带表格论文.docx
《带表格论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《带表格论文.docx（40页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
带表格论文
山西大同大学
本科生毕业设计
中文题目：
GRACE卫星数据计算地球重力场方法实现
英文题目：
GRACESatelliteDataforComputingEarth'sGravityField
学院：
建筑与测绘工程学院
姓名：
张宇杰学号：
150********3
专业：
测绘工程班级：
15测绘一班
指导教师：
薛建华职称：
助教
完成日期：
2019年5月20日山西大同大学2019本科毕业设计选题审批表
学院：
建筑与测绘工程学院系别：
测绘工程系专业：
测绘工程
学生姓名
张宇杰
学号
150********3
指导教师
薛建华
职称
助教
所选题目名称：
GRACE卫星数据计算地球重力场方法实现
选题性质：
（）A.理论研究（√）B.应用研究（）C.应用理论研究（）D.产品设计（）E.工程技术开发（）F.软件开发与应用（）G.其它
选题的目的和意义：
目的：
本文主要利用GRACE卫星数据处理得到的二级时变重力场模型产品，通过重力异常球谐函数来计算中国地区的重力场时变，并对计算过程中一些问题进行了研究，对比了三个月的地球重力场模型的变化以及探讨变化的主要的原因。
重力异常是某一点实测重力值与正常重力值之差，是地球的构造和物质分布直接反映之一。
本文依次介绍了地球重力场的基本原理，重力卫星的发展，并对中国地区的时变重力异常进行了计算与分析。
意义：
在地球科学、几何现代大地测量学、物理现代大学测量学、地球重力学和海洋力场学、地球构造学、冰川学、飞行力学、航天航空动力学的飞速发展中地球重力场是必须获取的重要基础信息。
地球重力场的综合体现是地球物质分布不均匀、运动及其变化状态和地球自转公转运动信息，这些都是地球的基本物理特性之一。
本文通过的GRACE卫星重力时变地球重力场模型的研究，通过编写一个计算中国地区的重力异常的程序来计算分析中国重力异常的变化。
指导教师意见：
签字：
年月日
学院意见：
签字：
年月日
备注：
山西大同大学2019本科毕业设计开题报告
学院：
建筑与测绘工程学院系别：
测绘工程系专业：
测绘工程
论文题目
GRACE卫星数据计算地球重力场方法实现
论文类型
A理论研究；B应用研究；C应用理论研究；D产品设计；E工程技术开发；F软件开发与应有；G其它
指导教师
薛建华
职称
助教
学生姓名
张宇杰
学号
43
一、研究现状、目标、意义综述
研究现状：
现在卫星重力测量技术主要有三种，一种为高低卫星跟踪卫星技术，一种为低低卫星跟踪卫星技术，还有一种为卫星重力梯度技术，这三种技术相继发展与应用对于获得高精度、高分辨率的地球时变重力场变得简单起来。
高低卫星跟踪卫星和低低卫星跟踪卫星技术的原理是发射两颗相同的卫星环绕地球运行，通过测量两个卫星之间的微小的距离变化进而知道地球某位置的引力的变化，通过原始的距离数据和接收GPS卫星数据来进行地球重力场的位系数的计算。
它俩的最明显的区别为高低卫星跟踪卫星技术两颗卫星不在相同高度的轨道上，一颗在低轨道，一颗在高轨道，而低低卫星跟踪技术两颗卫星都在低轨道上。
卫星重力梯度技术是发射一颗小卫星，卫星上带有加速度计能够直接测量三个方向上的重力梯度，测量的数值是重力位的二阶导数。
CHAMP卫星、GRACE卫星和GOCE卫星是专门为探测地球重力场而研制设计开发的分别代表三种技术的三个重力测量卫星系统。
目标：
本文主要利用GRACE卫星提供的二级时变重力场模型产品，通过重力异常球谐函数来计算中国地区的重力场时变，并对计算过程中一些问题进行了研究，对比了三年的地球重力场模型的变化以及探讨变化的主要的原因。
重力异常是某一点实测重力值与正常重力值之差，是地球的构造和物质分布直接反映之一。
本文依次介绍了地球重力场的基本原理，重力卫星的发展，并对中国地区的时变重力异常进行了计算与分析。
意义：
卫星重力探测技术的出现使能够获取高精度，高分辨率的真实的地球重力场模型。
2000年发射的地球重力高低跟踪探测卫星CHAMP卫星、2002年发射的低低跟踪探测卫星GRACE卫星和2006年发射重力梯度卫星GOCE、2018年GRACE卫星的后续计划GRACEFollow-On卫星的发射表明了人类已经进入对地球观测的新时代。
