一种海洋不规则测网数据平差方法与流程

本发明属于船载重力仪观测数据平差处理及精度分析的应用领域，具体地涉及一种海洋不规则测网数据平差方法。

背景技术：

海洋重力测量是指在海洋范围内进行的重力加速度的测定工作，为研究地球形状和地球内部构造、勘探海洋矿产资源、保障航天和远程武器发射等提供重力资料。海洋重力测量与陆地重力测量具有相同的研究目的和作用，是地球重力测量学研究的重要组成部分。海洋调查过程中，受仪器设备、海况、定位精度等多种因素影响，重力观测值内包含一定大小的偶然误差和系统误差。海洋重力测网平差作为内业数据处理、质量控制的最后一步，其关键性不言而喻。传统的测网仅依据主测线和联络线的交点个数进行划分，以m条主测线、n条联络线组成的测网为例，具有m×n个交点时为规则测网，因走向、长度差异造成交点数少于m×n个交点的测网则为不规则测网。该分类方法并未考虑随着同一区域内多个航次的往复测量、国际共享资料的逐年累加，乃至航次内的补充测线等问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种海洋不规则测网数据的平差方法，所述方法基于补充测线与主测线、联络线交点分布及大小等因素，建立6种平差模型，在此基础上，选取测线精度、交点差均方根及平差结果整体均一性在内的三个指标进行分析评估确定最佳平差方式。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

一种海洋不规则测网数据平差方法，所述方法包括以下步骤：

1)按照测线航迹分布、航速在内的因素，剔除弯折段、停航段及无交点在内的无效数据，将测线分为主测线、联络线、补充测线三类；补充测网为实际开展作业过程中受现场实际因素制约影响，产生的与主测线、联络线斜交的测线；

2)针对该补充测线数据采用6种方式进行分析：①构建系数矩阵时，先暂时舍弃补充测线与主测线的交点，即将补充测线设定为主测线进行平差计算；②构建系数矩阵时，先暂时舍弃补充测线与联络线的交点，即将补充测线设定为联络线进行平差计算；③以与主测线、联络线何种类型测线交点个数少且误差相对更小则将补充测线设定为何种测线为原则，逐条设定补充测线的类型并平差；④将全部补充测线视为一个系统，经平差后的规则测网视为另一个高精度系统，将两个系统做差，将补充测线系统调差至已平差的高精度规则测网系统中；⑤经方式④处理后，再对全部平差结果测线遍历进行平差；⑥遍历全部原始测线完成数据平差；

3)针对上述6种类型平差方式，采用测线精度、交点差均方根及平差结果整体均一性在内的三个指标选定最终平差方式。

进一步，所述的步骤3)选定平差方式的具体方法：首先对比各平差方式的均方根，舍弃较大均方根的平差方式，然后针对平差结果一致的情况，依据测网系统精度去除测网系统精度较低的平差方式，再结合平差后交点差的均一性确定最终平差方式。

本发明与现有技术相比的有益效果：

现有平差方法只是针对主测线和联络线开展测网数据平差工作，并未考虑随着同一区域内多个航次的往复测量、国际共享资料的逐年累加，乃至航次内的补充测线等问题。本发明方法在进行平差时，引入了补充测线概念，并详细考虑了该类型测线与主测线和联络测线斜交产生的交点，将实际调查测网数据划分为6种基础平差模型；避免因舍弃这部分交点而造成平差精度的降低，同时也解决了直接遍历全部测线的方式而造成的交点差重复计算的问题。综上所述，本方法充分利用了现场观测资料并防止进一步造成新的系统误差，可以广泛应用于不规则复杂测网下测线数据的平差工作中。

附图说明

图1本发明方法的流程图；

图2mw9006测线分割图；

图3为各种方式平差结果图：(a)平差前交点误差分布图，(b)方式①交点误差分布图，(c)方式②和③交点误差分布图，(d)方式④交点误差分布图，(e)方式⑤和⑥交点误差分布图。

