[發(fā)明專利]一種航空重力測量數(shù)據(jù)向下延拓方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810445399.2
• 申請日: 2018-05-11
• 公開（公告）號: CN108594319A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉曉剛;孫中苗;姬劍鋒;秦顯平;管斌;段渭超
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍61540部隊
• 主分類號: G01V7/06
• 分類號: G01V7/06;G06F17/16
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 王戈

本發(fā)明公開了一種航空重力測量數(shù)據(jù)向下延拓方法及系統(tǒng)。該方法包括獲取各空中點的原始重力觀測數(shù)據(jù)；對所述原始重力觀測數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，得到格網(wǎng)化的空中點重力異常數(shù)據(jù)；根據(jù)本發(fā)明提出的改進的泊松(Poisson)積分迭代法將格網(wǎng)化的空中點重力異常數(shù)據(jù)向地面延拓，得到地面重力異常數(shù)據(jù)。本發(fā)明提供的航空重力測量數(shù)據(jù)向下延拓方法及系統(tǒng)具有對計算機性能要求較低、計算速度較快、延拓結(jié)果精度較高的優(yōu)勢。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空重力測量領(lǐng)域，特別是涉及一種航空重力測量數(shù)據(jù)向下延拓方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

航空重力測量技術(shù)，因其可以在沙漠、沼澤、冰川、丘陵、原始森林、陸海交界等一些難以開展地面重力測量的區(qū)域進行作業(yè)，以及能夠快速經(jīng)濟地獲取高精度高分辨率地球重力場中高頻信息，從而使航空重力測量技術(shù)成為獲取地球重力場測量數(shù)據(jù)最有效的技術(shù)手段之一。

航空重力測量數(shù)據(jù)在應(yīng)用時，一般需要延拓到地球表面或大地水準(zhǔn)面上，主要用于不同類型重力測量數(shù)據(jù)的融合、全球或區(qū)域地球重力場模型的構(gòu)建、全球或區(qū)域(似)大地水準(zhǔn)面的精化、水下重力匹配輔助導(dǎo)航中重力基準(zhǔn)圖的生成等。

目前常用的航空重力測量數(shù)據(jù)延拓方法主要包括最小二乘法、解析法、直接代表法、正則化法等。這些方法在實際應(yīng)用時，各有優(yōu)劣。

最小二乘法的基本原理是利用由地面重力數(shù)據(jù)計算空中重力數(shù)據(jù)的Poisson積分方程建立觀測方程，通過矩陣求逆運算實現(xiàn)由空中重力數(shù)據(jù)解算地面重力數(shù)據(jù)的目的。最小二乘法原理簡單，能給出延拓結(jié)果的精度估計信息。但是，該方法的延拓區(qū)域較大時Poisson積分方程需要進行離散化處理，從而引入離散化誤差；矩陣存儲量大，對計算機內(nèi)存要求較高，計算速度很慢，并且矩陣病態(tài)性嚴(yán)重，延拓結(jié)果精度很差。

解析法的基本原理是以延拓面作為邊界面，將航空重力測量數(shù)據(jù)沿徑向投影到邊界面上，從而得到延拓面上的重力數(shù)據(jù)。解析法的優(yōu)勢是原理簡單，對計算機要求不高，而且計算速度非常快。但是，該方法需要滿足一定的假設(shè)條件，不能給出延拓結(jié)果的精度估計信息，受截斷誤差和參考重力場模型誤差的影響較大，延拓結(jié)果精度一般。

直接代表法的基本原理是利用空中重力數(shù)據(jù)代表地面相關(guān)區(qū)域平均重力數(shù)據(jù)的主項，并利用地形高數(shù)據(jù)恢復(fù)相應(yīng)的高頻信息。該方法原理簡單，對計算機要求不高，而且計算速度很快；避免了空中重力數(shù)據(jù)向下延拓的不穩(wěn)定性，又可獲得比較理想的地面平均重力數(shù)據(jù)；使用方便，無邊界效應(yīng)，且不受測區(qū)范圍大小的限制，延拓結(jié)果精度較好。但是，不能給出延拓結(jié)果的精度估計信息，并且需要測區(qū)內(nèi)較精細(xì)的地形高數(shù)據(jù)。

正則化法的基本原理是在最小二乘法的基礎(chǔ)上，通過對病態(tài)法方程矩陣添加正則化參數(shù)，提高法方程矩陣的穩(wěn)定性，從而抑制高頻段觀測誤差對估值的影響。該方法能給出延拓結(jié)果的精度估計信息，在目前航空重力測量數(shù)據(jù)向下延拓算法中精度最高。但是，該方法需要確定最優(yōu)正則化參數(shù)，并且參數(shù)選擇的優(yōu)劣直接影響了最終延拓結(jié)果的精度；延拓結(jié)果有偏，引入了一定的系統(tǒng)誤差；延拓區(qū)域較大時矩陣存儲量大，對計算機內(nèi)存要求較高，計算速度較慢。

綜上所述，目前已有的航空重力測量數(shù)據(jù)向下延拓方法不能兼顧精度與效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種航空重力測量數(shù)據(jù)向下延拓方法及系統(tǒng)，該方法及系統(tǒng)具有對計算機性能要求較低、計算速度較快、延拓結(jié)果精度較高的優(yōu)勢。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種航空重力測量數(shù)據(jù)向下延拓方法，所述方法包括：

獲取各空中點的原始重力觀測數(shù)據(jù)；

對所述原始重力觀測數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，得到格網(wǎng)化的空中點重力異常數(shù)據(jù)；