卫星跟踪卫星数据(如CHAMP,GRACE)、卫星重力梯度数据(如GOCE)及其它重力场信息在恢复地球重力场方面是互为补充的不同边界和不同类型的重力场信息,只有联合多种重力场信息才能达到精化地球重力场的目的,该问题在理论上归结为求解多界面重力边值问题。本项目结合新一代卫星重力探测计划提供的重力场信息,以确定厘米级大地水准面为目标,建立多界面重力边值问题的基础理论和实用方法,主要研究多界面重力边值问题的数学表述、边界面和边值的定义、解的适定性问题、线性化方法及其误差估计、不同边值数据的误差对解的影响及处理方法,推导多界面重力边值问题的实用解算模型;研究联合新一代卫星跟踪卫星数据、卫星重力梯度数据及局部重力场信息等精化我国局部重力场的可行方案及有效方法和计算模型。研究成果有助于确定高精度全球和局部重力场模型,从而对相关地球科学的发展具有重要科学意义和现实意义。
联合多种重力场信息精化地球重力场是当前物理大地测量学研究的热点问题。利用Sobolev空间的拟微分算子理论和广义函数,基于广义最优线性无偏估计(GBLUE)研究了顾及边值随机特性的多界面重力边值问题的基础理论;建立了球近似下重力-重力梯度边值问题的随机边值解的实用解算模型及其误差估计公式;基于球谐分析方法,给出了联合地面重力异常和卫星重力场模型精化地球重力场的广义球谐解及其线性积分模型。针对传统最小二乘配置法的缺陷,给出了依赖数据分辨率的最小二乘配置的最优线性估计及其精度评定公式;提出了融合多种重力场信息精化地球重力场的多分辨配置法;建立了非稳态配置的Wavelet-Vaguelette(W-V)快速解法;利用多尺度边缘分析理论改进重力异常的小波多重分解法,提出了基于多尺度边缘的重力异常分离方法。结合我国实际情况,开展了卫星跟踪卫星和卫星重力梯度测量的仿真模拟研究,建立了卫星重力梯度数据的仿真模拟方法,研制了卫星跟踪卫星(SST)和卫星重力梯度测量(SGG)技术指标的仿真模拟分析软件。该项目的研究成果可应用于重力卫星(SST和SGG)的仿真模拟及联合多种重力场信息精化地球重力场。