[发明专利]一种航空重力测量数据向下延拓方法及系统

说明书

本发明公开了一种航空重力测量数据向下延拓方法及系统。该方法包括获取各空中点的原始重力观测数据；对所述原始重力观测数据进行预处理，得到格网化的空中点重力异常数据；根据本发明提出的改进的泊松(Poisson)积分迭代法将格网化的空中点重力异常数据向地面延拓，得到地面重力异常数据。本发明提供的航空重力测量数据向下延拓方法及系统具有对计算机性能要求较低、计算速度较快、延拓结果精度较高的优势。

技术领域

本发明涉及航空重力测量领域，特别是涉及一种航空重力测量数据向下延拓方法及系统。

背景技术

航空重力测量技术，因其可以在沙漠、沼泽、冰川、丘陵、原始森林、陆海交界等一些难以开展地面重力测量的区域进行作业，以及能够快速经济地获取高精度高分辨率地球重力场中高频信息，从而使航空重力测量技术成为获取地球重力场测量数据最有效的技术手段之一。

航空重力测量数据在应用时，一般需要延拓到地球表面或大地水准面上，主要用于不同类型重力测量数据的融合、全球或区域地球重力场模型的构建、全球或区域(似)大地水准面的精化、水下重力匹配辅助导航中重力基准图的生成等。

目前常用的航空重力测量数据延拓方法主要包括最小二乘法、解析法、直接代表法、正则化法等。这些方法在实际应用时，各有优劣。

最小二乘法的基本原理是利用由地面重力数据计算空中重力数据的Poisson积分方程建立观测方程，通过矩阵求逆运算实现由空中重力数据解算地面重力数据的目的。最小二乘法原理简单，能给出延拓结果的精度估计信息。但是，该方法的延拓区域较大时Poisson积分方程需要进行离散化处理，从而引入离散化误差；矩阵存储量大，对计算机内存要求较高，计算速度很慢，并且矩阵病态性严重，延拓结果精度很差。

解析法的基本原理是以延拓面作为边界面，将航空重力测量数据沿径向投影到边界面上，从而得到延拓面上的重力数据。解析法的优势是原理简单，对计算机要求不高，而且计算速度非常快。但是，该方法需要满足一定的假设条件，不能给出延拓结果的精度估计信息，受截断误差和参考重力场模型误差的影响较大，延拓结果精度一般。

直接代表法的基本原理是利用空中重力数据代表地面相关区域平均重力数据的主项，并利用地形高数据恢复相应的高频信息。该方法原理简单，对计算机要求不高，而且计算速度很快；避免了空中重力数据向下延拓的不稳定性，又可获得比较理想的地面平均重力数据；使用方便，无边界效应，且不受测区范围大小的限制，延拓结果精度较好。但是，不能给出延拓结果的精度估计信息，并且需要测区内较精细的地形高数据。

正则化法的基本原理是在最小二乘法的基础上，通过对病态法方程矩阵添加正则化参数，提高法方程矩阵的稳定性，从而抑制高频段观测误差对估值的影响。该方法能给出延拓结果的精度估计信息，在目前航空重力测量数据向下延拓算法中精度最高。但是，该方法需要确定最优正则化参数，并且参数选择的优劣直接影响了最终延拓结果的精度；延拓结果有偏，引入了一定的系统误差；延拓区域较大时矩阵存储量大，对计算机内存要求较高，计算速度较慢。

综上所述，目前已有的航空重力测量数据向下延拓方法不能兼顾精度与效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种航空重力测量数据向下延拓方法及系统，该方法及系统具有对计算机性能要求较低、计算速度较快、延拓结果精度较高的优势。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种航空重力测量数据向下延拓方法，所述方法包括：

获取各空中点的原始重力观测数据；

对所述原始重力观测数据进行预处理，得到格网化的空中点重力异常数据；