卫星重力梯度观测数据L1级构建方法

吴云龙， 郭泽华， 肖云， 马林

1 地震大地测量重点实验室, 中国地震局地震研究所, 武汉 430071 2 防灾科技学院, 河北三河 065201 3 引力与固体潮国家野外科学观测研究站， 武汉 430071 4 西安测绘研究所， 西安 710054 5 航天东方红卫星有限公司， 北京 100094

0 引言

全球重力场和海洋环流探测器(Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer, GOCE)由欧洲空间局(European Space Agency，ESA)于2009年3月17日成功发射，在轨运行4年后于2013年11月11日结束卫星任务.GOCE卫星主要任务目标是在100 km的空间分辨率下确定精度为1～2 cm的全球大地水准面和精度为1 mGal的全球重力异常(ESA, 1999).为实现这一极具难度的科学目标，GOCE卫星搭载了高精度静电重力梯度仪(Electrostatic Gravity Gradiometry，EGG)、高精度全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)星载接收机和星敏感器(Star Sensor，STR)等多个关键载荷(Cesare, 2008; Rummel et al., 2011).

高精度GOCE重力梯度观测数据在地球科学的多个领域应用广泛.国际地球重力场模型中心(International Centre for Global Earth Models, ICGEM)发布的全球最优重力场模型产品系列中，相当一部分产品来源于卫星重力梯度观测数据(Drewes et al.，2016).国内外研究同行将GOCE重力梯度观测数据及其模型产品在大地测量学、固体地球物理学、海洋学以及冰川学等领域开展了持续深入的应用研究(Sun and Okubo, 2004; Tapley et al., 2004; 孙文科, 2008; 钟敏等, 2009; Knudsen et al., 2011; Gruber et al., 2012; Becker et al., 2014; Fuchs et al., 2014; Hirt, 2014; Bouman et al., 2014).但是，所有这些地学领域应用都取决于能否获取高精度重力梯度测量观测数据.此外，为更好发挥重力梯度仪的观测性能，GOCE卫星设计运行在极低的轨道高度(～259 km)，以最大效应感知重力梯度信息，从而对卫星轨道高度维持和高精度姿态控制都提出了更高要求(Floberghagen et al., 2011; Pail et al., 2011).GOCE卫星官方数据处理部门将构建高精度重力梯度数据作为L1级数据处理流程的……