广义一步法研究及其仿真

邹贤才; 赵敏星; 衷路萍; 潘娟霞

doi:10.13203/j.whugis20240102

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

广义一步法研究及其仿真

大地测量学与测量工程 | 更新时间：2026-11-05

- 广义一步法研究及其仿真
- Research on the Integrated Approach and Its Simulation
- 武汉大学学报（信息科学版） 2025年50卷第5期页码：836-844
- 作者机构：
  
  1.武汉大学测绘学院，湖北珞珈实验室，湖北武汉,430079
  2.武汉大学地球空间环境与大地测量教育部重点实验室，湖北武汉,430079
  3.中国地震局地震研究所地震大地测量重点实验室，湖北武汉,430071
  4.武汉引力与固体潮国家野外科学观测研究站，湖北武汉 430071
- 作者简介：
  
  邹贤才，博士，教授，主要研究方向为大地测量学。xczou@whu.edu.cn
  赵敏星，博士生。mxzhao@whu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(U23A2028;41874021;42192533;42192532);中央高校基本科研业务费专项资金(2042023kfyq01)
- DOI：10.13203/j.whugis20240102
  中图分类号： P207
- 收稿：2024-05-26，
  
  纸质出版：2025-05-05
- 稿件说明：
移动端阅览
邹贤才,赵敏星,衷路萍，等.广义一步法研究及其仿真[J].武汉大学学报（信息科学版）,2025,50(5):836-844.

ZOU Xiancai,ZHAO Minxing,ZHONG Luping,et al.Research on the Integrated Approach and Its Simulation[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2025,50(5):836-844.
邹贤才,赵敏星,衷路萍，等.广义一步法研究及其仿真[J].武汉大学学报（信息科学版）,2025,50(5):836-844. DOI：,10.13203/j.whugis20240102

ZOU Xiancai,ZHAO Minxing,ZHONG Luping,et al.Research on the Integrated Approach and Its Simulation[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2025,50(5):836-844. DOI：,10.13203/j.whugis20240102

摘要

广义一步法可在观测值层面实现多种空间大地测量技术、多种类型观测数据的整体解算，是多源空间大地测量数据融合和统一产品生成的重要方法。以地基全球导航卫星系统和重力卫星观测数据为例，构建了广义一步法的多级观测数据联合处理模型，描述了其实现方法，并基于自主开发的平台开展了仿真实验；分析使用广义一步法对地球重力场参数、重力恢复与气候实验 (gravity recovery and climate experiment，GRACE) 卫星及全球定位系统 (global positioning system，GPS)卫星精密定轨的影响。结果表明，广义一步法中增加GPS卫星地面观测后，改善了地球重力场模型的二阶项精度，比只使用GRACE卫星观测数据的同解法精度提升了约70%；同时相较于只使用地面站的GPS精密定轨结果，广义一步法中增加的两颗GRACE卫星的星载观测可以改善GPS卫星轨道精度，总体上GPS卫星轨道3D 均方根平均提升约4.7%，地面跟踪弧段较短的情况下，轨道3D 均方根最高可提升54%。

Abstract

Objectives

The integrated approach is a significant method that can be used to integrate multi-source spatial geodetic observations. It can achieve an overall solution for various types of observations at the observation level. We describe the multilevel observations combination based on the integrated approach.

Methods

The model and technological route of the integrated approach are explained using ground-based global navigation satellite system (GNSS) and gravity satellite observations as an example. Simulation experiments are accomplished based on self-developed software.

Results

The analysis of the effects of the Integrated Approach and the step-by-step method on the parameters of the Earth's gravity field

as well as the orbits of gravity recovery and climate experiment (GRACE) and global positioning system(GPS) satellites

is presented. The results indicate that the Earth's gravity field model parameters solved by the integrated approach have smaller errors compared to the simultaneous solution

due to the additional GPS orbital observation information. The addition of GRACE satellite observations can improve the GPS satellite orbits of the Integrated Approach compared to the ground station only. On average

the 3D root mean square (RMS) of GPS satellite orbits is improved by about 4.7%

and the orbit 3D RMS improvement is up to 54% of short ground tracking arc.

Conclusions

These results demonstrate the important role of the Integrated Approach in the recovery of the earth's gravity field and the satellite's precision orbit determination. Future research will continue to use the Integrated Approach for real observation analysis.

关键词

Keywords

references

姚宜斌，杨元喜，孙和平，等 . 大地测量学科发展现状与趋势［J］. 测绘学报， 2020 ， 49 （ 10 ）： 1243 - 1251 .

YAO Yibin ， YANG Yuanxi ， SUN Heping ， et al . Geodesy Discipline： Progress and Perspective ［J］. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica ， 2020 ， 49 （ 10 ）： 1243 - 1251 .

