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武汉大学学报（信息科学版）
武汉大学学报（信息科学版）

刘经南

月刊

1671-8860

journalw@whu.edu.cn

027-68778465

430072

武汉市珞喻路129号武汉大学测绘校区

武汉大学学报（信息科学版）/Journal Geomatics and Information Science of Wuhan UniversityCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊为测绘专业学术期刊，主要刊登测绘、遥感、图形图像处理等专业及相关学术论文。发表论文强调先进性、创造性。该刊发表的论文部分收录于EI、SCI、AJ等。
正式出版
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    美俄水下重力辅助惯性导航技术发展分析与思考

    黄谟涛欧阳永忠边少锋李姗姗...
    1977-1991页
    查看更多>>摘要：中国水下重力辅助惯性导航技术发展正处于关键期,面临诸多困难和挑战,既有研究思路上的认知问题,又有核心技术上的"卡脖子"难题,需要人们集中智慧、创新思维,寻找破解这些难题的办法.首先将重力辅助导航技术的内涵明确定义为重力补偿和重力修正两类辅助导航技术的统称,分析评述了美俄两国在这个研究领域的发展方略、规划布局、发展思路、研发路径、创新成果、测试应用及一些值得关注的发展动向,总结归纳了两国研发历程不同阶段的技术特征和成功经验,对照分析了中国研究进程与两国的差异和差距,依据中国国情提出了 5个方面的对策和建议,涉及研究思路、研发重点和优先事项安排等方向性议题,旨在抛砖引玉、深入交流、达成共识,为决策部门部署下一步工作提供参考.

    水下重力辅助惯性导航技术重力补偿重力修正分析评述对策建议

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    全张量重力梯度正演计算及其可视化系统构建

    边少锋李兆权翟国君陈永冰...
    1992-2002页
    查看更多>>摘要：全张量重力梯度测量技术是一种高精度地球物理探测方法,在密度异常精准识别与深入解析方面具有独特优势,在重力梯度探测资料解释工作体系中,梯度正演计算至关重要.然而,此前相关研究虽涉及重力梯度正演计算可视化展示,但存在计算灵活性不足、可视化手段单一等问题.为解决此问题,借助Mathematica代数系统,完成了对矩形棱体正演公式的推导与梯度张量的正演计算,以及多个棱柱体单元组成的复杂质体梯度张量正演计算.同时,利用Mathematica构建了多种典型地质模型的重力梯度计算可视化系统.该系统参数设置灵活,能模拟不同物性参数下密度体重力梯度响应结果,并提供实时动态可视化展示,可视化结果可进行三维、二维等多方式显示,三维曲面可任意调整观测视角,二维曲线可任意选择测线位置进行显示,该可变参数的正演可视化系统将使正演计算更高效、易灵活应用.

    全张量重力梯度正演计算可视化计算机代数

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    川滇地区地壳形变动力学模式数值模拟研究综述

    许才军王宇飞贺克锋
    2003-2015页
    查看更多>>摘要：川滇地区位于青藏高原东南缘,其地壳形变特征一直是研究的热点问题之一,而这种形变的动力学模式的驱动机理仍存在争议.首先综述了近年来基于有限元数值模拟方法研究川滇地区动力学模式的理论成果和研究进展,旨在探讨构造块体挤压、中下地壳流、重力扩散及地幔对流作用4种动力学模式对藏东南地区现今地壳变形的影响.其中块体挤压模式聚焦于地壳变形由块体边界断裂带活动性所控制,但在川滇菱形块体西侧边界断裂带及次级断裂的选取存在争议;中下地壳流模式认为,在中下地壳存在低粘度、能够发生流动的低速体,但其规模和尺度尚无清晰结论;重力扩散模式在川滇地区的高海拔差异下作用明显,但这一过程是否有中下地壳流参与目前并不确定;上地幔在地壳底边界施加的拖曳力对地壳运动的影响也逐渐受到重视.其次讨论了现今川滇地区动力学模式有限元数值模拟方法存在的问题与挑战,需要综合考虑多种动力学模式,合理构建有限元几何和物理模型,才能厘清各类外部和内部驱动力对地壳形变的贡献.最后指出了川滇地区动力学模式数值模拟研究的发展方向,充分考虑多物理场耦合,综合应用多学科资料,在高性能计算技术的基础下有效提升算法效率和稳定性可能是今后动力学有限元数值模拟研究的趋势.

    川滇地区动力学模式数值模拟中下地壳流重力扩散地幔对流

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    冷原子重力仪动态测量研究进展

    覃方君张海波陈浩李东毅...
    2016-2027页
    查看更多>>摘要：基于冷原子重力仪的动态测量技术区别于应用相对重力仪动态测量重力值方法,具有高精度、无漂移、长期稳定测量等突出优势,然而重力仪从静基座实验走向野外动态测量,仍受体积、死区时间、噪声等多重因素的影响.综述了国内外冷原子重力仪动态测量技术的研究进展.首先论述了冷原子重力仪基本原理,分析了小型化及惯性稳定平台、隔震减震、"死区时间"补偿、组合测量等动态误差抑制技术;然后详述了冷原子重力仪在陆、海、天、空一体化动态测量开展的若干代表性工作;最后展望了冷原子重力仪测量技术新方法及军事等应用领域的前景.

