【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及陆地水储量反演，具体是一种陆地水储量泄漏误差改正的尺度因子构建新方法。
技术介绍
1、grace重力卫星在探测由地表质量迁移引起的时变地球重力场变化方面存在一定局限性，这是由于直接使用未经过滤波处理的球谐系数计算地表质量变化时，会受到南北条带误差及其他误差的影响，严重干扰有效物理信号的识别。为此，需要采用合适的滤波方法以削弱这些误差的影响，但无论采用何种滤波方法，都会引起信号的衰减与失真。这种信号的衰减与失真现象称之为泄漏，而由此产生的误差称为“泄漏误差”。泄漏误差是影响区域和流域尺度上时变地球重力场变化精度的主要因素之一，故泄漏误差也会影响由时变地球重力场数据反演的陆地水储量异常的精度。因此，改正泄漏误差对提高反演陆地水储量异常的精度至关重要。
2、目前，尺度因子法被广泛应用于泄漏误差的改正，尺度因子法需要空间分布的twsamodel作为先验信息，然后通过未滤波和滤波的先验信息之间的最小二乘拟合来估计每个格网的尺度因子。因此，尺度因子法的优点是可以将泄漏信号恢复到具体的格网单元。但由于传统的尺度因子法改正泄漏误差严重依赖所使用的单一水文模型，且不同水文模型存在区域性差异和较大的不确定性，故使用传统尺度因子法会导致对泄漏误差的估计存在较大系统偏差。目前仅有的加权方法是根据均方根误差和相关系数对不同水文模型的尺度因子赋予权重得到融合后的尺度因子。但该方法在理论上存在以下两个缺点：1、数据处理具有不合理性：尺度因子计算方法是利用滤波前twsamodel数据和滤波后twsashcs数据之间的一致性加权，并没有
3、综上所述，改进尺度因子加权方法在理论上的缺点，提出理论上更完善的新尺度因子加权方法，提高尺度因子法改正泄漏误差的精度，尤为重要。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种陆地水储量泄漏误差改正的尺度因子构建新方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种陆地水储量泄漏误差改正的尺度因子构建新方法，基于不同的单一水文模型提供的twsamodel应等于twsashcs理论，对twsamodel进行截断和滤波处理，处理后得到的twsamodel存在泄漏误差(信号衰减)。根据最小二乘法获得各单一水文模型的尺度因子，再利用rms_nse法，加权不同单一水文模型的尺度因子，获得新的尺度因子。新尺度因子可以恢复信号强度，提高改正泄漏误差的精度。具体包含以下步骤：
4、步骤a)由grace地球重力场球谐系数计算grace陆地水储量异常数据twsashcs。twsashcs将参与到rms_nse法计算新尺度因子的过程中(步骤c)；
5、步骤b)读取不同水文模型的陆地水储量数据，并进行球谐化和滤波等处理，根据水文模型滤波前后的陆地水储量异常数据计算单一尺度因子；
6、步骤c)基于步骤a)中的grace陆地水储量异常数据twsashcs和步骤b)中滤波后不同水文模型的陆地水储量异常数据，根据提出的新加权方法：rms_nse法，计算不同水文模型尺度因子的权重；
7、步骤d)根据步骤c)中计算的权重为步骤b)中计算的单一尺度因子赋予权重，构建新的尺度因子。
8、作为本专利技术的进一步技术方案：由grace球谐数据计算grace陆地水储量异常数据：①对grace球谐数据进行常规的后处理操作：利用tn 13geoc csr rl06产品替换一阶项、slr rl06产品替换c20项；②扣除2004年1月至2009年12月grace球谐数据的平均值；③利用swenson滤波削弱南北条带误差，高斯滤波削弱高频误差、去除gia效应；④再将球谐数据转成格网数据。
9、作为本专利技术的进一步技术方案，不同水文模型的尺度因子计算过程如下：
10、单一尺度因子恢复twsashcs的理论为：基于水文模型提供的twsamodel应等于twsashcs的理论，故根据twsamodel计算的尺度因子就应等于twsashcs的尺度因子，因此计算的尺度因子就可以恢复twsashcs的信号强度；
