[发明专利]一种静态重力观测数据重力固体潮改正提取方法

说明书

本发明公开了一种静态重力观测数据重力固体潮改正提取方法，属于物理大地测量领域，主要包括：以原始静态重力观测数据序列为基础，构造新的静态重力观测数据序列；通过经验模态分解方法进行处理；利用经验模态分解方法处理原始静态重力观测数据序列，得到残余分量作为零漂从原始数据中去掉；对本征模函数进行频谱分析，得到新的静态重力数据序列；新的静态重力数据序列和原去掉零漂后的静态重力观测数据序列组成一个二维数据矩阵；对这个二维数据矩阵通过多通道奇异谱分析处理，将结果中去掉零漂后的那行静态重力观测数据的重构序列中聚集在日周期和半日周期的信号进行累加，获得重力固体潮改正数据。本发明提取的重力固体潮具有较高的精度。

技术领域

本发明属于物理大地测量领域，具体涉及一种静态重力观测数据重力固体潮改正提取方法。

背景技术

静态重力观测数据的变化反应了地球内部结构和地球动力变化，是理解地震物理过程非常重要的影响因子之一，可以用于确定地球动力变形参数。重力固体潮是静态重力观测数据中包含的重要内容。固体重力潮的研究有空间大地测量技术和地面重力观测技术。空间大地测量技术如GNSS，卫星测高，卫星激光测距，DORIS，LLR和VLBI等。目前，重力潮模型已经达到很高的精度。随着地面观测技术的发展和重力仪精度的提高，相对重力测量已经成为重力潮的主要观测方法之一。CG-5相对重力仪是一种新型改进的自动电子读数重力仪，由加拿大Scintrex公司设计和生产。这种重力仪采用一个微处理器设备实现自动测量。传感器设计为一个静态熔融石英弹簧，因此，重力仪的精度可以达到5×10^-8m/s²，在时频域，读数分辨率可以达到1×10^-8m/s²。另外，弹性重力仪的重力测量精度主要受金属或石英弹簧不稳定性的局限，也就是零漂。因此，从CG-5重力仪静态观测中获取线性零漂和固体潮改正变的尤其重要。尽管如此，重力仪的记录通常受很多因素的影响，尤其是非潮汐改变，例如水文效应，空气质量和荷载变化，叠加到一块，掩盖了重力潮的真实变化。基于重力观测数据，如何获取重力潮精确的时间序列是大地测量研究中的重要内容之一。

传统上重力固体潮的提取方法有EMD、SSA、EMD-ICA等方法。ICA是基于假设多元信号成分属于非高斯分布，或不多于一个成分属于高斯分布。因此，ICA是一种盲源分离方法，即使没有成分的先验知识存在，也可以从观测值中提取主信号。除此之外，ICA假设成分统计上彼此独立。ICA可以分离独立信号，但是它需要处理多观测数据序列。EMD是一个非静态信号分解方法，可以分解一个时间序列到一系列的谱独立的震荡模式称为本征模函数(IMFs)。尽管如此，EMD通常导致模式混叠问题。SSA技术能从包含噪声的数据序列中尽可能多的提取可靠信息，把最可修复的分量聚集到若干个重构时间序列中，并提取具有显著振荡行为的信号分量，以此选择若干有意义的分量进行序列重建，降低噪声。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种静态重力观测数据重力固体潮改正提取方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种静态重力观测数据重力固体潮改正提取方法，包括以下步骤：

步骤1：以原始静态重力观测数据序列X_N＝{x₁,x₂,…,x_N}为基础，构造新的静态重力观测数据序列

其中，N为静态重力观测数据序列的个数，N＝1,2,…；n＝2N；

步骤2：采用经验模态分解方法对新的静态重力观测数据序列进行分解，获得本征模函数IMFs数据序列和残余值r_n(t)：