    冷原子制备拉曼干涉冷原子重力仪动态测量

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    空间静电加速度计地面测试方法、技术与应用

    屈少波白彦峥刘力马云...
    2028-2036页
    查看更多>>摘要：卫星重力测量是获取全球重力场数据的唯一直接手段,静电加速度计是卫星重力测量的核心载荷,具有分辨率高、量程小的特点,其性能检测与评估手段缺乏,直接限制中国空间静电加速度计的研制水平与应用效能.面向高精度空间静电加速度计性能测试与评估的需求,开展了高压悬浮、扭摆悬挂、自由落体等地面测试方法研究及其相关技术和装置研制.采用多种方法结合,完成了高精度空间静电加速度计系列产品的功能性能评估,形成了一套适用于高精度空间静电加速度计地面性能评估的综合测试方法体系,满足了中国重力卫星等多个航天任务高精度空间静电加速度计性能评估的需求.

    重力卫星静电加速度计性能测试高压悬浮扭摆悬挂落塔

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    GNSS频移法测定重力位研究进展与展望

    武矿超申文斌李立弘
    2037-2050页
    查看更多>>摘要：精确测定重力位是大地测量学的基本任务之一.近年来发展起来的利用高精度时频信号测定重力位(时频测位)方法,在大地测量学和地球物理学领域引起了广泛关注.该方法基于广义相对论原理,利用高精度原子钟和高精度时频传递技术实现重力位及海拔高的直接测量.其中,全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)时频传递技术具有精度高、全天候、组网灵活、经济便利等优势,在发展中逐渐形成了 GNSS频移法测定重力位的研究分支.首先介绍了时频测位的基本原理并归纳分析了厘米级精度时频测位的数学模型,并结合GNSS共视技术和GNSS精密单点定位技术总结了利用GNSS频移法测定重力位的研究进展,然后深入分析了该领域中亟待解决的难题,最后就GNSS频移法的未来发展进行讨论,为今后深入开展GNSS频移法测定重力位及相关研究提供借鉴.

    重力位测定重力频移原子钟GNSS时频传递全球高程基准统一

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    西南极冰盖2002-2023年冰川尺度的点质量模型解算与分析

    沈云中王微
    2051-2060页
    查看更多>>摘要：利用重力恢复与气候实验卫星(gravity recovery and climate experiment,GRACE)及其后继卫星GRACE-FO(GRACE follow-on)解算的Tongji-Grace2022时变重力场模型,并用卫星测高数据构建高分辨率约束信息,采用两步点质量建模方法解算了西南极冰盖2002-04-2023-12冰川尺度的高分辨率(27 km×27 km)点质量产品.在研究时段内,产品估计的西南极冰盖质量变化趋势为-139.36±19.92 Gt/a,对全球平均质量海平面变化的贡献量为0.38±0.06 mm/a,与三大GRACE官方机构全球点质量产品的估计结果一致,但空间分辨率显著提高.利用独立的输入-输出法产品评估了三大GRACE官方机构产品、卫星测高产品及本产品.结果表明,本产品对西南极20个冰川(组)质量变化趋势估计表现最优,其线性回归系数和R2值分别为0.82和0.93,显著高于其他点质量产品,且截距最小;与卫星测高产品相比,本产品的R2值更高且截距更小,展示出更高的估计精度.研究时段内,西南极冰盖的长期表面物质异常与冰动力相关质量变化率分别为-11.70±0.59 Gt/a和-113.58±6.56 Gt/a,表明冰动力相关质量变化是西南极冰盖质量损失的主要驱动因素;Pine Island、Thwaites、Getz冰川及PSKP冰川组(Pope、Smith、Kohler、Philbin冰川)的长期质量变化率之和约占西南极冰盖的90％,其变化率分别为-44.19±3.33、-26.17±5.44、-27.04±0.94和-27.92±1.02 Gt/a,对全球海平面变化的贡献率依次为 0.122±0.009、0.072±0.015、0.075±0.003和 0.077±0.003 mm/a.

