專(zhuān)利名稱(chēng)：基于衛(wèi)星重力梯度觀測(cè)數(shù)據(jù)的圓環(huán)面調(diào)和分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地球重力場(chǎng)模型領(lǐng)域，尤其是一種基于衛(wèi)星重力梯度觀測(cè)數(shù)據(jù)的圓環(huán)面調(diào)和分析方法。
背景技術(shù)：
地球重力及其時(shí)變能夠反映地球表層及內(nèi)部的密度分布和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)也決定著大地水準(zhǔn)面的起伏和變化。確定地球重力場(chǎng)的精細(xì)結(jié)構(gòu)及其時(shí)變不僅是物理大地測(cè)量的主要科學(xué)目標(biāo)之一，而且也將為現(xiàn)代地球科學(xué)解決人類(lèi)面臨的資源、環(huán)境和災(zāi)害等問(wèn)題提供重要的基礎(chǔ)地球空間信息。地球重力場(chǎng)模型作為各類(lèi)重力數(shù)據(jù)的解析化形式，在頻域范圍內(nèi)描述全球重力場(chǎng)的譜特性，對(duì)于研究地球重力場(chǎng)的數(shù)理結(jié)構(gòu)，尋找實(shí)際應(yīng)用的理論依據(jù)有著極其重要的意義。在實(shí)際應(yīng)用中，地球重力場(chǎng)模型可以十分方便快速地表示大地水準(zhǔn)面、重力異常、垂線偏差、擾動(dòng)重力等任意擾動(dòng)場(chǎng)元。這種理論和實(shí)際應(yīng)用上的完美，使得地球重力場(chǎng)模型在大地測(cè)量學(xué)、地球物理學(xué)、海洋學(xué)和空間技術(shù)等學(xué)科和領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景。調(diào)和分析方法是確定地球重力場(chǎng)的重要手段，是建立地球重力場(chǎng)模型的主要方法，在全球和局部重力場(chǎng)建模中得到廣泛應(yīng)用。然而，目前的調(diào)和分析法存在平滑因子很難精確選定的致命缺陷，導(dǎo)致無(wú)法完全恢復(fù)地球引力位系數(shù)。同時(shí)，衛(wèi)星重力梯度測(cè)量技術(shù)的發(fā)展對(duì)調(diào)和分析提出了更高的要求，調(diào)和分析不僅面臨要處理徑向類(lèi)型的觀測(cè)數(shù)據(jù)(重力異常、大地水準(zhǔn)面、擾動(dòng)重力等)，而且還要處理引力梯度張量水平分量等水平方向的觀測(cè)數(shù)據(jù)，原有的調(diào)和分析方法一般只能處理徑向類(lèi)型的觀測(cè)數(shù)據(jù)，不能滿足衛(wèi)星重力梯度測(cè)量的精度高、速度快的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種精度高、速度快的基于衛(wèi)星重力梯度觀測(cè)數(shù)據(jù)的圓環(huán)面調(diào)和分析方法，本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的—種基于衛(wèi)星重力梯度觀測(cè)數(shù)據(jù)的圓環(huán)面調(diào)和分析方法，包括以下步驟步驟1 對(duì)衛(wèi)星重力梯度觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，統(tǒng)一歸算至同一球面上并進(jìn)行格網(wǎng)化處理，得到規(guī)則格網(wǎng)均值；步驟2 利用球面到圓環(huán)面的映射關(guān)系，將球面上的格網(wǎng)值映射至圓環(huán)面上，得到循環(huán)的規(guī)則格網(wǎng)值；步驟3 對(duì)圓環(huán)面上的重力梯度數(shù)據(jù)進(jìn)行樣條分析，將圓環(huán)面上規(guī)則格網(wǎng)均值轉(zhuǎn)換為連續(xù)的樣條逼近函數(shù)；步驟4:對(duì)圓環(huán)面上的重力梯度進(jìn)行二維傅里葉分析，將樣條逼近轉(zhuǎn)換確定傅里葉系數(shù)；步驟5 將圓環(huán)面的二維傅里葉譜系數(shù)化算為調(diào)和展開(kāi)系數(shù)。
而且，所述步驟1對(duì)衛(wèi)星重力梯度觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理包括以下處理過(guò)程首先 將全張量衛(wèi)星重力梯度觀測(cè)數(shù)據(jù)表示成復(fù)數(shù)局部坐標(biāo)系下三類(lèi)的觀測(cè)數(shù)據(jù)；然后對(duì)原始觀 測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查并完成粗差剔除，并將重力梯度觀測(cè)數(shù)據(jù)沿徑向方向歸算至平均軌道半徑 Rs的同一球面上；最后采用反距離加權(quán)內(nèi)插等方法進(jìn)行格網(wǎng)化處理，得到球面上NX2N個(gè) 等經(jīng)緯度差為A的規(guī)則格網(wǎng)均值。而且，所述步驟2球面到圓環(huán)面的映射方法為將球面和旋轉(zhuǎn)180°的球面一起映 射到旋轉(zhuǎn)圓環(huán)面上。而且，所述步驟3對(duì)圓環(huán)面上的重力梯度數(shù)據(jù)進(jìn)行樣條分析采用如下算法
權(quán)利要求