地球时变重力场的获取对于获取地球物质的流动变化，全球洋流的变化、两极冰盖的变化情况和大地水准面的微细变化等一系列地球基础属性提供了一个崭新的途径。
获取更加接近地球真实表面的地球重力场模型是几何大地测量学、海洋力场学、地震预测与灾后分析学、太空科学、天体运动学、国防发展等一系列学科需要发展的方向之一，也是人类对地球资源勘探，维护人类自身生存环境的多样性和对地球重大的地质灾害预测与分析的重要的信息获取渠道之一。
二、研究方法和进度安排
研究方法：
利用GRACE卫星提供的二级时变重力场模型产品，通过重力异常球谐函数来计算中国地区的重力场时变，并对计算过程中一些问题进行了研究，对比了2008年汶川地震三个月的地球重力场模型的变化以及探讨变化的主要的原因。
重力异常是某一点实测重力值与正常重力值之差，是地球的构造和物质分布直接反映之一。
进度安排：
第一阶段（1-3周）查阅文献和资料，制定整体方案和计划，完成开题报告；
第二阶段（4-5周）获取GRACE卫星数据、编程重力异常计算程序；
第三阶段（6-10周）编写论文；
第四阶段（11-12周）修改毕业论文和准备毕业论文答辩；
三、指导教师意见
指导教师签字：
年月日
山西大同大学2019本科毕业设计中期检查表
学院：
建筑与测绘工程学院系别：
测绘工程系专业：
测绘工程
论文（设计）题目：
GRACE卫星数据计算地球重力场方法实现
学生姓名
张宇杰
学号
150********3
指导教师
薛建华
职称
助教
综述学生在设计完成过程中的研究态度、与指导教师联系情况以及存在的问题的解决情况。
研究态度：
能够认真的查阅资料，对老师提出的要求积极配合改进，在遇到问题时首先自己尝试解决，自己解决不了积极向周围同学请教，最后及时和老师反应。
课题工作量：
适中
已完成任务：
在中国知网上查找相关论文，学习C++编程知识，开发计算重力异常的程序
未完成的任务：
没有学习GRACE星数据的滤波处理和对地震模型理论的研究
存在的问题：
英文摘要不规范，章节标题表达不够浓缩，表格格式不对，图片缺少标题等内容。
解决方法：
根据老师提出的问题逐一进行修改，并参照有关书籍的版式仔细研究，完成后面论文的整体制作。
学生签字：
指导教师签字：
年月日年月日
山西大同大学2019本科毕业设计指导教师评分表
学院：
建筑与测绘工程学院系别：
测绘工程系专业：
测绘工程
论文（设计）题目：
GRACE卫星数据计算地球重力场方法实现
学生姓名
张宇杰
学号
150********3
指导教师
薛建华
职称
助教
指导教师评语：
指导教师签字：
年月日
评价项目
A
B
C
D
E
写作
过程
01
写作过程中的认真程度
02
写作过程中，进度掌握情况
选题
质量
03
选题与专业培养目标相符情况
04
选题体现专业特点情况
05
选题体现三基的要求情况
论文
质量
06
知识综合运用能力
07
结构、方案设计、应用价值
08
写作规范情况
指导教师评定成绩
优良中及格不及格
毕业设计分工情况：
（多人合作时填写，包括本人研究的内容及其在课题中所占比例）
评定成绩参考：
优-7项A，另一项为B；良-6项B或A，其它至少为B；中-5项B或A，其它至少为C；及格-4项B或A，其它至少为D；不及格-4项为E。
山西大同大学2019本科毕业设计评阅人评分表
学院：
建筑与测绘工程学院系别：
测绘工程系专业：
测绘工程
论文（设计）题目：
GRACE卫星数据计算地球重力场方法实现
学生姓名
张宇杰
学号
150********3
指导教师
薛建华
职称
助教
评阅人
职称
评阅人评鉴
评审项目
指标
A
B
C
D
E
选题质量
01
选题与专业培养目标相符情况
02
选题体现专业特点情况
能力水平
03
综合运用知识能力
04
运用资料文献能力
05
研究方案的设计能力
论文水平
06
论点论据、语言表达
07
整体结构、应用价值
08
写作规范情况
评阅人评定成绩
优良中及格不及格
评定成绩参考：
优-7项A，另一项为B；良-6项B或A，其它至少为B；中-5项B或A，其它至少为C；及格-四项B或A，其它至少为D；不及格-4项为E。
山西大同大学2019本科毕业设计答辩评分表
学院：
建筑与测绘工程学院系别：
测绘工程系专业：
