【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及gnss海洋测量，具体涉及一种基于大地测量和地球物理的海底变形测量系统及方法。
技术介绍
1、海底基准点的建立使得海上测量船能够直接监测到海底的位移变形量，该技术称作gnss和声学海底组合定位技术，获得的海底定位精度达到了厘米级。大地测量技术能够获得高精度的变形量，但对该现象的解释方面需要辅以地球物理模型计算来描述，并以动态变形图来展示。受建设成本和观测成本的影响，目前全球建设的海底基准点比较少。
2、因此需要一套高精度定位、高实时性和高可视化的系统来展示并解释海底的实际变形。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供基于大地测量和地球物理的海底变形测量系统，以解决现有技术中不能对海底的实际形变进行直接展示和解释的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于大地测量和地球物理的海底变形测量系统，包括：依次通讯连接的海上数据获取端、约束反演模块、数值理论模拟端和应用展示端；海上数据获取端包括：依次通讯连接的海上数据采集模块和观测数据处理模块；数值理论模拟端包括：依次通讯连接的地震参数获取模块和震后变形计算模块；应用展示端包括：结果演示模块。
3、进一步地，海上数据获取端用于获取海底应答器的位置数据，并将海底应答器的位置平均值作为基准点的位置数据，即海底的位置变化数据。
4、数值理论模拟端用于将实际地震破裂的断层参数引入地球物理模型中，得到数值模拟的震后海底点位置变化；同时根据实测的位置变化数据约束反演地球上海
5、应用展示端将海底位置变化数据和计算的震后海底变形结果生成电子地图。
6、一种基于大地测量和地球物理的海底变形测量方法，具体包括如下步骤：
7、s1，利用大地测量技术，对海底基准点的位置变化结果进行监测。
8、s2，利用地球物理方法，对震后不同基准点、不同时刻的位置变化结果进行计算。
9、s3，联合大地测量技术和地球物理方法得到海底的精确位置信息，在应用展示端展示位置变化结果。
10、进一步地，步骤s1具体包括：
11、s1.1，将海底应答器布设在基准点周围，一个基准点匹配四个应答器，基准点位于应答器的中心。
12、s1.2，具有gnss接收器和声学传感器的测量船在海面上航行并获取海底应答器的基础位置信息数据，测量船对每个应答器的测距次数相等。
13、s1.3，利用最小二乘反演方法计算得到每个应答器的位置结果，包括东西向、南北向和径向3个方向的位移变化量。
14、s1.4，对每个应答器的位置数据求平均得到基准点的位置变化结果。
15、s1.5，根据步骤s1.1-s1.4，计算其它各基准点的位置变化结果。
16、进一步地，步骤s2具体包括：
17、s2.1，收集公开的地震断层滑动模型参数，包括：采用地震波数据和gps位移数据联合反演的断层滑动参数，得到断层滑动模型。
18、s2.2，参考陆壳、洋壳及地幔的结构模型，并联合s1中得到的基准点位置变化监测结果，基于prem地球模型的黏弹性地震位错理论，约束反演调整海底黏弹结构参数。
19、s2.3，根据步骤s2.2的海底黏弹结构参数得到海底黏弹性结构模型。
20、s2.4，将s2.1和s2.3中得到的断层滑动模型和海底黏弹结构模型带入基于prem地球模型的黏弹性地震位错理论中，模拟计算出不同海底基准点在震后不同时刻的位置变化理论值结果，包括：水平方向的东西向、南北向和径向位移，计算公式为：
21、
22、其中，u为位移，代表球坐标系下的径向、余纬、经度三个方向分量，t为时间，球谐函数为和是缔合勒让德函数的函数，上标t代表环型变形，y1和y3是位移的径向与水平向分量。
23、进一步地，步骤s3具体包括如下步骤：
24、s3.1，将步骤s1的实测位置结果和步骤s2的模拟计算结果在应用展示端显示出来；
25、s3.2，根据用户需求展示时间序列数据图或者位移矢量变化图。
26、本专利技术具有如下有益效果：
27、陆地的定位技术和应用已发展的比较完备，受建站困难和观测困难的影响，我国的海底定位基础设施建设尚不完备，本专利技术通过联合大地测量观测技术和地球物理方法计算为我国海底定位技术的发展提供科技支撑，将gnss和声学实测数据与理论计算全面结合起来的系统装置，可以精确获取并解算代表位置变化的海底变形数据，并在终端同步展示，为海洋地震灾害、海面航行以及板块运动等提供可视化的位置信息，从而为海上及海洋周边人类的生命财产安全提供保障。
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1.一种基于大地测量和地球物理的海底变形测量系统，其特征在于，包括：依次通讯连接的海上数据获取端、约束反演模块、数值理论模拟端和应用展示端；
2.根据权利要求1所述的一种基于大地测量和地球物理的海底变形测量系统，其特征在于，
3.一种基于大地测量和地球物理的海底变形测量方法，利用权利要求1-2中任意一项权利要求所述的系统，其特征在于，具体包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种基于大地测量和地球物理的海底变形测量方法，其特征在于，步骤S1具体包括：
5.根据权利要求3所述的一种基于大地测量和地球物理的海底变形测量方法，其特征在于，步骤S2具体包括：
6.根据权利要求3所述的一种基于大地测量和地球物理的海底变形测量方法，其特征在于，步骤S3具体包括如下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种基于大地测量和地球物理的海底变形测量系统，其特征在于，包括：依次通讯连接的海上数据获取端、约束反演模块、数值理论模拟端和应用展示端；
2.根据权利要求1所述的一种基于大地测量和地球物理的海底变形测量系统，其特征在于，
3.一种基于大地测量和地球物理的海底变形测量方法，利用权利要求1-2中任意一项权利要求所述的系统，其特征在于，具体...
【专利技术属性】
技术研发人员：董杰，薛树强，柯宝贵，孙悦，王虎，汲长艳，
申请(专利权)人：中国测绘科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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