基于船测及卫星测量的三观测列重力数据精度评价方法技术

本发明专利技术公开一种基于船测及卫星测量的三观测列重力数据精度评价方法，利用基于船测及卫星测高获得的三组独立海域重力异常数据构成三观测列，然后基于三观测列重力异常数据计算三组独立海域重力异常测量数据所在测线交点处的重力异常数据交点差及其方差；利用每组独立观测重力异常数据的方差与上述交点差的方差构建方程组；最后利用方差分解法计算每一组独立观测重力异常数据的标准离差，根据标准离差确定海域重力异常的数据精度，并通过扰动实验证明方法的有效性和稳定性。本方案实现在相同的基准下定量、准确地计算出每组测量数据精度并进行评价和验证，研究成果将进一步完善海洋重力测量质量控制体系，为海洋重力测量数据成果运用提供支持。据成果运用提供支持。据成果运用提供支持。

【技术实现步骤摘要】
基于船测及卫星测量的三观测列重力数据精度评价方法


[0001]本专利技术属于重力数据精度评价
，具体涉及一种基于船测及卫星测量的三观测列重力数据精度评价方法。

技术介绍

[0002]重力数据在反演地壳深部结构、建立全球或者区域统一的高程基准、航天和海洋远程武器的发射等方面有广泛应用。重力测量主要有船载测量、航空测量、地面测量和卫星测量等几种形式。
[0003]利用船载重力设备测量重力异常是目前海洋重力精度最高的测量方式，包含全波段重力信息，但是效率低下，通常以测线施工测量，主要由主副测线相交(直交或斜交)构成测线网，主副测线相交得到的交点不符值是分析研究海洋测量质量的关键参数。船测重力数据精度目前通常是利用测线交点数据的均方根(RMS)差比对进行评价的。通过利用卫星测高数据进行反演可以获取到中短波的重力信息，填补了约70％海洋重力测量的空白，是目前确定海洋重力的主要方式之一，卫星重力数据的精度通常也是通过独立观测重力数据的标准离差对比进行评价。当前重力异常数据精度评价方法无法评价或无法在相同的基准下评价采用不同测量方法测得的重力数据的精度，导致无法准确评价所获得的重力异常数据的准确性和可靠性。
[0004]现有技术中存在通过同种方法获得的两组重力异常数据对重力数据精度进行评价的方法，但是，由于数据的多解性，此种方法无法得出每组独立观测重力数据各自的标准离差而无法获得每组重力异常数据的精度，也无法评价不同方法(例如船测和卫星测量方法)得到的数据精度和可靠性。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术中存在的缺陷，提出一种基于船测及卫星测量的三观测列重力数据精度评价方法，可以计算三组独立观测的重力异常数据各自的标准离差，以在相同的基准下定量、准确地计算出每组测量数据精度并进行评价，同时设计了扰动实验以证明方法的有效性和稳定性。
[0006]本专利技术是采用以下的技术方案实现的：一种基于船测及卫星测量的三观测列重力数据精度评价方法，包括以下步骤：
[0007]步骤A、通过船测及卫星测量获取目标区域三组独立的海洋重力异常数据；
[0008]步骤B、分别基于所述三组独立的海洋重力异常数据获得在目标区域相同测点处的重力异常数据，构建三观测列重力异常数据；
[0009]步骤C、计算所述相同测点处三观测列重力异常数据的交点差及其对应的方差；
[0010]步骤D、基于三观测列重力异常数据每一观测列的方差与步骤B计算的方差之间的关系构建方程组，利用方差分解法求解每一组独立观测重力异常数据的标准离差，实现重力数据精度的评价；
[0011]步骤E、通过在三组独立的海域重力异常数据中叠加伪随机噪音获得的新的标准离差验证所述方法的可靠性。
[0012]进一步的，所述步骤A中，通过卫星测量获取目标区域海洋重力异常数据的方法为基于卫星测高数据计算得到海洋重力异常数据。
[0013]进一步的，根据权利要求2所述的基于船测及卫星测量的三观测列重力数据精度评价方法，所述步骤A中，所述三组独立的海洋重力异常数据中的至少一组来源于船测。
[0014]进一步的，所述步骤B中，所述相同测点为目标区域船测测线上的测点或不同船测测线的交点。
[0015]进一步的，所述相同测点处的重力异常数据为原始获得的数据或利用原始数据插值获得的数据。
[0016]进一步的，所述插值为克里金插值。
[0017]进一步的，所述步骤C中，所述三观测列重力异常数据的观测列两两之间的交点差及其对应的方差采用以下方法获得：
[0018]设三观测列重力异常数据中的两个观测列数据组分别为a、b，所述相同测点数目为n，用i表示n个测点中的一个，则所述两个观测列数据组的重力异常数据可表示为Δg
ai
和Δg
bi
，对应的交点差Δ
abi
为：
[0019]Δ
abi
＝Δg
ai
‑
Δg
bi
[0020]上述交点差Δ