测绘工程
论文题目：
GRACE卫星数据计算地球重力场方法实现
学生姓名
张宇杰
学号
140812011108
指导教师评分
指导教师
薛建华
职称
助教
评阅人评分
答辩委员会/答辩小组名单
姓名
性别
职称
学位
答辩小组职务
答辩委员会（答辩小组评鉴）
评审项目
指标
A
B
C
D
E
论文评价
01
选题与专业培养目标相符情况
02
选题体现专业特点情况
03
综合运用知识能力
04
运用资料文献能力
05
研究方案设计能力
06
论点论据、语言表达
07
整体结构、应用价值
08
写作规范情况
答辩表现
09
自述情况
10
答辩过程
答辩委员会综合评定成绩
优良中及格不及格
毕业设计（设计）最终得分：
答辩委员会主任（或组长）签字：
年月日
评定成绩参考：
优-9项A，另一项为B；良-8项B或A，其它至少为B；中-7项B或A，其它至少为C；及格-6项B或A，其它至少为D；不及格-5项为E。
山西大同大学2019本科毕业生设计答辩记录表
建筑与测绘工程学院测绘工程专业15姓名张宇杰学号150********3
论文题目
GRACE卫星数据计算地球重力场方法实现
答辩委员会
主席（或组长）
职称
答辩委员会
秘书
答辩委员会
成员
记录人签字：
答辩委员会主任（答辩小组组长）（签字）：
年月日年月日
摘要
地球重力场对地球物质分布不均匀、运动及其变化状态和地球自转公转运动等地球基本物理特性研究都能具有非常大的帮助，对于几何物理大地测量学、海洋力场学、地球构造学等学科的发展都离不开对地球重力场的研究。
空间技术的发展与突破和对卫星重力理论的不断研究使得卫星重力技术的应用逐渐成熟，国际科研机构先后研发设计了几颗重力卫星并成功发射，对地球重力场的探测进入了一个新的时代。
本文简单介绍了地球重力场的基本理论，重力测量卫星的模式与发展，并对现在有重要科学研究应用的重力测量卫星进行了说明。
对于研究所使用GRACE卫星的数据产品进行了详细说明，并对如何对从科研机构下载的数据进行预处理，使开发的程序能够进行读取并进行下一步的计算。
本文使用了GRACE卫星三个月份的二级数据产品，分别为2008年1月份、2008年5月份、2008年10月份，并对数据提前进行了高斯滤波，平滑滤波，南北条带异常等一系列的处理，使用C++语言编程了一个能够计算重力异常球谐函数展开式的程序，对中国地区的汶川地震前的1月份，地震发生的5月份，地震发生后的10月份重力异常进行了计算，对计算数据使用绘图软件进行了等值线的绘图，使计算结果能够更加直观地体现，并对中国地区1月份和5月份，5月份和10月份重力异常变化进行了对比，并对重力异常变化进行了解读和产生重力异常的原因进行了探讨。
关键词：
地球重力场；重力卫星；重力异常；球谐系数
ABSTRACT
Thegravityfieldoftheearthisofgreathelptothestudyofthebasicgeophysicalcharacteristicsoftheearth,suchastheunevendistributionoftheearth'smaterial,thestateofmotionanditsvariation,andtherotationandrotationoftheearth.Thestudyofthegravityfieldoftheearthisindispensabletothedevelopmentofgeophysicalgeodesy,oceanicforcefield,geotectonicsandotherdisciplines.Withthedevelopmentandbreakthroughofspacetechnologyandthecontinuousstudyofsatellitegravitytheory,theapplicationofsatellitegravitytechnologyhasgraduallymatured.Severalgravitysatelliteshavebeendevelopedandsuccessfullylaunchedbyinternationalscientificresearchinstitutions,whichhasenteredaneweraforthedetectionoftheearth'sgravityfield.
