基于负荷形变的区域地面重力变化连续监测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于负荷形变的区域地面重力变化连续监测方法及装置，属于地质测绘技术领域，所述方法包括：确定目标区域内每个连续运行基准站CORS的非线性大地高变化时间序列，并确定目标区域的残差重力变化数据；基于目标区域的残差重力变化数据和地表负荷对应的重力变化数据，确定目标区域的重力变化数据。本发明专利技术提供的基于负荷形变的区域地面重力变化连续监测方法，通过获取离散分布的连续运行基准站CORS的观测数据，将地表负荷对应的大地高变化值进行移去，进而反演得到更加准确的残差重力变化数据，最终和精确的地表负荷对应的重力变化数据叠加得到重力变化数据，既能保证数据在时间和空间上的分辨率，又保证了数据的准确性。的准确性。的准确性。

【技术实现步骤摘要】
基于负荷形变的区域地面重力变化连续监测方法及装置


[0001]本专利技术涉及地质测绘
，尤其涉及一种基于负荷形变的区域地面重力变化连续监测方法及装置。

技术介绍

[0002]区域地面重力变化连续监测方法有地面重力台站观测、流动重力复测以及卫星重力观测等。
[0003]地面重力台站连续观测，是利用重力台站上的连续重力观测仪进行观测，获得准确、可靠、连续的重力随时间变化的观测资料及辅助观测资料，并利用平均滤波器将重力仪观测数据采样率降低，抽取整点值，开展间断、掉格、突跳等粗差探测和预处理，并完成零漂改正，形成重力变化时间序列。流动重力复测，是利用相对重力仪对重力测点进行定期复测，以获取重力测点之间的重力段差及复测间隔时间内的重力段差变化信息。重力变化由多期复测的差值计算。卫星重力观测，是以卫星为载体，利用卫星本身为重力传感器或卫星所携带的重力传感器，观测由地球重力场引起的卫星轨道摄动，以这些数据资料来反演和恢复地球重力场的方法和技术。
[0004]由于重力台站建站花费较大，且重力台站数目较少，虽然流动重力测量点相对重力台站要丰富，但是不能连续测量，一般每年复测1至2次。重力台站测量和流动重力测量主要是以测点形式开展，在空间分辨率上也存在不足。卫星重力测量能够提供全球重力场变化，并提供面上的重力变化，但是分辨率较低，一般空间分辨率300千米以上，时间分辨率1个月左右。
[0005]如何方便地对地面重力变化进行准确监测是一个亟需解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种基于负荷形变的区域地面重力变化连续监测方法及装置，用以解决现有技术中监测成本高且监测分辨率低的缺陷，实现利用分布广泛的CORS站的观测数据得到高分辨率的重力变化监测数据。
[0007]本专利技术提供一种基于负荷形变的区域地面重力变化连续监测方法，包括：确定目标区域内每个连续运行基准站CORS的非线性大地高变化时间序列；基于每个所述CORS的非线性大地高变化时间序列和地表负荷对应的大地高变化值，得到每个所述CORS的残差大地高时间序列；基于所有所述CORS的残差大地高时间序列，确定所述目标区域的残差等效水高变化数据；基于所述目标区域的残差等效水高变化数据，确定所述目标区域的残差重力变化数据；基于所述目标区域的残差重力变化数据和所述地表负荷对应的重力变化数据，确定所述目标区域的重力变化数据。
[0008]根据本专利技术提供的一种基于负荷形变的区域地面重力变化连续监测方法，所述基于所有所述CORS的残差大地高时间序列，确定所述目标区域的残差等效水高变化数据，包括：将所有所述CORS的残差大地高时间序列代入地面等效水高变化引起的大地高变化数据观测方程；以残差等效水高变化数据为未知数，对所述大地高变化数据观测方程进行求解；所述大地高变化数据观测方程表示为：其中，为地面计算点的地心纬度和经度，为地面积分流动点的地心纬度和经度，L为地面积分流动点到地面计算点的空间距离，为残差等效水高变化数据，为径向格林函数，为球面角距离，为构造垂直形变、地下水均衡垂直形变以及噪声影响因子，为水的密度，G为万有引力常数。
[0009]根据本专利技术提供的一种基于负荷形变的区域地面重力变化连续监测方法，所述对所述大地高变化数据观测方程进行求解，包括：以所述CORS为中心按照高斯函数配置平滑系数；基于地面及外部重力位形变与地面其他形变量之间的动力学约束，地球内部密度调整与地面形变量之间的地球物理关系以及体元的瞬时应力与瞬时形变位移关系，设置所述大地高变化数据观测方程求解的边界条件；基于所述平滑系数、所述边界条件以及标准差最小原则约束，通过基于岭估计的正则化解算所述大地高变化数据观测方程。
[0010]根据本专利技术提供的一种基于负荷形变的区域地面重力变化连续监测方法，所述地表负荷对应的重力变化数据通过以下方式确定：获取所述目标区域的地表负荷变化格网数据；对所述地表负荷变化格网数据进行规格化负荷球谐化分析，确定每个所述CORS的所述地表负荷对应的等效水高变化数据；基于每个所述CORS的所述地表负荷对应的等效水高变化数据，确定所述地表负荷对应的重力变化数据。