International Association of Geodesy （IAG） . Global Geodetic Observing System （GGOS） Geodetic Observations ［EB/OL］. ［ 2024-01-12 ］. https：//ggos.org/obs/ https://ggos.org/obs/ .

ALTAMIMI Z ， REBISCHUNG P ， COLLILIEUX X ， et al . ITRF2020： An Augmented Reference Frame Refining the Modeling of Nonlinear Station Motions ［J］. Journal of Geodesy ， 2023 ， 97 （ 5 ）： 47 .

KOENIG D . A Terrestrial Reference Frame Realised on the Observation Level Using a GPS-LEO Satellite Constellation ［J］. Journal of Geodesy ， 2018 ， 92 （ 11 ）： 1299 - 1312 .

GAMBIS D ， RICHARD J Y ， BIANCALE R ， et al . Why Combining at the Observation Level ？［C］// Reference Frames for Applications in Geosciences . Berlin， Heidelberg ： Springer ， 2013 ： 111 - 117 .

COULOT D ， BERIO P ， BIANCALE R ， et al . Toward a Direct Combination of Space-Geodetic Techniques at the Measurement Level： Methodology and Main Issues ［J］. Journal of Geophysical Research： Solid Earth ， 2007 ， 112 （ B5 ）： B05410 .

POLLET A ， COULOT D ， BIANCALE R ， et al . GRGS Numerical Simulations for a GRASP-Like Mission ［J］. Journal of Geodesy ， 2023 ， 97 （ 5 ）： 45 .

DELVA P ， ALTAMIMI Z ， BLAZQUEZ A ， et al . GENESIS： Co-location of Geodetic Techniques in Space ［J］. Earth， Planets and Space ， 2023 ， 75 （ 1 ）： 5 .

Strasser S . Reprocessing Multiple GNSS Constellations and a Global Station Network from 1994 to 2020 with the Raw Observation Approach ［D］. Graz ： Graz University of Technology ， 2022 .

WANG J G ， GE M R ， GLASER S ， et al . Improving VLBI Analysis by Tropospheric Ties in GNSS and VLBI Integrated Processing ［J］. Journal of Geodesy ， 2022 ， 96 （ 4 ）： 32 .

宁津生，王正涛，超能芳 . 国际新一代卫星重力探测计划研究现状与进展［J］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2016 ， 41 （ 1 ）： 1 - 8 .

NING Jinsheng ， WANG Zhengtao ， CHAO Nengfang . Research Status and Progress in International Next-Generation Satellite Gravity Measurement Missions ［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University ， 2016 ， 41 （ 1 ）： 1 - 8 .

罗志才，钟波，周浩，等 . 利用卫星重力测量确定地球重力场模型的进展［J］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2022 ， 47 （ 10 ）： 1713 - 1727 .

LUO Zhicai ， ZHONG Bo ， ZHOU Hao ， et al . Progress in Determining the Earth’s Gravity Field Model by Satellite Gravimetry ［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University ， 2022 ， 47 （ 10 ）： 1713 - 1727 .

ZHU S ， REIGBER C ， KÖNIG R . Integrated Adjustment of CHAMP， GRACE， and GPS Data ［J］. Journal of Geodesy ， 2004 ， 78 （ 1 ）： 103 - 108 .

肖云 . 基于卫星跟踪卫星数据恢复地球重力场的研究［D］. 郑州：信息工程大学， 2006 .

XIAO Yun . Research on the Earth Gravity Field Recovery from Satellite-to-Satellite Tracking Data ［D］. Zhengzhou ： Information Engineering University ， 2006 .

闫志闯 . GRACE卫星精密轨道确定与一步法恢复地球重力场［D］. 郑州：信息工程大学， 2015 .

YAN Zhichuang . Precise Orbit Determination of GRACE Satellite and One-Step Recovery of Earth Gravity Field ［D］. Zhengzhou ： Information Engineering University ， 2015 .

邹贤才，衷路萍，李建成 . 卫星精密定轨与重力场建模的同解法［J］. 地球物理学报， 2016 ， 59 （ 7 ）： 2413 - 2423 .

ZOU Xiancai ， ZHONG Luping ， LI Jiancheng . Simultaneous Solution for Precise Satellite Orbit and Earth Gravity Model ［J］. Chinese Journal of Geophysics ， 2016 ， 59 （ 7 ）： 2413 - 2423 .

郭南男，周旭华，吴斌，等 . 联合星载GPS和KBRR星间测速数据反演GRACE时变重力场模型［J］. 地球物理学报， 2017 ， 60 （ 7 ）： 2568 - 2577 .

