半参数模型在航空重力测线网平差中的应用研究

【类型】学位论文

【作者】康双双 

【关键词】 航空重力测量 半参数模型 测线网平差 交叉点 系统误差 粗差 自检校平差 两步处理法

【摘要】航空重力测量是一种新型的重力测量技术,与传统的重力测量方法相比有很大的优势,测量速度快、范围广、成本低,可以到达几乎任何地区,对于地球科学、大地测量学以及现代军事等有很广阔的应用前景。但是航空重力测量是在测量平台不断高速运动状态下进行的动态测量,在测量过程中或多或少会受到各种误差的影响。尽管可以通过改进仪器精度,或者通过公式进行改正,以及选择合适的数字滤波技术分离出部分干扰与信号,但是对于一些低频误差,却不能通过低通滤波予以消除。因此在实际测量中通常将测线设计成由主测线与联络测线构成的网状,这样就形成了所谓的交叉点,由于受到各误差源影响,造成交叉点上观测值各不相同——交叉点不符值,而航空重力测线网平差就是在交叉点不符值的基础上对系统误差予以消除。传统的测线网平差方法都是移植海洋重力测线网平差的方法,以上述所说的交叉点不符值为观测值,以与时间相关的函数代表系统误差,通过最小二乘原理求解出测线网各测线的模型参数,之后对测线网测点进行系统误差的补偿。本文基于各传统方法的不完善处,引入半参数模型进行航空重力测线网平差,以分离出测线中的粗差与系统误差,提供更加可靠的结果。本论文的具体内容安排如下：第一章,主要对航空重力测线网平差及粗差处理的国内外研究现状进行了研究,基于当前航空重力测量测线网平差方法主要是移植海洋重力测量这一现状,本文提出了新的测线网平差方法,即将半参数模型应用到航空重力测线网平差中,最后论述了这种新方法的理论意义与实用价值。第二章,航空重力测线网平差方法是以交叉点不符值为基础的,由于测线不在同一高度,因此本章首先进行重力值归算与交叉点搜索方法的研究,之后重点介绍了4种传统的测线网平差方法：半系统差调整、自检校平差、显著测线的自检校平差及两步处理法。这些传统的方法都是移植海洋重力测量测线网平差的方法,且除了半系统差为定值误差,其余都是基于最小二乘原理。最后通过模拟算例验证了传统补偿方法的有效性,并总结出各种方法的优缺点,即半系统差是一种定值误差,并不能反映测线系统误差的变化规律,自检校平差为了解决秩亏的问题引入虚拟观测值并采用经验求权法解算模型参数,因此精度依赖于先验权的确定,而只针对显著测线的自检校平差虽然可以解决秩亏问题,但是对于不显著的测线点一律不予补偿这也是不可取的,两步处理法解决了秩亏问题而且不用考虑先验权的确定,但是其精度过分依赖交叉点观测值的精度。第三章,根据传统方法的优缺点提出将半参数模型引入到航空重力测线网平差中,即在传统的平差模型中引入非参数分量表示其模型误差,提出两种航空重力测线网平差模型：自检校的半参数模型与两步处理的半参数模型,推导出半参数模型的适用性范围,并利用半参数模型进行系统误差与粗差的假设检验。最后利用模拟算例,验证了半参数模型引入到航空重力测线网平差的可行性,根据模拟算例验证半参数模型可以进行粗差探测与分离,以期望可以应用在航空重力测线网平差中。第四章,进一步验证半参数模型应用在航空重力测线网平差及粗差提取的可行性,选用某实际航空重力测区的一组比较大的数据分别采用传统模型与半参数模型进行测线网系统误差的补偿,并利用半参数模型进行了粗差提取。第五章,本论文的结论,即通过选用合适的误差模型、正规化矩阵及平滑因子,可以利用半参数模型进行航空重力测线网平差,分离出系统误差与粗差,以克服传统的测线网平差的不足,但是对于实际测量中的大规模的测线网还需要进行进一步的研究,并研究如何提高其可靠性与运行速度。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】中国地质大学(武汉)

【学位授予年度】2016

【导师姓名】潘雄

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