专利名称：基于卫星重力梯度观测数据的圆环面调和分析方法
技术领域：
本发明属于地球重力场模型领域，尤其是一种基于卫星重力梯度观测数据的圆环面调和分析方法。
背景技术：
地球重力及其时变能够反映地球表层及内部的密度分布和物质运动状态，同时也决定着大地水准面的起伏和变化。确定地球重力场的精细结构及其时变不仅是物理大地测量的主要科学目标之一，而且也将为现代地球科学解决人类面临的资源、环境和灾害等问题提供重要的基础地球空间信息。地球重力场模型作为各类重力数据的解析化形式，在频域范围内描述全球重力场的谱特性，对于研究地球重力场的数理结构，寻找实际应用的理论依据有着极其重要的意义。在实际应用中，地球重力场模型可以十分方便快速地表示大地水准面、重力异常、垂线偏差、扰动重力等任意扰动场元。这种理论和实际应用上的完美，使得地球重力场模型在大地测量学、地球物理学、海洋学和空间技术等学科和领域具有十分广阔的应用前景。调和分析方法是确定地球重力场的重要手段，是建立地球重力场模型的主要方法，在全球和局部重力场建模中得到广泛应用。然而，目前的调和分析法存在平滑因子很难精确选定的致命缺陷，导致无法完全恢复地球引力位系数。同时，卫星重力梯度测量技术的发展对调和分析提出了更高的要求，调和分析不仅面临要处理径向类型的观测数据(重力异常、大地水准面、扰动重力等)，而且还要处理引力梯度张量水平分量等水平方向的观测数据，原有的调和分析方法一般只能处理径向类型的观测数据，不能满足卫星重力梯度测量的精度高、速度快的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种精度高、速度快的基于卫星重力梯度观测数据的圆环面调和分析方法，本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的—种基于卫星重力梯度观测数据的圆环面调和分析方法，包括以下步骤步骤1 对卫星重力梯度观测数据进行预处理，统一归算至同一球面上并进行格网化处理，得到规则格网均值；步骤2 利用球面到圆环面的映射关系，将球面上的格网值映射至圆环面上，得到循环的规则格网值；步骤3 对圆环面上的重力梯度数据进行样条分析，将圆环面上规则格网均值转换为连续的样条逼近函数；步骤4:对圆环面上的重力梯度进行二维傅里叶分析，将样条逼近转换确定傅里叶系数；步骤5 将圆环面的二维傅里叶谱系数化算为调和展开系数。
而且，所述步骤1对卫星重力梯度观测数据进行预处理包括以下处理过程首先 将全张量卫星重力梯度观测数据表示成复数局部坐标系下三类的观测数据；然后对原始观 测数据进行检查并完成粗差剔除，并将重力梯度观测数据沿径向方向归算至平均轨道半径 Rs的同一球面上；最后采用反距离加权内插等方法进行格网化处理，得到球面上NX2N个 等经纬度差为A的规则格网均值。而且，所述步骤2球面到圆环面的映射方法为将球面和旋转180°的球面一起映 射到旋转圆环面上。而且，所述步骤3对圆环面上的重力梯度数据进行样条分析采用如下算法
权利要求
1.一种基于卫星重力梯度观测数据的圆环面调和分析方法，其特征在于包括以下步骤步骤1 对卫星重力梯度观测数据进行预处理，统一归算至同一球面上并进行格网化处理，得到规则格网均值；步骤2 利用球面到圆环面的映射关系，将球面上的格网值映射至圆环面上，得到循环的规则格网值；步骤3:对圆环面上的重力梯度数据进行样条分析，将圆环面上规则格网均值转换为连续的样条逼近函数；步骤4:对圆环面上的重力梯度进行二维傅里叶分析，将样条逼近转换确定傅里叶系数；步骤5 将圆环面的二维傅里叶谱系数化算为调和展开系数。
2.根据权利要求1所述的基于卫星重力梯度观测数据的圆环面调和分析方法，其特征在于所述步骤1对卫星重力梯度观测数据进行预处理包括以下处理过程首先将全张量卫星重力梯度观测数据表示成复数局部坐标系下三类的观测数据；然后对原始观测数据进行检查并完成粗差剔除，并将重力梯度观测数据沿径向方向归算至平均轨道半径民的同一球面上；最后采用反距离加权内插等方法进行格网化处理，得到球面上NX2N个等经纬度差为Δ的规则格网均值。
3.根据权利要求1所述的基于卫星重力梯度观测数据的圆环面调和分析方法，其特征在于所述步骤2球面到圆环面的映射方法为将球面和旋转180°的球面一起映射到旋转圆环面上。
4.根据权利要求1所述的基于卫星重力梯度观测数据的圆环面调和分析方法，其特征在于所述步骤3对圆环面上的重力梯度数据进行样条分析采用如下算法
5.根据权利要求1所述的基于卫星重力梯度观测数据的圆环面调和分析方法，其特征在于所述步骤4对圆环面上的重力梯度进行二维傅里叶分析的方法为首先进行2N次纬度圈基于平均值等距k次B样条插值的傅里叶分析，然后再进行2N 次扩展子午圈基于平均值等距k次B样条插值的傅里叶分析，最后得到圆环面上的二维傅里叶谱系数Ca ;1,m，其计算公式如下
6.根据权利要求1所述的基于卫星重力梯度观测数据的圆环面调和分析方法，其特征在于所述步骤步骤5将圆环面的二维傅里叶谱系数化算为调和展幵系数的算法为
全文摘要
本发明涉及一种基于卫星重力梯度观测数据的圆环面调和分析方法，包括以下步骤对卫星重力梯度观测数据进行预处理，统一归算至同一球面上并进行格网化处理，得到规则格网均值；利用球面到圆环面的映射关系，将球面上的格网值映射至圆环面上，得到循环的规则格网值；对圆环面上的重力梯度数据进行样条分析，将圆环面上规则格网均值转换为连续的样条逼近函数；对圆环面上的重力梯度进行二维傅里叶分析，将样条逼近转换确定傅里叶系数；将圆环面的二维傅里叶谱系数化算为调和展开系数。本发明实现了卫星重力梯度观测数据的高精度、高效率的自洽调和分析，克服了目前调和分析法中平滑因子不精确等引起的误差，具有计算速度快、精度高的特点。
文档编号G06F17/14GK102567627SQ20111041008
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月12日 优先权日2011年12月12日
发明者刘传勇, 吴太旗, 吴星, 宋海英, 张传定, 李妍妍, 柴洪州, 欧阳永忠, 黄谟涛 申请人:中国人民解放军92859部队