[0011]根据本专利技术提供的一种基于负荷形变的区域地面重力变化连续监测方法，所述地表负荷对应的大地高变化值通过以下方式确定：获取所述目标区域的地表负荷变化格网数据；对所述地表负荷变化格网数据进行规格化负荷球谐化分析，确定每个所述CORS的所述地表负荷对应的大地高变化值。
[0012]根据本专利技术提供的一种基于负荷形变的区域地面重力变化连续监测方法，所述确定目标区域内每个卫星导航定位基准站CORS的非线性大地高变化时间序列，包括：获取每个所述CORS在目标时间段内的观测数据；
解算每个所述CORS的观测数据，得到每个所述CORS的站点坐标变化时间序列；基于每个所述CORS的站点坐标变化时间序列，确定每个所述CORS的非线性大地高变化时序。
[0013]根据本专利技术提供的一种基于负荷形变的区域地面重力变化连续监测方法，所述地表负荷包括大气负荷、地表水负荷和非潮汐海潮负荷中的至少一种。
[0014]本专利技术还提供一种地面重力变化监测装置，包括：第一处理模块，用于确定目标区域内每个连续运行基准站CORS的非线性大地高变化时间序列；第二处理模块，用于基于每个所述CORS的非线性大地高变化时间序列和地表负荷对应的大地高变化值，得到每个所述CORS的残差大地高时间序列；第三处理模块，用于基于所有所述CORS的残差大地高时间序列，确定所述目标区域的残差等效水高变化数据；第四处理模块，用于基于所述目标区域的残差等效水高变化数据，确定所述目标区域的残差重力变化数据；第五处理模块，用于基于所述目标区域的残差重力变化数据和所述地表负荷对应的重力变化数据，确定所述目标区域的重力变化数据。
[0015]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述基于负荷形变的区域地面重力变化连续监测方法。
[0016]本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于负荷形变的区域地面重力变化连续监测方法。
[0017]本专利技术还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于负荷形变的区域地面重力变化连续监测方法。
[0018]本专利技术提供的基于负荷形变的区域地面重力变化连续监测方法及装置，通过获取离散分布的连续运行基准站CORS的观测数据，将地表负荷对应的大地高变化值进行移去，可以得到残差大地高时间序列，进而反演得到准确的残差等效水高变化格网数据，降低已知的地表负荷对反演求解的干扰，进而得到更加准确的残差重力变化数据，最终和精确的地表负荷对应的重力变化数据叠加得到目标区域准确的重力变化数据，既能保证数据在时间和空间上的分辨率，又保证了数据的准确性，还有效降低了成本。
附图说明...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于负荷形变的区域地面重力变化连续监测方法，其特征在于，包括：确定目标区域内每个连续运行基准站CORS的非线性大地高变化时间序列；基于每个所述CORS的非线性大地高变化时间序列和地表负荷对应的大地高变化值，得到每个所述CORS的残差大地高时间序列；基于所有所述CORS的残差大地高时间序列，确定所述目标区域的残差等效水高变化数据；基于所述目标区域的残差等效水高变化数据，确定所述目标区域的残差重力变化数据；基于所述目标区域的残差重力变化数据和所述地表负荷对应的重力变化数据，确定所述目标区域的重力变化数据。2.根据权利要求1所述的基于负荷形变的区域地面重力变化连续监测方法，其特征在于，所述基于所有所述CORS的残差大地高时间序列，确定所述目标区域的残差等效水高变化数据，包括：将所有所述CORS的残差大地高时间序列代入地面等效水高变化引起的大地高变化数据观测方程；以残差等效水高变化数据为未知数，对所述大地高变化数据观测方程进行求解；所述大地高变化数据观测方程表示为：其中，为地面计算点的地心纬度和经度，为地面积分流动点的地心纬度和经度，L为地面积分流动点到地面计算点的空间距离，为残差等效水高变化数据，为径向格林函数，为球面角距离，为构造垂直形变、地下水均衡垂直形变以及噪声影响因子，为水的密度，G为万有引力常数。3.根据权利要求2所述的基于负荷形变的区域地面重力变化连续监测方法，其特征在于，所述对所述大地高变化数据观测方程进行求解，包括：以所述CORS为中心按照高斯函数配置平滑系数；基于地面及外部重力位形变与地面其他形变量之间的动力学约束，地球内部密度调整与地面形变量之间的地球物理关系以及体元的瞬时应力与瞬时形变位移关系，设置所述大地高变化数据观测方程求解的边界条件；基于所述平滑系数、所述边界条件以及标准差最小原则约束，通过基于岭估计的正则化解算所述大地高变化数据观测方程。4.根据权利要求1所述的基于负荷形变的区域地面重力变化连续监测方法，其特征在于，所述地表负荷对应的重力变化数据通过以下方式确定：获取所述目标区域的地表负荷变化格网数据；对所述地表负荷变化格网数据进行规格化负荷球谐化分析，确定每个所述CORS的所述地表负荷对应的等效水高变化数据；
基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，章传银，党亚民，杨强，
申请(专利权)人：中国测绘科学研究院，
类型：发明
国别省市：