[發明專利]一種靜態重力觀測數據重力固體潮改正提取方法

有效

• 申請號: 201811201009.3
• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN109375279B
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發明（設計）人: 王建波;徐歡;王晉南;楊毅;杜良
• 申請（專利權）人: 淮海工學院
• 主分類號: G01V7/00
• 分類號: G01V7/00
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 種艷麗

本發明公開了一種靜態重力觀測數據重力固體潮改正提取方法，屬于物理大地測量領域，主要包括：以原始靜態重力觀測數據序列為基礎，構造新的靜態重力觀測數據序列；通過經驗模態分解方法進行處理；利用經驗模態分解方法處理原始靜態重力觀測數據序列，得到殘余分量作為零漂從原始數據中去掉；對本征模函數進行頻譜分析，得到新的靜態重力數據序列；新的靜態重力數據序列和原去掉零漂后的靜態重力觀測數據序列組成一個二維數據矩陣；對這個二維數據矩陣通過多通道奇異譜分析處理，將結果中去掉零漂后的那行靜態重力觀測數據的重構序列中聚集在日周期和半日周期的信號進行累加，獲得重力固體潮改正數據。本發明提取的重力固體潮具有較高的精度。

技術領域

本發明屬于物理大地測量領域，具體涉及一種靜態重力觀測數據重力固體潮改正提取方法。

背景技術

靜態重力觀測數據的變化反應了地球內部結構和地球動力變化，是理解地震物理過程非常重要的影響因子之一，可以用于確定地球動力變形參數。重力固體潮是靜態重力觀測數據中包含的重要內容。固體重力潮的研究有空間大地測量技術和地面重力觀測技術。空間大地測量技術如GNSS，衛星測高，衛星激光測距，DORIS，LLR和VLBI等。目前，重力潮模型已經達到很高的精度。隨著地面觀測技術的發展和重力儀精度的提高，相對重力測量已經成為重力潮的主要觀測方法之一。CG-5相對重力儀是一種新型改進的自動電子讀數重力儀，由加拿大Scintrex公司設計和生產。這種重力儀采用一個微處理器設備實現自動測量。傳感器設計為一個靜態熔融石英彈簧，因此，重力儀的精度可以達到5×10^-8m/s²，在時頻域，讀數分辨率可以達到1×10^-8m/s²。另外，彈性重力儀的重力測量精度主要受金屬或石英彈簧不穩定性的局限，也就是零漂。因此，從CG-5重力儀靜態觀測中獲取線性零漂和固體潮改正變的尤其重要。盡管如此，重力儀的記錄通常受很多因素的影響，尤其是非潮汐改變，例如水文效應，空氣質量和荷載變化，疊加到一塊，掩蓋了重力潮的真實變化。基于重力觀測數據，如何獲取重力潮精確的時間序列是大地測量研究中的重要內容之一。

傳統上重力固體潮的提取方法有EMD、SSA、EMD-ICA等方法。ICA是基于假設多元信號成分屬于非高斯分布，或不多于一個成分屬于高斯分布。因此，ICA是一種盲源分離方法，即使沒有成分的先驗知識存在，也可以從觀測值中提取主信號。除此之外，ICA假設成分統計上彼此獨立。ICA可以分離獨立信號，但是它需要處理多觀測數據序列。EMD是一個非靜態信號分解方法，可以分解一個時間序列到一系列的譜獨立的震蕩模式稱為本征模函數(IMFs)。盡管如此，EMD通常導致模式混疊問題。SSA技術能從包含噪聲的數據序列中盡可能多的提取可靠信息，把最可修復的分量聚集到若干個重構時間序列中，并提取具有顯著振蕩行為的信號分量，以此選擇若干有意義的分量進行序列重建，降低噪聲。

發明內容

針對現有技術中存在的上述技術問題，本發明提出了一種靜態重力觀測數據重力固體潮改正提取方法，設計合理，克服了現有技術的不足，具有良好的效果。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種靜態重力觀測數據重力固體潮改正提取方法，包括以下步驟：

步驟1：以原始靜態重力觀測數據序列X_N＝{x₁,x₂,…,x_N}為基礎，構造新的靜態重力觀測數據序列

其中，N為靜態重力觀測數據序列的個數，N＝1,2,…；n＝2N；

步驟2：采用經驗模態分解方法對新的靜態重力觀測數據序列進行分解，獲得本征模函數IMFs數據序列和殘余值r_n(t)：