Inthispaper,thebasictheoryoftheearth'sgravityfield,themodelanddevelopmentofthegravitymeasurementsatellitearebrieflyintroduced,andthegravitymeasurementsatellitewhichhasimportantscientificresearchandapplicationatpresentisexplained.ThedataproductsofGRACEsatelliteusedbytheresearchinstitutearedescribedindetail,andhowtopreprocessthedatadownloadedfromscientificresearchinstitutes,sothatthedevelopedprogramcanbereadandcalculatedinthenextstep.Inthispaper,GRACEsatellitesecondarydataproductsforthreemonthsareused,whichareJanuary2008,May2008andOctober2008respectively.AseriesofdataprocessingsuchasGaussfiltering,smoothingfilteringandNorth-Southstripanomaliesarecarriedoutinadvance.AprogramforcalculatingsphericalharmonicfunctionexpansionofgravityanomaliesisprogrammedinC++language,whichisonemonthbeforeWenchuanearthquakeinChina.InMaywhentheearthquakeoccurredandinOctoberaftertheearthquakeoccurred,thegravityanomalywascalculated,andthecalculateddatawereplottedbydrawingsoftware,sothatthecalculationresultscouldbemoreintuitivelyreflected.ThegravityanomalychangesinJanuaryandMay,MayandOctoberinChinawerecompared,andthegravityanomalychangeswereinterpretedandthegravityanomalywasgenerated.Thereasonsarediscussed.
Keywords：
Earthgravityfield;Gravitysatellite;Gravityanomaly；Sphericalharmoniccoefficients
1绪论
1.1选题意义
地球固有的物理性质之一地球重力场是地球物质分布、运动及其变化状态和地球自转公转运动信息的综合体现。
地球科学的研究对象之一即为地球重力场,在其他学科中如几何现代大地测量学、物理现代大学测量学、地球重力与地震学和海洋潮汐学、地球内部物理学、冰川学、飞行力学、航天动力学的飞速发展中不可丢失的重要基础信息来源。
大地测量这门学科有一项任务就是构建真实的地球重力场，地球重力场的基本数据都可以采取一类球谐函数来表示，这些基本数据由扰动位的计算，重力异常的计算，大地水准面的计算以及垂线偏差的计算。
真实的地球重力场模型是重力位的球谐函数从一阶到无穷大阶的参数的集合，但是由于实际获取的数据有限，只能表达到有限的阶数。
对地球重力场构建完成之后可以确定大地水准面从而确定工作的基准。
对于地球重力场的构建，需要知道全球重力数据进一步求得扰动位与重力异常。
