[發明專利]一種基于重力梯度數據的海底地形反演方法

在審

• 申請號: 202010110542.X
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111142169A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 萬曉云;曾相航
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: G01V7/00
• 分類號: G01V7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于重力梯度數據的海底地形反演方法，所述方法如下：步驟一：收集探測區域的重力梯度數據和部分船測水深數據(充當控制點和檢測點)；步驟二：給定a和Δρ，利用控制點的船測水深和重力梯度數據，對長波重力梯度進行格網化建模，得到整個區域的長波重力梯度；步驟三：利用步驟二得到的長波重力梯度，計算控制點短波重力梯度，并進一步得到水深值；步驟四：當控制點的水深反演值與船測值的差值標準差最小時，取此時的a和Δρ為最終所采用的參數值，否則重新從步驟二開始計算；步驟五：預測所有區域的水深；本發明的有益效果是：相對于基于重力異常數據的海底地形反演，空間分辨率更高；方法簡單易行，精度可靠；不存在濾波通帶的問題。

技術領域

本發明屬于海底地形反演技術領域，具體涉及一種基于重力梯度數據的海底地形反演方法。

背景技術

海底地形無論是對軍事還是科學研究均具有非常重要的作用。利用衛星測高重力對海底地形進行反演是非常重要的一種探測途徑。許多科學家研究了與此有關的算法，并得到了相應的產品，例如：ETOPO1、SRTM30_PLUS、GEBCO2014 Grid；上述產品主要采用重力異常數據來反演海底地形，事實上，重力梯度數據更能敏感地形變化的高頻部分，因此也就更利于反演高分辨率的海底地形。

目前的研究主要采用重力異常來反演海底地形，而重力異常主要敏感分辨率率為20-200km的海底地形。有科學家在論文上指出：尺度大小為2-12km的海底山脈可以被重力梯度觀測到；科學家也證實了重力梯度更能敏感海底地形的短波部分，而關于利用重力梯度數據來反演海底地形的成果則不多見。科學家給出了利用梯度數據反演海底地形的算法，但由于涉及到積分計算，實現過程較為復雜，當前沒有文獻采用其方法得到海底地形；科學家采用頻率域方法首次利用梯度數據反演了海底地形，主要難點在于濾波通帶和密度差異常數的確定，并未給出明確的方法。

為了提升海底地形反演的空間分辨率；確定最優密度差異常數；避免濾波通帶的確定問題，為此我們提出一種基于重力梯度數據的海底地形反演方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于重力梯度數據的海底地形反演方法，提升海底地形反演的空間分辨率；確定最優密度差異常數；避免濾波通帶的確定問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種基于重力梯度數據的海底地形反演方法，所述方法如下：

步驟一：收集探測區域的重力梯度數據和部分船測水深數據(充當控制點和檢測點)；

步驟二：給定a和Δρ，利用控制點的船測水深和重力梯度，對長波重力梯度進行格網化建模，得到整個區域的長波重力梯度；

步驟三：利用步驟二得到的長波重力梯度，計算控制點短波重力梯度，并進一步得到水深值；

步驟四：當控制點的水深反演值與船測值的差值標準差最小時，取此時的a和Δρ為最終的參數值，否則重新從步驟二開始計算；

步驟五：預測所有區域的水深。

作為本發明的一種優選的技術方案，海底地形起伏一般以某點周圍一定距離的平均高程來表示，因此可用一個圓柱體來等效一定范圍內的地形起伏，a為圓柱體半徑。

作為本發明的一種優選的技術方案，所述Δρ為海底巖石和海水的密度差異常數。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

(1)相對于基于重力異常數據的海底地形反演，空間分辨率更高；

(2)方法簡單易行，精度可靠；

(3)不存在濾波通帶的問題。

附圖說明

圖1為本發明的海底地形起伏結構示意圖；

圖2為本發明的圓柱體結構示意圖；