[发明专利]适用于地表观测面的球坐标系密度界面正演方法及系统

权利要求书

1.一种适用于地表观测面的球坐标系密度界面正演方法，其特征在于，所述方法包括：

数据读入步骤：读入研究区已知的地理经纬度坐标系密度界面深度网格模型及界面剩余密度；

单元体剖分步骤：将地表观测面到密度界面之间的物质层剖分成多个Tesseroid单元体组合并按密度界面深度网格模型的网格规则排列；

子单元体剖分步骤：将每个Tesseroid单元体再次剖分为多个Tesseroid子单元体组合；

单元体重力异常值获取步骤：获取每个Tesseroid单元体内部所有Tesseroid子单元体在地表观测面各观测点的重力异常值并求和，进而得到每个Tesseroid单元体在各观测点的重力异常值；

密度界面重力异常网格数据获取步骤：将所有Tesseroid单元体在任一观测点的重力异常值求和，最终得到由密度界面深度网格模型引起的地表观测面重力异常网格数据；

所述单元体重力异常值获取步骤中，利用球坐标系高斯-勒让德积分算法高精度正演计算每个Tesseroid单元体内部所有Tesseroid子单元体在地表观测面各观测点的重力异常值；

利用球坐标系高斯-勒让德积分算法高精度正演计算每个Tesseroid单元体内部所有Tesseroid子单元体在地表观测面各观测点的重力异常值具体公式为：

其中，Δg为重力异常值；G为万有引力常数，G＝6.67×10^-11N·m²/kg²；Δρ为研究区剩余密度，单位为kg/m³；球坐标系中，观测点坐标为Tesseroid单元体延经度、纬度和径向方向的坐标范围是(λ₁,λ₂)，(r₁,r₂)，且其中心点坐标为nλ,分别为经度方向和纬度方向的测点数；l为观测点到Tesseroid单元体中心点的距离，单位为m；ψ代表观测点到Tesseroid单元体中心点的球面角，单位为度；ω_i和ω_j分别是与经度和纬度相关的高斯-勒让德系数。

2.根据权利要求1所述的球坐标系密度界面正演方法，其特征在于，所述单元体剖分步骤中，各Tesseroid单元体密度相等，经纬度方向大小与密度界面深度网格模型的网格一致，顶面为地表观测面、底面为密度界面。

3.根据权利要求1所述的球坐标系密度界面正演方法，其特征在于，所述子单元体剖分步骤中，将每个Tesseroid单元体再次剖分为多个Tesseroid子单元体组合的具体方式为：

针对某一观测点P，若观测点P与Tesseroid单元体网格中心的几何位置关系不满足下述 判断式，则需进行网格精细剖分：

其中，d为观测点到Tesseroid网格中心的距离；L_λ分别为Tesseroid单元体在经、纬度方向上的长度；高精度的正演结果与D值的选取有关，D是一个正的标量，称为距离-尺寸比，且D值大于等于1。

4.一种适用于地表观测面的球坐标系密度界面正演系统，所述系统基于根据以上权利要求1至3中任一项所述的球坐标系密度界面正演方法，所述系统包括：

数据读入部件，用于读入研究区已知的地理经纬度坐标系密度界面深度网格模型及界面剩余密度；

单元体剖分部件，用于将地表观测面到密度界面之间的物质层剖分成多个Tesseroid单元体组合并按密度界面深度网格模型的网格规则排列；

子单元体剖分部件，用于将靠近观测点的计算区域中每个Tesseroid单元体再次剖分为多个Tesseroid子单元体组合；

单元体重力异常值获取部件，用于获取每个Tesseroid单元体内部所有Tesseroid子单元体在地表观测面各观测点的重力异常值并求和，进而得到每个Tesseroid单元体在各观测点的重力异常值；

密度界面重力异常网格数据获取部件，用于将所有Tesseroid单元体在任一观测点的重力异常值求和，最终得到由密度界面深度网格模型引起的地表观测面重力异常网格数据。