在传统的大地测量中获取重力数据采取的办法是在需要的观测地方安置地面重力仪来记录当地的重力变化情况，这种办法能够获取比较精密的重力数据，但是具有空间局限性，很多人类难以到达的地方都没有办法安置重力仪，而且还具有时间局限性，观测周期不均匀，观测时间过长。
观测网络也不均匀，连续观测的重力台站和流动重力观测网络组成观测网结构不合理，对于构建重力场模型和计算大地水准面的精确性必然会产生比较大的影响。
卫星重力探测技术的出现使能够获取高精度，高分辨率的真实的地球重力场模型。
2000年发射的地球重力高低跟踪探测卫星CHAMP卫星、2002年发射的低低跟踪探测卫星GRACE卫星和2006年发射重力梯度卫星GOCE、2018年GRACE卫星的后续计划GRACEFollow-On卫星的发射表明了人类已经进入对地球观测的新时代。
地球时变重力场的获取对于获取地球物质的流动变化，全球洋流的变化、两极冰盖的变化情况和大地水准面的微细变化等一系列地球基础属性提供了一个崭新的途径。
获取更加接近地球真实表面的地球重力场模型是几何大地测量学、海洋力场学、地震预测与灾后分析学、太空科学、天体运动学、国防发展等一系列学科需要发展的方向之一，也是人类对地球资源勘探，维护人类自身生存环境的多样性和对地球重大的地质灾害预测与分析的重要的信息获取渠道之一。
1.2研究内容
本文主要利用GRACE卫星数据处理得到的二级时变重力场模型产品，通过重力异常球谐函数来计算中国地区的重力场时变，并对计算过程中一些问题进行了研究，对比了三个月的地球重力场模型的变化以及探讨变化的主要的原因。
重力异常是某一点实测重力值与正常重力值之差，是地球的构造和物质分布直接反映之一。
本文依次介绍了地球重力场的基本原理，重力卫星的发展，并对中国地区的时变重力异常进行了计算与分析。
1.3国内外研究现状
重力测量试验开始于16世界末，由著名科学家伽利略进行了第一次试验,自那以后人类为科学研究探索、地球物理勘探和国防建设,在陆海空三个层次上进行了大量重力测量活动规划。
经历过三次工业革命,科学与技术的不断突破，重力测量的手段不断进步，但基本类型分为两种一种是绝对重力测量，原理为自由落体原理或者摆原理，一种为相对重力测量，原理为动力法和静力法。
后面又发展了海洋重力测量和航空重力测量，最终发展成能够全天候全空间观测地球重力的卫星重力测量技术。
传统的测量方法具有很大的局限性、不方便性,需要依赖很多的人力物力，航空航天技术的成熟，卫星技术的进步使得对地球数据的获取变成全方位，全时段，全天候的大量数据，卫星重力探测技术的出现使获得全球精细重力模型成为现实。
现在卫星重力测量技术主要有三种，一种为高低卫星跟踪卫星技术，一种为低低卫星跟踪卫星技术，还有一种为卫星重力梯度技术，这三种技术相继发展与应用对于获得高精度、高分辨率的地球时变重力场变得简单起来。
高低卫星跟踪卫星和低低卫星跟踪卫星技术的原理是发射两颗相同的卫星环绕地球运行，通过测量两个卫星之间的微小的距离变化进而知道地球某位置的引力的变化，通过原始的距离数据和接收GPS卫星数据来进行地球重力场的位系数的计算。
此两者最明显的区别为高低卫星跟踪卫星技术两颗卫星不在相同高度的轨道上，一颗在低轨道，一颗在高轨道，而低低卫星跟踪技术两颗卫星都在低轨道上。
卫星重力梯度技术是发射一颗小卫星，卫星上带有加速度计能够直接测量三个方向上的重力梯度，测量的数值是重力位的二阶导数。
CHAMP卫星、GRACE卫星和GOCE卫星是专门为探测地球重力场而研制设计开发的分别代表三种技术的三个重力测量卫星系统[18]。
我国也开始卫星重力技术的研究，卫星重力测量计划的代号为CSGM,国外的重力卫星成功发射可以让我国学习一些先进的技术和方法。
由于我对重力梯度仪技术的空白，所以发展卫星重力梯度技术在我国实行有很大的困难。
应该优先选取应该优先研究卫星跟踪卫星技术。
我国应该尽快突破重力卫星比如两颗卫星之间激光干涉测
升级会员 