[发明专利]基于卫星测高数据的海域重力异常反演方法及系统

说明书

本发明提供一种基于卫星测高数据的海域重力异常反演方法及系统，该方法包括：根据卫星高度计在预设海域区域内星下点采集的海面高数据计算星下点的海面高梯度，根据星下点的位置，计算星下点的模型垂线偏差梯度，将星下点的海面高梯度和模型垂线偏差梯度相减，获取星下点的剩余梯度；基于加权最小二乘法将星下点的剩余梯度转换为垂线偏差格网，获取格网的剩余垂线偏差；根据格网的剩余垂线偏差计算格网的剩余重力异常，基于重力场模型计算格网的模型重力异常，将格网的模型重力异常与剩余重力异常相加，获取格网的海域重力异常值。本发明实现通过严密的理论推导后获取准确的海域重力异常值。

技术领域

本发明涉及地质测绘技术领域，尤其涉及一种基于卫星测高数据的海域重力异常反演方法及系统。

背景技术

海洋的油和气资源丰富，被大量地开发利用，并逐渐成为人类经济活动的主战场。地质结构多样，为人类研究地球的演化提供了重要线索。人类的经济活动和科学研究离不开基础的重力资料。

船载重力测量是海洋重力资料的主要来源。其优点是测量精度高，以线状网格分布的观测效率低，覆盖面小。对全球表面积约为70%的海域进行全部重力测量的任务是极其艰巨并富有挑战性。在20世纪70年代以前，海洋的重力资料获取主要是船载重力测量仪器来获取。

70年代以后逐渐出现了卫星测高数据反演重力异常的萌芽。卫星测高数据的特点星下点轨迹分布均匀，且有固定的重复观测周期，长时间多次观测可以减少海洋环境变化和气候变化等偶然因素的影响。由此计算的海域重力异常精度一致性好。在90年代，主要科研机构利用一系列的携带有高度计的卫星，实行海面的多年连续观测，构建海域重力异常。目前，卫星测高技术已成为海域重力异常建模的主要手段。

现有的海域重力异常反演方法是先对海面高数据进行预处理，然后基于预处理后的海面高数据提取海域大地水准面起伏，计算大地水准面梯度，计算垂线偏差，然后使用最小二乘配置法反演平均重力异常。卫星高度计观测到的是海面高，它是一个几何量。而大地水准面是地球的重力等位面，是一个物理量，两者的差别明显。大地水准面和海面高位之间的基准不一致，且直接使用大地水准面代替海面高忽略了海面地形的影响，导致重力异常反演不准确。

此外，在使用最小二乘配置法计算海域重力异常的过程中，忽略了起算数据（比如垂线偏差、海面梯度或大地水准面）与重力异常之间的各向不均匀变化，直接根据最小二乘配置法导致大地水准面与重力异常之间的协方差函数模型不够精确，导致重力异常反演的精度低。

发明内容

本发明提供一种基于卫星测高数据的海域重力异常反演方法及系统，用以解决现有技术中直接使用大地水准面代替海面高，并直接根据最小二乘配置法导致大地水准面与重力异常之间的协方差函数模型不够精确，导致重力异常反演的精度低的缺陷，实现提高重力异常反演的精度。

本发明提供一种基于卫星测高数据的海域重力异常反演方法，包括：

根据卫星高度计在预设海域区域内星下点采集的海面高数据计算所述星下点的海面高梯度，根据所述星下点的位置，计算所述星下点的模型垂线偏差梯度，将所述星下点的海面高梯度和模型垂线偏差梯度相减，获取所述星下点的剩余梯度；

基于加权最小二乘法将所述星下点的剩余梯度转换为垂线偏差格网，获取格网的剩余垂线偏差；

根据所述格网的剩余垂线偏差计算所述格网的剩余重力异常，基于重力场模型计算所述格网的模型重力异常，将所述格网的模型重力异常与剩余重力异常相加，获取所述格网的海域重力异常值。

根据本发明提供的一种基于卫星测高数据的海域重力异常反演方法，所述根据卫星高度计在预设海域区域内星下点采集的海面高数据计算所述星下点的海面高梯度，包括：

基于拟合模型对所述星下点的海面高数据进行平滑；

根据所述星下点平滑后的海面高数据计算所述星下点的海面高梯度。