    GRACE点质量模型冰盖西南极冰川尺度

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    基于球形地球孔隙弹性潮汐理论的井水位固体潮模拟

    周江存潘尔年孙和平
    2061-2070页
    查看更多>>摘要：井水位变化观测已广泛应用于潮汐、大气负荷、地震等不同地球动力过程以及对含水层参数反演的研究中,并且其观测成本较低,因此对井水位变化及机制的研究具有非常重要的科学意义.井水位的潮汐变化是井水水位变化的重要组成部分,它是对日、月等天体引潮力作用于地球的响应.鉴于现有的井水位潮汐理论比较简单,有必要更好地认识井水位对引潮力的响应机制及其变化特征.不同于传统的井水位潮汐理论,从分层球形地球的孔隙弹性变形理论出发,综合考虑地球的重力-弹性变形和流体-固体耦合效应,利用帕斯卡定理研究井水位固体潮现象.同求解地球在引潮力作用下的变形边值问题,计算了井水位响应的潮汐勒夫数,并模拟了井水位固体潮.结果表明,井水位固体潮幅度可到数十厘米,相对于引潮位其相位表现为滞后,范围在约-150°～-180°之间,与潮波频率相关.井水位固体潮的振幅和相位都与含水层介质的渗透系数密切相关,如果渗透系数足够小,则井水位的潮汐响应趋于不排水态,即其仅与介质的体应变相关;随着渗透系数增大,潮汐振幅逐渐减小;随着水井深度的增大,潮汐响应愈加明显.该研究未考虑井孔对结果的影响,该影响随着孔半径的减小而减小.

    井水位固体潮孔隙弹性潮汐理论勒夫数含水层渗透系数

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    确定近海船载重力数据系统偏差的虚拟测线新方法

    柯宝贵孙碧娇徐凡凡李泰航...
    2071-2078页
    查看更多>>摘要：高精度船载重力数据是海洋地球物理勘探、水下重力辅助导航的关键要素.不同部门、不同时期提供的近海船载重力数据成果相互之间的系统偏差不利于构建全国统一的船载重力测量基础数据集.针对相邻测区无交叉测线但主测线方向一致的数据分布情况,在相邻测区主测线交界区,比较测线方向的重力异常差值,确定两区域之间是否存在系统偏差.针对既无交叉测线也无重合区的相邻测区数据分布情况,提出了虚拟点方案,基于相邻测区的重力异常,内插或外推虚拟点的重力异常,通过两者的差值,判断相邻测区的数据是否存在系统偏差.进一步提出了虚拟测线方案,既可判断近海船载重力测量数据是否存在倾斜,也可统一构建无系统偏差的重力异常数据集.研究结果表明,中国近海9个测区中仅调整R2、R5、R6等3个测区的数据,R2测区要整体减少9.053 1 mGal,R5测区相对R3测区要整体增加约14.953 6 mGal,R6测区相对R3测区要整体减小8.852 7 mGal.经优化处理后,全部测区数据相邻测区之间整体偏差优于0.5 mGal,标准差优于3.3 mGal.扣除相邻测区数据之间的系统偏差后所形成的数据集可为国产重力卫星、测高卫星的研究成果提供参考值,也可为国产海洋重力仪测量精度验证、格值标定提供参考.提议在相关的工程建设中可建立贯通中国管辖海域的2～3条海上标准测线,对其进行同船多仪器同时测量,获得参考值.后续开展海上重力调查项目时,调查船沿着标准测线进行测量,用来统一各航次的重力异常成果,尽可能避免不同期、不同船、不同部门的成果出现系统偏差.

    虚拟测线船载重力测量系统偏差海洋重力数据重力辅助导航

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    基于主被动微波遥感融合的北极海冰密集度反演

    朱婷婷张宇肖峰张胜凯...
    2079-2090页
    查看更多>>摘要：北极海冰快速变化,通过反照率反馈、热量交换、洋流影响海冰-大气-海水之间的热量、质量和动量交换,加速全球气候变化.利用多源遥感得到的高分辨率海冰密集度产品对监测全球气候变化和航道开发具有重要研究意义和应用价值.针对高时空分辨率海冰密集度产品研制需求,首先利用高时间分辨率的被动微波遥感数据,基于全约束最小二乘方法估算海冰密集度,并将其作为融合密集度的初始化输入;然后基于高空间分辨率的合成孔径雷达数据构建条件随机场模型,获得冰水二分类结果,并将其作为融合模型的类别先验项;最后构建最大后验准则的主被动微波融合模型,实现高精度海冰密集度反演.与现有主流被动微波密集度3.125 km产品(ARTIST(arctic radiation and turbulence interaction study)sea ice algorithm,ASI)目视结果比较发现,主被动微波融合产品包含更丰富的海冰纹理特征,并且能体现冰间水道和海冰边缘区域等低密集度的细节信息.与1km分辨率的中分辨率成像光谱仪海冰密集度相比,融合产品能获得时间连续的海冰密集度产品,且纹理特征更加清晰.定量分析结果表明,融合产品相对于ASI海冰密集度的平均偏差为(3.6±1.12)％,标准差为(3.5±0.64)％.时间序列分析的结果显示,海冰的增长速率与海冰最小值之间存在负相关关系.在2016-2022年期间(除2020年外),40天内的海冰面积累计增长速率保持相近水平.北极海冰增加的主要区域集中在拉普捷夫海域和东西伯利亚海域,这一现象与这些区域温度的急剧下降密切相关.

    海冰密集度主被动微波融合北极时间序列

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