GUO Nannan ， ZHOU Xuhua ， WU Bin ， et al . A Model of the Time-Variable Gravity Field Inverted from Combined GRACE On-Board GPS and KBR Range Rate Data ［J］. Chinese Journal of Geophysics ， 2017 ， 60 （ 7 ）： 2568 - 2577 .

KÖNIG R ， REIGBER C ， ZHU S Y . Dynamic Model Orbits and Earth System Parameters from Combined GPS and LEO Data ［J］. Advances in Space Research ， 2005 ， 36 （ 3 ）： 431 - 437 .

邹贤才 . 卫星轨道理论与地球重力场模型的确定［D］. 武汉：武汉大学， 2007 .

ZOU Xiancai . Theory of Satellite Orbit and Earth Gravity Field Determination ［D］. Wuhan ： Wuhan University ， 2007 .

王庆宾 . 动力法反演地球重力场模型研究［D］. 郑州：信息工程大学， 2009 .

WANG Qingbin . Study on Inversion of Earth Gravity Field Model by Dynamic Method ［D］. Zhengzhou ： Information Engineering University ， 2009 .

邹贤才，李建成，汪海洪，等 . OpenMP并行计算在卫星重力数据处理中的应用［J］. 测绘学报， 2010 ， 39 （ 6 ）： 636 - 641 .

ZOU Xiancai ， LI Jiancheng ， WANG Haihong ， et al . Application of Parallel Computing with OpenMP in Data Processing for Satellite Gravity ［J］. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica ， 2010 ， 39 （ 6 ）： 636 - 641 .

潘娟霞 . GOCE卫星重力梯度内部校准及重力场确定［D］. 武汉：武汉大学， 2021 .

PAN Juanxia . Internal Calibration of GOCE Gravity Gradient and Determination of the Earth’s Gravity Field ［D］. Wuhan ： Wuhan University ， 2021 .

衷路萍 . 利用SLR确定地心运动及地球低阶时变重力场的关键技术研究［D］. 武汉：武汉大学， 2022 .

ZHONG Luping . Research on Determination of Geocenter Motion and Low-degree Time-variable Earth Gravity Field Model using SLR ［D］. Wuhan ： Wuhan University ， 2022 .

JOHNSTON G ， RIDDELL A ， HAUSLER G . The International GNSS Service ［M］// Teunissen P J G ， Montenbruck O. Cham， Switzerland ： Springer International Publishing ， 2017 ： 967 - 982 .

FOERSTE C ， BRUINSMA S L ， ABRIKOSOV O ， et al . EIGEN-6C 4—The Latest Combined Global Gravity Field Model Including GOCE Data Up to Degree and Order 2 190 of GFZ Potsdam and GRGS Toulouse［EB/OL］. （ 2015-11-01 ）［ 2024-03-22 ］. https：//doi.org/10.5880/icgem.2015.1 https://doi.org/10.5880/icgem.2015.1 .

IERS Conventions Centre . IERS Conventions （2010）［M］. GÉRARD P ，BRIAN L，eds. IERS Technical Note No. 36 . Frankfurt am Main ： Verlag des Bundesamts für Kartographie und Geodäsie ， 2010： 179 .

DOBSLAW H ， FLECHTNER F ， BERGMANN-WOLF I ， et al . Simulating High-Frequency Atmosphere-Ocean Mass Variability for Dealiasing of Satellite Gravity Observations： AOD1B RL05 ［J］. Journal of Geophysical Research： Oceans ， 2013 ， 118 （ 7 ）： 3704 - 3711 .

ARNOLD D ， MEINDL M ， BEUTLER G ， et al . CODE’s New Solar Radiation Pressure Model for GNSS Orbit Determination ［J］. Journal of Geodesy ， 2015 ， 89 （ 8 ）： 775 - 791 .

ALTAMIMI Z ， REBISCHUNG P ， MÉTIVIER L ， et al . ITRF2014： A New Release of the International Terrestrial Reference Frame Modeling Nonlinear Station Motions ［J］. Journal of Geophysical Research： Solid Earth ， 2016 ， 121 （ 8 ）： 6109 - 6131 .

SEO K W ， WILSON C R ， CHEN J L ， et al . GRACE’s Spatial Aliasing Error ［J］. Geophysical Journal International ， 2008 ， 172 （ 1 ）： 41 - 48 .

CHENG M K ， RIES J . The Unexpected Signal in GRACE Estimates of C 20 ［J］. Journal of Geodesy ， 2017 ， 91 （ 8 ）： 897 - 914 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

浅源中等地震近场剧烈形变的高分辨率L波段InSAR研究

土壤水分机器学习遥感反演：进展与挑战

船舶航行海洋地理信息三态融合保障问题研究

面向类脑空间智能的多模态大模型空间认知能力评估框架

构造大地测量学研究进展与机遇挑战