[发明专利]一种正反演融合的区域重力场建模方法与系统

说明书

本发明公开了一种正反演融合的区域重力场建模方法与系统，包括如下：通过地面重力测量数据解算，得到地面重力异常数据；根据全球重力场模型求解得到离散点长波重力场数据；建立全球分层地形模型，通过球谐分析和球谐合成，得到高频地形数据；通过正演模型理论将高频地形数据转化为离散点短波重力场数据；从地面重力异常数据中移除离散点长波重力场数据、离散点短波重力场数据，得到残余重力异常数据；基于残余重力异常数据，反演得到残差密度异常数据，并结合高频地形数据，求解在残差密度异常和残差地形引起的残差重力场；将基于全球重力场模型得到长波重力场格网、短波重力场格网与残差重力场融合，得到区域重力场数据。

技术领域

本发明涉及重力学和物理大地测量技术领域，更具体的，涉及一种正反演融合的区域重力场建模方法与系统，适用于重力数据稀疏区域的区域重力场精化和建模。

背景技术

重力场反映了地球内部质量分布、运动和变化，对于建立全球和区域性测绘基准以及研究海平面上升、地质演化和资源调查等紧迫课题具有重要的现实意义和科学意义。精细的区域重力场建模一直是现代大地测量学、海洋测绘、极地测绘和固体地球物理学等学科的重要科学目标之一。当前，国际上提出构建cm级大地水准面和mGal级重力场，是当前国内外大地测量领域面临的主要挑战。

近年来，随着重力测量技术、卫星重力探测技术、卫星测高技术等迅速发展，人类对全球重力场的认识已经取得了跨时代的进展。现阶段的全球重力场模型，如EGM2008、EIGEN-6C4等，可提供空间分辨率半波长9 km的重力场信号，全球大地水准面精度由于米级。遥感、摄影测量技术等提供了丰富的地形数据。基于正演模型理论，已知地形和相应的密度信息，可根据牛顿万有引力公式恢复精细的中短波重力场信号。

当前在重力稀疏区域的重力场建模主要通过融合全球重力场模型和地形短波重力场信号。由于缺少高质量、高分辨率的地形密度信息，通常假设地形密度为常数2670 kg/m3，因此，通过正演模型构建的中短波重力场信号不包含密度异常信息。在密度值偏离常密度假设常数较大的区域，比如火山、矿区等，单纯依赖常密度假设下的正演模型理论会引入较大误差。此外，传统的残差地形模型技术也存在调和改正不准确、光谱滤波等问题没，都会影像建模精度。

发明内容

本发明为了解决在地面数据稀疏区域，由于常密度假设、调和改正、光谱滤波等缺陷，导致区域重力场建模精度差的问题，提供了一种正反演融合的区域重力场建模方法与系统，其能有效的提高重力场建模的精细度。

为实现上述本发明目的，采用的技术方案如下：

一种正反演融合的区域重力场建模方法，所述的方法包括如下：

通过获得区域内的地面重力测量数据解算重力异常，得到地面重力异常数据；

根据选择的全球重力场模型，基于球谐合成求解，得到地面离散点长波重力场数据；

融合异构DEM数据和SRTM15+数据建立全球分层地形模型，并通过球谐分析和球谐合成完成地形球面滤波，得到高频地形数据；

采用空域法通过正演模型理论将高频地形数据转化为地面离散点短波重力场数据；

从地面重力异常数据中移除离散点长波重力场数据、离散点短波重力场数据，得到残余重力异常数据；

基于残余重力异常数据，采用等效源方法反演得到残差密度异常数据；结合残差密度异常数据、高频地形数据，采用正演模型理论，求解在残差密度异常和残差地形引起的残差重力场；

基于选择的全球重力场模型，通过球谐合成解算，得到长波重力场格网；并通过正演模型理论解算，得到短波重力场格网；

将长波重力场格网、短波重力场格网与残差重力场融合，得到区域重力场数据，完成区域重力场建模。