卫星重力梯度数据粗差探测方法的比较研究

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1、第３１卷第１期大地测量与地球动力学Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．１２０１１年２月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＧＥＯＤＥＳＹＡＮＤＧＥＯＤＹＮＡＭＩＣＳＦｅｂ．，２０１１文章编号：１６７１５９４２（２０１１）０１００７８０５卫星重力梯度数据粗差探测方法的比较研究１）２，３）１）１）吴云龙罗志才李辉邹正波１）中国地震局地震研究所，武汉４３００７１２）武汉大学测绘学院，武汉４３００７９３）武汉大学地球空间环境与大地测量教育部重点实验室，武汉４３００７９摘要比较研究了卫星重力梯度数据粗差探测的阈值法、Ｇｒｕｂｂｓ检验、Ｄｉｘｏｎ检验和小波分析法及组合方法。基于卫

2、星重力梯度测量粗差的来源和特征，模拟生成了重力梯度数据的粗差，利用上述粗差探测方法模拟计算的结果表明：联合Ｄｉｘｏｎ检验和小波分析的组合法最有效。关键词卫星重力梯度；粗差探测；统计检验；小波分析；组合法中图分类号：Ｐ２０７文献标识码：ＡＣＯＭＰＡＲＩＳＯＮＯＦＯＵＴＬＩＥＲＤＥＴＥＣＴＩＯＮＭＥＴＨＯＤＳＩＮＧＲＡＶＩＴＹＧＲＡＤＩＯＭＥＴＲＹ１）２，３）１）１）ＷｕＹｕｎｌｏｎｇ，ＬｕｏＺｈｉｃａｉ，ＬｉＨｕｉａｎｄＺｏｕＺｈｅｎｇｂｏ１）ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｅｉｓｍｏｌｏｇｙ，ＣＥＡ，Ｗｕｈａｎ４３００７１２）ＳｃｈｏｏｌｏｆＧｅｏｄｅｓｙａ

3、ｎｄＧｅｏｍａｔｉｃｓ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７９３）ＴｈｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧｅｏｓｐａｃｅＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄＧｅｏｄｅｓｙ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７９ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｏｕｔｌｉｅｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｉｎｓａｔｅｌｌｉｔｅｇｒａｖｉｔｙｇｒａｄｉｏｍｅｔｒｙｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｒｅｓｈｏｌｄｍｅｔｈｏｄ，Ｇｒｕｂｂｓ’ｓｔｅｓｔ，Ｄｉｘｏｎｔｅｓｔ，ｗａｖｅｌｅｔｍｅｔｈｏｄａｎｄｃｏｍｂｉｎｅｄｍ

4、ｅｔｈｏｄａｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓａｔｅｌｌｉｔｅｇｒａｖｉｔｙｇｒａｄｉｏｍｅｔｒｙｏｕｔｌｉｅｒｓ，ｔｈｅｇｒａｖｉｔｙｇｒａｄｉｏｍｅｔｒｙｄａｔａｓｅｔｗｉｔｈｏｕｔｌｉｅｒａｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆＤｉｘｏｎｔｅｓｔａｎｄｗａｖｅｌｅｔｍｅｔｈｏｄｉｓｔｈｅｍｏｓｔｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓａｔｅｌｌｉｔｅｇｒａｖｉｔｙｇｒａｄｉｏｍｅｔｒｙ；ｏｕｔｌｉｅｒｄｅｔｅｃｔｉ

5、ｏｎ；ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｍｅｔｈｏｄ；ｗａｖｅｌｅｔａｎａｌｙｓｉｓ；ｃｏｍｂｉｎｅｄｍｅｔｈｏｄ度重力梯度仪等关键载荷，该卫星的预期科学目标１引言是以前所未有的精度和分辨率（１００ｋｍ空间分辨率重力场和静态海洋环流探测卫星（ＧＯＣＥ，Ｇｒａｖ和１～２ｃｍ精度的全球大地水准面）测定全球静态ｉｔｙｆｉｅｌｄａｎｄｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅＯｃｅａｎＣｉｒｃｕｌａｔｉｏｎＥｘｐｌｏｒｅｒ）地球重力场。受观测噪声、仪器故障、姿态误差、计于２００９年３月１７日由欧洲空间局（ＥＳＡ）成功发算误差等多种因素的影响，ＧＯＣＥ重力梯度观测数射，目前已经在轨运行１年。借

6、助于其搭载的高精据中不可避免地存在粗差。模拟研究表明：即使重收稿日期：２０１００８２１基金项目：国家科技支撑计划（２００８ＢＡＣ３５Ｂ０５）；国家自然科学基金（４０８７４００２）；国家８６３计划项目（２００８ＡＡ１２Ｚ１０５）；中国地震局地震研究所所长基金（ＩＳ２０１０５６０８７）作者简介：吴云龙，男，１９８１年生，博士，助理研究员，主要从事卫星重力学和地震监测研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｕｎｌｏｎｇｗｕ＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ通讯作者：罗志才，男，教授，博士生导师，主要从事物理大地测量学和卫星重力学研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈｃｌｕｏ＠ｓｇｇ．ｗｈｕ．ｅｄｕ．ｃ

7、ｎ第１期吴云龙等：卫星重力梯度数据粗差探测方法的比较研究７９力梯度数据中仅存在０．２％的粗差也对重力场模型一般来说，对于观测数据存在的粗差，有以下的求解有较大影响。因此，粗差探测是ＧＯＣＥ重力处理途径：１）通过可视化，将所有与正常值不一致梯度数据预处理中的重要环节，其目的是探测、标记的观测值全部简单剔除。这种方法容易损失有用信或校准ＧＯＣＥ重力梯度测量数据中的粗差，为恢复息，而且并不能识别绝大部分隐藏的粗差；２）留下高精度静态地球重力场模型提供数据质量保可疑观测值，这种方法会导致正常数据受到污染，从［１－３］障。而影响计算结果的精度和可靠性；３）采用统计检

8、ＧＯＣＥ卫星高级数据处理部门下属的核心研究验、稳健估计、滤波、平滑