一种多参量重力场数据融合方法技术

本发明专利技术适用于多参量重力场数据融合领域，提供了一种多参量重力场数据融合方法，包括以下步骤：步骤一，获取重力数据及其类型：步骤二，设置等效源模型位置；步骤三，计算对于不同重力数据各层等效源的权重：(1)依据重力数据计算相应径向对数功率谱，计算步骤如下：A.计算重力数据的频谱；B.计算径向对数功率谱；依据径向对数功率谱计算相应的权重；步骤四，计算等效场源：(1)计算核矩阵；(2)计算等效源模型物性；步骤五，获得融合数据：(1)设置待融合点位置坐标及相应数据类型；(2)计算等效场源在待融合数据处相应类型的核矩阵；(3)计算融合结果。合结果。合结果。

【技术实现步骤摘要】
一种多参量重力场数据融合方法


[0001]本专利技术属于多参量重力场数据融合领域，尤其涉及一种多参量重力场数据融合方法。

技术介绍

[0002]重力场是地球具有的重要物理属性，它是地球内部物质分布、运动及变化的综合体现，制约着该行星上及其邻近空间发生的众多物理事件。
[0003]水下立体空间重力场是指海平面以下、海底以上的水域空间中包含的多个不同高度的重力总场、分量场、梯度场的全方位高精度数据集合。目前，常采用的海洋重力数据往往是海面测量或归算到海平面的数据，具有部分、不连续、分时等特性，将其融合成完整的水下立体空间重力场数据是十分困难的。
[0004]传统的等效源方法，其“等效性”不强调所构造物理模型的合理性，而只关注对实际数据的单纯拟合，虽然等效源模型所重构的重力异常值可以很好地拟合观测数据，但不能控制在随后的数据转换处理中所产生的误差。传统的等效源方法通常是在近地表处设置单层等效源，难以保证重构重磁场或转换参量具有完整的波谱特性；或者将地下区域完全剖分直接进行密度反演，由于过多地增加了需要求解的数据，其计算效率低且增加了欠定性导致等效场源计算精度较低。其对于重力场尤其是各个参量的重力场数据“等效”场源构建的合理性缺乏考虑。因此需针对水下立体空间重力场分量之间的高精度数据融合技术进行研究。
[0005]为避免上述技术问题，确有必要提供一种多参量重力场数据融合方法以克服现有技术中的所述缺陷。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种多参量重力场数据融合方法，旨在解决常采用的海洋重力数据往往是海面测量或归算到海平面的数据，具有部分、不连续、分时等特性，将其融合成完整的水下立体空间重力场数据十分困难的问题。
[0007]本专利技术是这样实现的，一种多参量重力场数据融合方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一，获取重力数据及其类型；
[0009]步骤二，设置等效源模型位置；
[0010]步骤三，计算对于不同重力数据各层等效源的权重：
[0011](1)依据重力数据计算相应径向对数功率谱，计算步骤如下：
[0012]A.计算重力数据的频谱：
[0013][0014]其中，g
ti
为第i个重力数据，i＝1，2，..，n；为其频谱；FFT表示快速傅里叶变换运算；
[0015]B.计算径向对数功率谱：
[0016][0017]其中，P
ti
为第i个重力数据的频谱；diag表示提取对角线元素的运算；
[0018](2)依据径向对数功率谱计算相应的权重：
[0019][0020]其中，W
ti
为第i个重力数据的权重；l
ti
为功率谱数据P
ti
的长度；P
ti
(a：b)表示提取P
ti
中第a到第b个元素；mean表示计算平均数的运算；I为长度与一层立方体单元数量一致的向量，且其中元素均为1；
[0021]步骤四，计算等效场源：
[0022](1)计算核矩阵；
[0023]核矩阵为二维矩阵其中第(u，v)个元素G
ti
(u，v)表示第v个单位密度的立方体单元在类型为t
i
(包括V
z
，V
xx
，V
xy
，V
xz
，V
yy
，V
yz
，V
zz
共7种类型)的第u个重力数据点处的重力场响应，其计算公式如下：
[0024][0025]其中，γ≈6.67
×
10
‑
11
m3/(kg
·
s
‑2)为万有引力常数；r＝(x2+y2+z2)
1/2
；x1＝x
u
‑
x
v
+d
x
/2；x2＝x
u
‑
x
v
‑
d
x
/2；y1＝y
u
‑
y
v
+d
y
/2；y2＝y
u
‑
y
v
‑
d
y
/2；z1＝z
u
‑
z
v
+d
z
/2；z2＝z
u
‑
z
v
‑
d
z
/2；(x
u
，y
u
，z
u
)为第u个重力数据点坐标；(x
v
，y
v
，z
v
)为第v个立方体单元中心点的坐标；
[0026](2)计算等效源模型物性；
[0027]由等效源原理可知，各重力场数据可表示为：
[0028]g
ti
＝G
ti
·
W
ti
·
ρ
ti
；
ꢀꢀꢀ
(5)
[0029]其中，ρ
ti
为等效源中各个立方体单元的密度所组成的列向量。则：
[0030]ρ
ti
＝(G
ti
·
W
ti
)
‑1·
g
ti
；
ꢀꢀꢀ
(6)
[0031]再将各重力数据所得到的等效源密度进行加权平均：
[0032][0033]即完成了等效源模型的计算；
[0034]步骤五，获得融合数据：
[0035](1)设置待融合点位置坐标及相应数据类型(t1，t2，...，t
m
)，其中m为待融合重力数据数量；
[0036](2)计算等效场源在待融合数据处相应类型的核矩阵(G
t1
，G
t2
，...，G
tm
)；
[0037](3)计算融合结果，由等效源原理可知，各融合结果数据可表示为：
[0038][0039]进一步的技术方案，步骤一中，数据类型分为重力(V
z
)及6种重力梯度张量(V
xx
，V
xy
，V
xz
，V
yy
，V
yz
，V
zz
)共7种类型。
[0040]进一步的技术方案，步骤二中，设置等效源模型位置的具体步骤为：
[0041](1)依据异常数据范围设置等效源模型水平范围，模型x，y方向最大最小值x
max
，y
max
，x
min
，y
min
与数据范围一致；
[0042](2)设置等效源本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多参量重力场数据融合方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，获取重力数据及其类型；步骤二，设置等效源模型位置；步骤三，计算对于不同重力数据各层等效源的权重：(1)依据重力数据计算相应径向对数功率谱，计算步骤如下：A.计算重力数据的频谱：B.计算径向对数功率谱：(2)依据径向对数功率谱计算相应的权重：步骤四，计算等效场源：(1)计算核矩阵；核矩阵为二维矩阵，其中第(u，v)个元素G
ti
(u，v)表示第v个单位密度的立方体单元在类型为t
i
(包括V
z
，V
xx
，V
xy
，V
xz
，V
yy
，V
yz
，V
zz
共7种类型)的第u个重力数据点处的重力场响应，其计算公式如下：(2)计算等效源模型物性；由等效源原理可知，各重力场数据可表示为：g
ti
＝G
ti
·
W
ti
·
ρ
ti
；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)其中，ρ
ti
为等效源中各个立方体单元的密度所组成的列向量，则：ρ
ti
＝(G
ti
·
W
ti
)
‑1·
g
ti
；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)再将各重力数据所得到的等效源密度进行加权平均：
即完成了等效源模型的计算；步骤五，获得融合数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：马国庆，李宗睿，孟兆海，李达，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七〇七研究所，
类型：发明
国别省市：