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在大地测量学的传统方法中,对海底地形的认识主要是通过船载回声测深实现的。卫星测高技术的发展,为构建高精度的海底地形模型提供了一种新的、可靠的技术和方法。卫星测高技术可以提供大范围、高精度、长时间序列的海面观测资料,进而转化为海洋大地水准面和重力异常,基于重力异常与海底地形的相关性,其结果可以很好地诠释海底地形,具有传统技术无可比拟的优势。 本文系统性介绍了测高重力场反演海底地形的原理及几种常用方法,对其中两种方法进行了比较;利用两个不同时期的重力场数据,讨论了重力场改进对反演地形的影响;并针对自主高度计应用重力场反演地形,完成软件实现。主要工作及成果如下: 1、详细介绍了海底地形反演的方法理论及其优缺点;联合最新测高重力场和船测水深数据,分别采用重力地质法和解析算法中的S&S(Sandwell andSmith)方法,反演日本西之岛附近海域海底地形,并通过与实测数据对比,进行外部检核及精度评定。与船测水深相比,S&S方法反演得到的海深模型与之较差结果的标准差为±156.56m,而重力地质法为±37.10m,这说明重力地质法在精度上相对有优势,更适用于反演海底地形。 2、探讨了重力场的改进对反演结果精度的影响:基于重力地质法,联合船测水深数据,利用2014年发布的测高重力场V23.1和2008年发布的V15.1分别对中国南海海域进行海底地形反演,并对结果进行分析对比,发现由精度较高的重力异常V23.1反演的水深模型的精度只提高了0.80m,这说明重力异常精度的提高对水深反演的精度有所提高但提高幅度不大。这是因为测高重力场精度的提高主要集中在短波(12~40km波长)范围内,而重力异常与水深的近似线性关系主要是在中、短波(15~160km)范围内。 3、基于海底地形反演的理论研究,以项目为依托,开展了海底地形反演软件需求分析,并据此搭建了软件框架,研制了软件模块,形成了一套海底地形反演综合数据处理软件,其功能齐全、易操作、具有创新性。