abi
的方差可表示为：
[0021][0022]式中，为交点差Δ
abi
的样本均值。
[0023]基于上述计算方法可计算得到三观测列重力异常数据的交点差所对应的方差
[0024]进一步的，所述步骤D中，设所构建的三观测列重力异常数据为Δg
1i
、Δg
2i
和Δg
3i
，所要求解的三组独立的海洋重力异常数据的每组重力异常数据的方差为其与三观测列重力异常数据交点差的方差存在如下关系：
[0025][0026][0027][0028]在三观测列重力异常数据的交点差所对应的方差已计算获知的情况下，利用方差分解法对上述方程组求解可得到：
[0029][0030][0031][0032]求解的算术平方根得到每组独立海域重力异常数据的标准离差而得到其精度。
[0033]进一步的，所述步骤E中，所述伪随机噪音为正态分布的伪随机数。
[0034]与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：
[0035]1.利用三观测列重力异常数据，无论彼此是否等精度，只要观测都是独立进行的就可以从两两差值的方差中把每项单次观测的方差分解出来；
[0036]2.克服了现有技术由于多解性问题而无法单独计算每组重力异常数据精度也无法评价不同方法得到的数据精度存在的困难；
[0037]3.方差分解得出的标准差只取决于每种数据自身，而与三观测列中另外两个观测数据的精度高低无关，能够准确评价每组数据自身的精度，为准确的精度评价提供有力的保证；
[0038]4.实现在相同的基准下定量、准确地计算出每种测量数据精度并进行评价，研究成果将进一步完善海洋重力测量质量控制体系，为海洋重力测量数据成果运用提供支持。
附图说明
[0039]图1为本专利技术实施例所述三观测列精度计算流程图；
[0040]图2为本专利技术实施例研究区内船载测量点位图。
具体实施方式
[0041]为了能够更加清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术并不限于下面公开的具体实施例。
[0042]为了在相同的基准或框架下计算不同测量方法得到的重力数据的精度并进行评价，本实施例提出了一种基于船测及卫星测量的三观测列重力数据精度评价方法，其原理介绍如下：
[0043](1)假设在目标海域的n个测点上有两组独立观测取得的船测重力数据为Δg
1i
和Δg
2i
，则是可以求出其交点差值Δ
12i
＝Δg
1i
‑
Δg
2i
的方差：
[0044][0045]式中，即交点差值Δ
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于船测及卫星测量的三观测列重力数据精度评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A、通过船测及卫星测量获取目标区域三组独立的海洋重力异常数据；步骤B、分别基于所述三组独立的海洋重力异常数据获得在目标区域相同测点处的重力异常数据，构建三观测列重力异常数据；步骤C、计算所述相同测点处三观测列重力异常数据的交点差及其对应的方差；步骤D、基于三观测列重力异常数据每一观测列的方差与步骤B计算的方差之间的关系构建方程组，利用方差分解法求解每一组独立观测重力异常数据的标准离差，实现重力数据精度的评价；步骤E、通过在三组独立的海域重力异常数据中叠加伪随机噪音获得的新的标准离差验证所述方法的可靠性。2.根据权利要求1所述的基于船测及卫星测量的三观测列重力数据精度评价方法，其特征在于：所述步骤A中，通过卫星测量获取目标区域海洋重力异常数据的方法为基于卫星测高数据计算得到海洋重力异常数据。3.根据权利要求2所述的基于船测及卫星测量的三观测列重力数据精度评价方法，其特征在于：所述步骤A中，所述三组独立的海洋重力异常数据中的至少一组来源于船测。4.根据权利要求1所述的基于船测及卫星测量的三观测列重力数据精度评价方法，其特征在于：所述步骤B中，所述相同测点为目标区域船测测线上的测点或不同船测测线的交点。5.根据权利要求4所述的基于船测及卫星测量的三观测列重力数据精度评价方法，其特征在于：所述相同测点处的重力异常数据为原始获得的数据或利用原始数据插值获得的数据。6.根据权利要求4所述的基于船测及卫星测量的三观测列重力数据精度评价方法，其特征在于：利用原始数据插值获得重力异常数据时，所采用的插值方法为克里金插值。7.根据权利要求1所述的基于船测及卫星测量的...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩波，张训华，杨金玉，田振兴，张菲菲，郭兴伟，
申请(专利权)人：青岛海洋地质研究所，
类型：发明
国别省市：