基于多面函数的局部地磁场模型构建方法技术

本发明专利技术涉及地磁场数据建模领域，公开了一种基于多面函数的局部地磁场模型构建方法，根据磁测数据的数据量，确定多面函数的中心节点数目，计算所述磁测数据的空间范围，根据子区的个数，计算各子区的空间范围，根据各子区内磁测数据的复杂程度，计算各子区权重，依次确定各子区内的多面函数的中心节点数目，根据各子区的空间范围和中心节点数目，计算各子区的多面函数中心节点的网格间距，以获得各子区交叉点的坐标，判断所述交叉点在预设范围内是否存在磁测点，当存在磁测点时，选取距所述交叉点最近的磁测点为子区内的多面函数的中心节点，获取多个子区内的多面函数的中心节点的坐标，建立多面函数模型方程组，利用最小二乘法对建立的多面函数模型方程组进行求解。本发明专利技术充分考虑了地磁场的空间分布特征，实现了自适应选取多面函数中心节点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地磁场数据建模领域，尤其涉及一种基于多面函数的局部地磁场模型 构建方法。
技术介绍
地磁是地球本身固有的特征，随着现代信息技术和导航技术的发展，地磁场以其 独特的优势在国家地球物理科学研宄、国防和国民经济建设中所发挥的日益重要作用已越 来越被大家所重视。在地磁的各项应用中，地磁匹配导航，因具有无源、无辐射、全天时、全 天候、全地域等特点，是地下、水下和室内导航的重要发展方向，在国防和国民经济建设中 具有巨大的发展潜力和应用空间。 地磁场模型作为地磁匹配导航的基准，是实现地磁匹配导航的平台和基础。目 前，地磁场模型主要有国际地磁场参考模型IGRF(InternationalGeomagneticReference Field)和中国地磁场模型CGRF(ChinaGeomagneticReferenceField)，但其精度难以满 足地磁匹配导航的应用要求。因此，建立高精度的地磁场模型是实现地磁匹配导航不可或 缺的一部分。 对于地磁场模型的构建方法，国内外学者进行了大量研宄。局部地磁场模型的构 建通常采用多项式建模方法，该方法具有简单方便，易于实现的优点，但是在地磁复杂的大 区域范围内，由于地磁数据的复杂性，难以通过单一的拟合曲面实现较高精度的地磁场拟 合。1971年，Hardy提出了多面函数拟合方法，该方法是利用一系列有规则的数学表面的 总和、以任意精度逼近实际曲面，从而获得较高的拟合精度。其中，多面函数中心节点数目 和位置的选取，对其拟合精度具有决定性作用。通常，在不考虑磁测数据的分布特征的情况 下，采用均匀或随机方式选择多面函数中心节点，该方法对于数据场变化平缓的情况拟合 精度较好，对于数据场变化复杂的情况拟合精度较差。此外，均匀选取中心节点的间距难以 控制，若间距过大，会造成计算的复杂性，若间距过小，会降低函数拟合精度。
技术实现思路
本专利技术提供一种，解决现有技术中多面 函数拟合方法，采用均匀或随机方式选择多面函数中心节点，造成计算复杂性大、精度低的 技术问题。 本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的： 一种，包括： 根据磁测数据的数据量，确定多面函数的中心节点数目； 计算所述磁测数据的空间范围，根据子区的个数，计算各子区的空间范围； 根据各子区内磁测数据的复杂程度，计算各子区权重，依次确定各子区内的多面 函数的中心节点数目； 根据各子区空间范围和中心节点数目，计算各子区的多面函数中心节点的网格间 距，以获得各子区交叉点的坐标； 判断所述交叉点在预设范围内是否存在磁测点； 当存在磁测点时，选取距所述交叉点最近的磁测点为子区内的多面函数的中心节 占. 获取多个子区内的多面函数的中心节点的坐标，建立多面函数模型方程组； 利用最小二乘法对建立的多面函数模型方程组进行求解，得到基于多面函数的地 磁场模型方程组的系数的解。 通过本专利技术提供的一种，根据磁测数据 的数据量，确定多面函数的中心节点数目，计算所述磁测数据的空间范围，根据子区的个 数，计算各子区的空间范围，根据各子区内磁测数据的复杂程度，计算各子区权重，依次确 定各子区内的多面函数的中心节点数目，根据子区空间范围和中心节点数目，计算各子区 的多面函数中心节点的网格间距间隔，以获得各子区交叉点的坐标，判断所述交叉点在预 设范围内是否存在磁测点，当存在磁测点时，选取距所述交叉点最近的磁测点为子区内的 多面函数的中心节点，获取多个子区内的多面函数的中心节点的坐标，建立多面函数模型 方程组，利用最小二乘法对建立的多面函数模型方程组进行求解，得到基于多面函数的地 磁场模型方程组的系数的解。本专利技术充分考虑了地磁场的空间分布特征，实现了自适应选 取多面函数中心节点，提高了多面函数的地磁场模型构建的精度。