCE将是第一于观测量梯度值为地球重力位的二阶导数，因此卫十重力梯度卫星系统．用于确定较高窀问分辨率重星重力梯度观测有能力恢复地球重力场的高阶部分力场。它们具有从重力场到固体地球物理、海洋学、(达180阶以上)．其精度可提高一个数量级以E为冰JII学、水文学、大地测量和海平面测定等广阔的应了减小各种噪声的影响，卫旱梯度仪一般放置在低用领域”温超导的环境中．由于体积的限制．这类卫星的寿命下面就CHAMP、GRACE及GOCE三个重仅1年左右．一般用于确定静态重力

7、场的研究近卫星技术作一简单阐述CHAMP是由德国地球科年，人们也致力于长寿命超导重力梯度仪的研制，以学中的(GFZ)独立研究也是世界上首次采用卫便用于重力场时变的观测研究跟踪技术的重力卫星，已于2000年7月15日成功综上所述，卫星重力测量技术包括有：高低卫一发射预期寿命5年，圆形近极轨道，倾角83．偏心卫跟踪HI一GPS，低低卫一卫微波跟踪SST．低低卫率0．004．近地点约470km．其主要目的：(1)确定全一卫激光干涉跟踪SSI，星载重力