1.一種基于衛(wèi)星重力梯度觀測(cè)數(shù)據(jù)的圓環(huán)面調(diào)和分析方法，其特征在于包括以下步驟步驟1 對(duì)衛(wèi)星重力梯度觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，統(tǒng)一歸算至同一球面上并進(jìn)行格網(wǎng)化處理，得到規(guī)則格網(wǎng)均值；步驟2 利用球面到圓環(huán)面的映射關(guān)系，將球面上的格網(wǎng)值映射至圓環(huán)面上，得到循環(huán)的規(guī)則格網(wǎng)值；步驟3:對(duì)圓環(huán)面上的重力梯度數(shù)據(jù)進(jìn)行樣條分析，將圓環(huán)面上規(guī)則格網(wǎng)均值轉(zhuǎn)換為連續(xù)的樣條逼近函數(shù)；步驟4:對(duì)圓環(huán)面上的重力梯度進(jìn)行二維傅里葉分析，將樣條逼近轉(zhuǎn)換確定傅里葉系數(shù)；步驟5 將圓環(huán)面的二維傅里葉譜系數(shù)化算為調(diào)和展開(kāi)系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于衛(wèi)星重力梯度觀測(cè)數(shù)據(jù)的圓環(huán)面調(diào)和分析方法，其特征在于所述步驟1對(duì)衛(wèi)星重力梯度觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理包括以下處理過(guò)程首先將全張量衛(wèi)星重力梯度觀測(cè)數(shù)據(jù)表示成復(fù)數(shù)局部坐標(biāo)系下三類(lèi)的觀測(cè)數(shù)據(jù)；然后對(duì)原始觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查并完成粗差剔除，并將重力梯度觀測(cè)數(shù)據(jù)沿徑向方向歸算至平均軌道半徑民的同一球面上；最后采用反距離加權(quán)內(nèi)插等方法進(jìn)行格網(wǎng)化處理，得到球面上NX2N個(gè)等經(jīng)緯度差為Δ的規(guī)則格網(wǎng)均值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于衛(wèi)星重力梯度觀測(cè)數(shù)據(jù)的圓環(huán)面調(diào)和分析方法，其特征在于所述步驟2球面到圓環(huán)面的映射方法為將球面和旋轉(zhuǎn)180°的球面一起映射到旋轉(zhuǎn)圓環(huán)面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于衛(wèi)星重力梯度觀測(cè)數(shù)據(jù)的圓環(huán)面調(diào)和分析方法，其特征在于所述步驟3對(duì)圓環(huán)面上的重力梯度數(shù)據(jù)進(jìn)行樣條分析采用如下算法
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于衛(wèi)星重力梯度觀測(cè)數(shù)據(jù)的圓環(huán)面調(diào)和分析方法，其特征在于所述步驟4對(duì)圓環(huán)面上的重力梯度進(jìn)行二維傅里葉分析的方法為首先進(jìn)行2N次緯度圈基于平均值等距k次B樣條插值的傅里葉分析，然后再進(jìn)行2N 次擴(kuò)展子午圈基于平均值等距k次B樣條插值的傅里葉分析，最后得到圓環(huán)面上的二維傅里葉譜系數(shù)Ca ;1,m，其計(jì)算公式如下
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于衛(wèi)星重力梯度觀測(cè)數(shù)據(jù)的圓環(huán)面調(diào)和分析方法，其特征在于所述步驟步驟5將圓環(huán)面的二維傅里葉譜系數(shù)化算為調(diào)和展幵系數(shù)的算法為
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于衛(wèi)星重力梯度觀測(cè)數(shù)據(jù)的圓環(huán)面調(diào)和分析方法，包括以下步驟對(duì)衛(wèi)星重力梯度觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，統(tǒng)一歸算至同一球面上并進(jìn)行格網(wǎng)化處理，得到規(guī)則格網(wǎng)均值；利用球面到圓環(huán)面的映射關(guān)系，將球面上的格網(wǎng)值映射至圓環(huán)面上，得到循環(huán)的規(guī)則格網(wǎng)值；對(duì)圓環(huán)面上的重力梯度數(shù)據(jù)進(jìn)行樣條分析，將圓環(huán)面上規(guī)則格網(wǎng)均值轉(zhuǎn)換為連續(xù)的樣條逼近函數(shù)；對(duì)圓環(huán)面上的重力梯度進(jìn)行二維傅里葉分析，將樣條逼近轉(zhuǎn)換確定傅里葉系數(shù)；將圓環(huán)面的二維傅里葉譜系數(shù)化算為調(diào)和展開(kāi)系數(shù)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星重力梯度觀測(cè)數(shù)據(jù)的高精度、高效率的自洽調(diào)和分析，克服了目前調(diào)和分析法中平滑因子不精確等引起的誤差，具有計(jì)算速度快、精度高的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G06F17/14GK102567627SQ20111041008
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者劉傳勇, 吳太旗, 吳星, 宋海英, 張傳定, 李妍妍, 柴洪州, 歐陽(yáng)永忠, 黃謨濤 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍92859部隊(duì)