【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施 例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可根据这些附图获 得其他的附图。 图1为本专利技术实施例提供的一种的流 程图。【具体实施方式】 为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实 施方式对本专利技术作进一步详细的说明。 如图1为本专利技术实施例中提供一种的 流程图，包括： 步骤101、根据磁测数据的数据量，确定多面函数的中心节点数目； 其中，多面函数中心节点数目为M，并取其为磁测点个数N的1/2倍，即M=N/2 ; 步骤102、计算所述磁测数据的空间范围，根据子区的个数，计算各子区的空间范 围； 其中，获取磁测数据的空间范围R久，Yi，X2,Y2)，久，Y)R，久，YD为磁测数 据空间范围左下角坐标，（X2，Y2)为磁测数据空间范围右上角坐标，根据子区个数K， 计算各子区的空间范围Rk= (k= 1，2，...K)，例如确定子区个数为4,取K= 4,则【主权项】1. 一种，其特征在于，包括： 根据磁测数据的数据量，确定多面函数的中屯、节点数目； 计算所述磁测数据的空间范围，根据子区的个数，计算各子区的空间范围； 根据各子区内磁测数据的复杂程度，计算各子区权重，依次确定各子区内的多面函数 的中屯、节点数目； 根据各子区的空间范围和中屯、节点数目，计算各子区的多面函数中屯、节点的网格间 距，W获得各子区交叉点的坐标； 判断所述交叉点在预设范围内是否存在磁测点； 当存在磁测点时，选取距所述交叉点最近的磁测点为子区内的多面函数的中屯、节点； 获取多个子区内的多面函数的中屯、节点的坐标，建立多面函数模型方程组； 利用最小二乘法对建立的多面函数模型方程组进行求解，得到基于多面函数的地磁场 模型方程组的系数的解。2. 根据权利要求1所述的，其特征在于，所 述利用最小二乘法对建立的多面函数模型方程组进行求解，得到基于多面函数的地磁场模 型方程组的系数的解的步骤之后，包括： 将多个测点坐标输入基于多面函数的地磁场模型方程组的系数，计算多个测点的磁场 模型值； 计算多个测点的磁场模型值与实测值的均方根； 判断所述均方根是否小于精度阔值，当所述均方根是否大于精度阔值时，调整相关参 数，重新建立并求解多面函数模型方程组。3. 根据权利要求1所述的，其特征在于，所 述根据磁测数据的数据量，确定多面函数的中屯、节点数目，包括： 根据磁测数据的数据量，确定多面函数中屯、节点数目M，其中，取磁测点个数N的1/2 倍，即M=N/2。4. 根据权利要求1所述的，其特征在于，所 述根据各子区内磁测数据的复杂程度，计算各子区权重，依次确定各子区内的多面函数的 中屯、节点数目，包括： 利用空间叠置分析，获取在各子区的空间范围内Rk=化=1，2,…K)的建模点Pj.=(j=1，2, ..q)，其中，K为子区个数，q为子区内的建模点数目，统计各子区内建模点的磁场强 度标准差Stdk化=1，2,…材，计算各子区权重利用加权平均法，确定各子区内多面函数的中屯、节点数目Mk=M*Wk化=1，2. . . 口。5. 根据权利要求4所述的，其特征在于，所 述根据各子区的空间范围和中屯、节点数目，计算各子区的多面函数中屯、节点的网格间距， w获得各子区交叉点的坐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多面函数的局部地磁场模型构建方法，其特征在于，包括：根据磁测数据的数据量，确定多面函数的中心节点数目；计算所述磁测数据的空间范围，根据子区的个数，计算各子区的空间范围；根据各子区内磁测数据的复杂程度，计算各子区权重，依次确定各子区内的多面函数的中心节点数目；根据各子区的空间范围和中心节点数目，计算各子区的多面函数中心节点的网格间距，以获得各子区交叉点的坐标；判断所述交叉点在预设范围内是否存在磁测点；当存在磁测点时，选取距所述交叉点最近的磁测点为子区内的多面函数的中心节点；获取多个子区内的多面函数的中心节点的坐标，建立多面函数模型方程组；利用最小二乘法对建立的多面函数模型方程组进行求解，得到基于多面函数的地磁场模型方程组的系数的解。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范荣双，陈丽，张巍，房慎冲，胡淑梅，张建廷，
申请(专利权)人：中测高科北京测绘工程技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11