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航空重力数据预处理

2023-03-18 17:41来源:m.sf1369.com作者:宇宇

GT-1A航空重力数据预处理工作包括几个主要步骤:惯导与DGPS数据解算、数据质量统计控制、测线自由空间重力异常计算、测量工作量和飞行高度以及偏航距统计。

1.惯导与DGPS数据解算

利用GT-1A航空重力数据处理软件GT-1AGravity的GTNav模块对Ashtech的DGPS收录的基站和移动站数据,以及重力仪惯导平台数据进行组合并解算运动平台的位置坐标、速度及加速度数据,并给出DGPS定位数据的质量统计。

2.数据质量统计控制

利用GT-1A航空重力数据处理软件GT-1AGravity的GTQC20模块对航空重力前校数据、飞行测量数据、后校数据及惯导平台数据进行格式转换(G0,S0文本格式文件)和质量统计控制;GTQC20模块通过GPS数据中的卫星个数、PDOP值、坐标位置及速度解算精度来评估GPS收录数据的质量;通过重力仪的稳定平台参数、细道与粗道数据饱和状况、零漂情况等方面来评估航空重力数据测量质量。将计算结果输入Oasis软件平台的数据质量统计控制架次数据库中,进行坐标投影转换后对该架次数据进行掐线等处理。

其主要统计内容为:不正确的GPS时间,不正确的同步时间,丢失的内部300 Hz采样数,丢失的数据记录,多余的数据记录,坏的数据记录,硬件问题的识别等。理想测量时,要求GPS的PDOP小于2.5,且时刻举伏保持定位卫星6颗以上;平台要保持垂直,其偏移值要小于0.0006 rad;飞行高度变化要小于±5m;每个滤波长度内的粗道饱和点数不能超过3个;重力仪零点漂移值通常要求不超过±1.0×10-5m・s-2,最大不超过±2.0×10-5m・s-2。因此,每架次数据处理时,认真检查以上参数,保证获得可靠的测量数据。

3.测线自由空间重力异常计算

利用GT-1 A航空重力数据处理软件GT-1 AGravity的GTGrav模块对重力传感器定位数据、惯导平台姿态数据、DGPS解算速度数据、重力仪基点前校和后校数据、原始重力测量等数据进行图示和选取时间段,进行原始测量重力的垂向加速度改正、水平加速度改正、姿态改装、厄缶效应改正、零漂和基点改正、正常重力场改正、高度改正等,并完成(100 s波长窗口)低通滤波处理后可获得沿测线的航空自由空间重力异常数据,并可同时获得评估处理质量的剩余重力数据。将测线自由空间重力数据输入Oasis软件平台的数据库,并进行坐标投影转换,则获得GT-1A航空重力测量野外预处理数据库。

航空重力数据滤波窗口的选择:GPS和重力仪的噪声不可靠的,为了消除噪声,采用低通滤波来平滑自由空气重力。不同的航空重力测量系统(甚至不同的测量飞机)所采用的滤波窗口长度是不一样的,主要取决于航空重力测量系统的性能。

图7-1-3 滤波长度为107s的自由空间重力异常图(异悉做常半波长分辨率3.7km)

图7-1-4 滤波长度为80s的自由空间重力异常图(异常半波长分辨率2.8km)

图7-1-3至图7-1-5(Andy Gabell,等,2004)分别为滤波长度107 s、80 s、60 s的GT-1A航空自由空间重力异常,其测网为2km×20km。从这些图中可以看出:仅当测线线距接近滤波半宽度时,2D噪声得到比较好的去除。当线距太接近滤波半宽度时,如60 s滤波,其滤波效果不好,垂直测线方向上产生了明显的噪声。基于这一点,对于线距为2km的测区来说,最小的滤波长度为80 s。如果线距为1km或更小时,使用较小的滤波长度能够得到满意的结果。

图7-1-5 滤波长度为60s的自由空间重力异常图(异常半波长分辨率2.1km)

4.测量工作量、飞行高度和偏航距统计

GT-1 A航空重力系统每架次测量完成数据预处理工作后,需要将相应架次测量DGPS数据、惯导平台数据和重力测量数据的质量统计等结果复制填写到GT-1A航空重力测量数据质量统计总表中;并且将每架次测量数据从Oasis软件平台的数据库库中导出,并导入到专业“空中探针”软件的数据库中,利用该软正陆携件系统中“测量质量”功能模块,可统计计算该架次测量数据工作量、飞行高度、测线偏航距等,并填写数据预处理记录表。

5.数据处理流程图

GT-1A航空重力系统数据预处理的流程见图图7-1-6(Laboratory of control and navigation,2006)。

图7-1-6 GT-1A航空重力数据处理流程图

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