图4方式⑤和⑥平差后交点差对比图。

具体实施方式

下面通过实施例来对本发明的技术方案做进一步解释，但本发明的保护范围不受实施例任何形式上的限制。

实施例1

1)以共享航次mw9006为例。方法流程如图1所示，按照测线航迹分布、航速等因素，剔除弯折段、停航段及无交点等无效数据，将测线分为50条主测线(m)，28条联络线(l)，3条补充测线(s)三类(图2)。

2)针对该补充测线数据可采用4种方式进行分析：①构建系数矩阵时，先暂时舍弃补充测线与主测线的交点，即将补充测线设定为主测线进行平差计算；②构建系数矩阵时，先暂时舍弃补充测线与联络线的交点，即将补充测线设定为联络线进行平差计算；③以与主测线、联络线何种类型测线交点个数少且误差相对更小则将补充测线设定为何种测线为原则，逐条设定补充测线的类型并平差；④将全部补充测线视为一个系统，经平差后的规则测网视为另一个高精度系统，将两个系统做差，将补充测线系统调差至已平差的高精度规则测网系统中；⑤经方式④处理后，再对全部平差结果测线遍历进行平差；⑥遍历全部原始测线完成数据平差；

具体平差过程为：

海洋重力测网交点处的主测线(gij)、联络线(gji)交点观测值可表示为：

gij＝gtij+εij+δij(1)

gji＝gtji+βji+δ′ij(2)

式中i，j为测线编号，gt为交点真实值，εij、βji分别为第i条主测线和第j条联络线的系统误差，△ij为随机误差，交点差为：

dij＝gij-gji＝εij-βji+δij-δ′ij(3)

数据处理过程中将各个测点视为等精度观测；采用半系统差调整方式计算时，分别对主测线和联络线进行一次半系统差调整后，交点差则变为：

迭代计算至交点差代数和为零。

最终在计算数据精度时以均方根作为评价参数，其计算公式为：

6种类型的计算结果为：

方式1：均方根＝±2.14×10^-5m/s²

方式2：均方根＝±1.84×10^-5m/s²

方式3：均方根＝±1.84×10^-5m/s²

方式4：均方根＝±2.01×10^-5m/s²

方式5：均方根＝±1.81×10^-5m/s²

方式6：均方根＝±1.81×10^-5m/s²

经对比，其中方式⑤和⑥经平差后，测线交点差相等，但并非每条测线的平差值均相同，方式⑥测线平差值普遍比方式⑤大，经计算方式⑤的调差值总和为-18.86，方式⑥的调差值总和为71.42。分析认为主要原因为方式⑤判断原主测线、联络线组成的测网系统精度更高，在完成补偿测线的独立系统平差时，先完成了整体调差(消除相对系统误差)。因此方式⑤和⑥判断依据是如果主测线、联络线的测网系统精度更高，采用方式⑤，如果补充测线精度更高，采用方式⑥。

本实施例在对6种结果进行评价时，选取了测线精度、交点差均方根及平差结果整体均一性等三个要素进行分析评估。6种方式的交点误差分布如图3和图4所示。

经对比：

1、方式①和④的交点差均方根较大，代表平差结果较差，所以不能采用。

2、方式⑤和⑥的交点均方根一致，但依据现场实例分析发现方式⑤的主测线、联络线的测网系统精度更高，所以不能采用方式⑥；

3、本实例属于方式②和③平差结果一致的特殊实例，故将两种类型合并为1种；

4、比对方式②、③和⑤，虽然平差后均方根仅相差0.03×10^-5m/s²，但采用方式②、③所获得结果集中在-8到8，而方式⑤则集中在-10到10，所以方式②、③所获得的结果均一性更佳。

综上所述，最终确定实例中方式②和③为最佳的平差方式，最终航次内114个交点均方根降为±1.84×10^-5m/s²。

传统计算时，或者直接舍弃补充测线开展平差，往往只能导致损失部分交点数据不参与平差而降低精度；或者直接遍历测线的方式计算全部交点并参与平差，但存在导致系统误差的问题。本实施例克服了上述两个缺点，充分利用了现场观测资料并防止进一步造成新的系统误差。