11、①获取不同水文模型的twsamodel数据；
12、②将不同水文模型的twsamodel格网数据转成球谐系数shcsmodel，如公式(2)。
13、
14、其中，a表示地球平均半径，ρw和ρearth分别表示水的密度和地球平均密度，l和m分别表示地球重力场的阶数和次数，kl表示负荷勒夫数，θ表示余纬(90°减去纬度)，λ表示经度，δh表示陆地水储量异常。δclm、δslm表示球谐系数变化量，表示归一化勒让德函数。
15、③将水文模型的shcsmodel进行与grace球谐数据相同的滤波处理，保证水文模型twsamodel与twsashcs因滤波产生的泄漏误差一致。滤波处理包括平滑滤波和去相关滤波。
16、去相关滤波：因为球谐系数某些阶次的奇偶项之间存在明显相关性，而这种相关性会导致球谐系数反演结果存在明显的南北条带误差。为此，提出利用滑动多项式消除其相关性的方法，称为swenson去相关滤波。swenson去相关滤波通常采用以l阶为中心，宽为w的二次多项式滤波窗口。平滑窗口宽度w和球谐系数次数m的关系为：
17、
18、式中，max()表示取1或5的较大值，e表示自然常数。通过反复试验，经验参数为a＝30和k＝10。
19、平滑滤波：球谐系数的高阶项存在误差，且误差会随着阶数的增大而迅速增大。因此为了减小高阶项误差对结果的影响，需对球谐系数进行平滑处理。本研究采用高斯滤波对球谐系数进行平滑处理。高斯平滑的原理是对带有较大误差的高阶项球谐系数赋较小的权重，来减小高阶项球谐系数带有的误差对结果的影响。权重的迭代公式，如公式(4)。
20、
21、其中，
22、
23、式中，r表示高斯平滑半径，a表示地球平均半径，e表示自然常数，l(l＝0,1,…,59)表示阶数，wl表示第l阶的权重。
24、④然后将得到的经过滤波处理的shcsmodel转为twsamodel；
25、
26、式中，a表示地球平均半径，ρearth表示地球平均密度，ρw表示水的密度，δη表示滤波后的陆地水储量异常，l和m分别表示地球重力场的阶数和次数，kl示负荷勒夫数，plm表示归一化勒让德函数，θ表示余纬(90°减去纬度)，λ表示经度，δclm和δslm表示滤波后的球谐系数。
27、⑤利用滤波处理前后得到twsamodel数据基于最小二乘原则计算各单一水文模型的尺度因子，如公式(7)。
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1.一种陆地水储量泄漏误差改正的尺度因子构建新方法，其特征在于，具体包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种陆地水储量泄漏误差改正的尺度因子构建新方法，其特征在于，步骤a包括如下子步骤：
3.根据权利要求1所述的一种陆地水储量泄漏误差改正的尺度因子构建新方法，其特征在于，步骤b包括如下子步骤：
4.根据权利要求1所述的一种陆地水储量泄漏误差改正的尺度因子构建新方法，其特征在于，步骤c包括如下子步骤：
5.根据权利要求1所述的一种陆地水储量泄漏误差改正的尺度因子构建新方法，其特征在于，步骤d根据b5得到的不同水文模型的尺度因子和c2计算的权重，计算新的尺度因子，按照公式(1)得出：
【技术特征摘要】
1.一种陆地水储量泄漏误差改正的尺度因子构建新方法，其特征在于，具体包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种陆地水储量泄漏误差改正的尺度因子构建新方法，其特征在于，步骤a包括如下子步骤：
3.根据权利要求1所述的一种陆地水储量泄漏误差改正的尺度因子构建新方法，其特征在于，步骤b包括如下子步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：于红娟，刘玮静，祝会忠，张勇，宋传峰，沈祎凡，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：
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