地球重力卫星的发展及应用综述.pdf

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1、２０１５年第１７期（总第１７０期）江西建材工程管理地球重力卫星的发展及应用综述１１２■赵青，王玉霞，张松■１．山东农业工程学院，山东济南２５０１００；２．山东省第一地质矿产勘查院，山东济南２５０１００摘要：首先介绍了国际上三大地球重力卫星ＣＨＡＭＰ、ＧＲＡＣＥ、ＧＯＣＥ及其测量ＥＩＧＭ、ＥＩＧＥＮ－ＧＲＡＣＥ、ＧＧＭ、ＥＧＭ２００８在内的６０余个地球重力模型。原理，重点介绍了重力卫星的应用，总结了重力卫星广阔的应用领域，最近年来，国内学者在该领域也进行了相关研究，徐天河［３］等利用２００２后介绍了重力卫星的不足及

2、其发展方向。年ＣＨＡＭＰ卫星的相关数据解算出了地球重力场模型ＸＩＳＭ０２；冉将关键词：重力卫星发展应用军［４］等通过处理ＧＲＡＣＥ数据解算出全球时变重力场模型，与国际上［５］的ＲＬ０５模型精度相当；黄强等利用ＧＯＣＥ的数据恢复了２００阶的地１引言球重力场模型。地球重力专用测量卫星的成功发射预示着人类进入重力探测新时［６］进行水文方面的研究：ｃｈｅｎ等利用ＧＲＡＣＥ数据研究了南极地区代。利用卫星可进行高精度全球重力场的测定；精确求定大地水准面，［７］的冰川情况；超能芳等利用ＧＲＡＣＥＲＬ０５模型监测了长江流域水储建

3、立和维护高精度的高程基准。此外，地球学科领域也可利用卫星的［８］量变化；周旭华等利用ＧＲＡＣＥ数据反演出全球陆地的水储量变化。［１］观测数据，进行资源的勘察和地震监测。［９］研究重力异常及大地水准面变化：李飞利用ＧＲＡＣＥ数据研究２地球重力卫星概述［１０］了全球的重力异常和大地水准面起伏；徐海军等利用ＧＯＣＥ数据监２．１ＣＨＡＭＰ（ＣｈａｌｌｅｎｇｉｎｇＭｉｎｉｓａｔｅｌｌｉｔｅＰａｙｌｏａｄ）卫星测了中国区域的重力异常。ＣＨＡＭＰ是世界上首先采用卫星－卫星跟踪技术中高低跟踪技术［１１－１２］进行地学研究：段虎荣

4、等利用ＧＲＡＣＥ数据进行中国及邻域（ＳＳＴ－ＨＬ）的专用重力测量卫星，该卫星由德国地学中心ＧＦＺ研制，地壳厚度和中国西部地壳运动的研究，反演出该区域地壳的水平和垂２０００年７月升空，２０１０年９月结束在轨运行。其原理是利用高轨ＧＰＳ直运动速率。卫星对低轨ＣＨＡＭＰ卫星进行精密跟踪定位，通过静电悬浮加速度计利用上述重力卫星可以精确测量重力场的静态及时变信息，进而测定ＣＨＡＭＰ在轨道处所受非保守力（实时）。ＣＨＡＭＰ卫星主要的科获得地球总体形状的变化、全球海洋质量的分布和变化、地下蓄水量的学目标为：探测长波地球重力场

5、、地球磁场、电离层和中性大气结构等特征、极地冰川的变化和地球各圈层物质的迁移。尽管如此，上述卫星［２］及其各自的时变量。仍无法满足相关学科对更高精度重力场静态及其时变信息的急切需相较传统方法，现仅用一颗重力卫星的数据，就能以前所未有的精求，因此国际众多科研机构积极开展更高精度卫星重力测量计划的研确性和可靠性求定地球重力场的长波信息和部分中波信息，提高了地［１３］究，包括双星重力计划、三星重力计划和四星重力计划等。我国也球重力场模型的可靠性。但其对提高重力场模型的精度和空间解析度在积极开展卫星重力测量计划，郑伟等人

6、进行了我国卫星重力测量计的能力有限，原因在于其在较高轨道处的重力场信号衰减。划实施的研究论证，为我国的卫星重力测量提供了许多建设性意２．２ＧＲＡＣＥ（ＧｒａｖｉｔｙＲｅｃｏｖｅｒｙＡｎｄＣｌｉｍａｔｅＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔ）卫星［１３－１４］见。ＧＲＡＣＥ由美国宇航局ＮＡＳＡ和德国航天局ＤＬＲ联合研制，２００２年３月升空，至今已对地球重力场进行了长达１０余年的观测。其采用参考文献ＳＳＴ－ＬＬ／ＨＬ的测量模式，测得的重力场的分辨率为１７０ｋｍ，其装备的［１］唐新明，高小明．我国测绘卫星和卫星测绘“十二五＂发展战略研星

7、载ＧＰＳ接收机可对星体轨道进行测定；精密的三轴加速度计用于测究．测绘通报，２０１２（１０）：１－４．定星体所受非保守力；双星间距离及其变化可用微波测距仪（ＫＢＲ）测［２］郑伟，徐厚泽，钟敏，等．国际重力卫星研究进展和我国将来卫星重定。ＧＲＡＣＥ卫星主要的科学目标为：高精度探测静态地球重力场中长力测量计划［Ｊ］．测绘科学，２０１０，３５（１）：５－９．波信息及地球重力场的周期变化，求定高精度的大地水准面及其年变［３］徐天河，杨元喜．基于能量守恒方法恢复ＣＨＡＭＰ重力场模型［Ｊ］．［２］化率；探测中性大气结构和电离层

8、及其时变量。测绘学报，２００５，３４（１）：１－６．ＧＲＡＣＥ的数据可在美国德克萨斯大学奥斯汀分校空间研究中心［４］冉将军，许厚泽，钟敏等．利用ＧＲＡＣＥ重力卫星观测数据反演全球ＣＲＳ、德国地学研究中心ＧＦＺ、美国喷气推进实验室ＪＰＬ和法国国家太时变地球重力场模型［Ｊ］．地球物理学报，２０１４，５７（４）：１０３２－空研究中心ＣＮＥＳ的官方网站获得。１０４０．２．３ＧＯＣ