一種全球及局部海洋擾動重力的精確快速計(jì)算方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種全球及局部海洋擾動重力的精確快速計(jì)算方法，屬于大地測量【技術(shù)領(lǐng)域】。該方法對于全球海洋擾動重力計(jì)算，通過將觀測數(shù)據(jù)補(bǔ)充至全球區(qū)域可在每一緯度圈進(jìn)行FFT計(jì)算，而后在經(jīng)度方向上進(jìn)行求和運(yùn)算，這種處理方式保證了FFT計(jì)算后的結(jié)果與原解析算法是一致的。對于局部海洋擾動重力計(jì)算，通過對核函數(shù)和觀測數(shù)據(jù)補(bǔ)充一定量數(shù)據(jù)從而使得核函數(shù)構(gòu)成了循環(huán)矩陣，進(jìn)而利用FFT計(jì)算后保證了結(jié)果與原解析算法是一致的。該發(fā)明為海洋測高衛(wèi)星數(shù)據(jù)計(jì)算擾動重力提供了計(jì)算公式，同時給出了精確快速方法，本發(fā)明也可以應(yīng)用于物理大地測量中大部分積分問題的求解如求解大地水準(zhǔn)面、垂線偏差、地形改正等。
【專利說明】 一種全球及局部海洋擾動重力的精確快速計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及精確快速計(jì)算全球及局部海洋擾動重力的方法，屬于大地測量【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的海洋重力場確定一般是由衛(wèi)星測高數(shù)據(jù)計(jì)算獲得海洋區(qū)域的重力異常，隨著海洋學(xué)、空間大地測量學(xué)的發(fā)展，擾動重力較重力異常表現(xiàn)出更多優(yōu)勢。首先海洋區(qū)域由于海面地形的量級較小，擾動重力的確定可以避免重力異常計(jì)算過程中的歸算問題，因此擾動重力的確定要比重力異常精確，其次，從應(yīng)用角度看，相同精度情況下，利用擾動重力計(jì)算重力場擾動場元的準(zhǔn)確性要比重力異常高。基于上述原因，越來越多的學(xué)者將擾動重力作為地球重力場的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。Molodensky (1960)給出了利用垂線偏差數(shù)據(jù)計(jì)算重力異常的公式，C.Hwang(1998)利用不同的推導(dǎo)方法也給出了利用垂線偏差數(shù)據(jù)計(jì)算重力異常的公式，然而到目前為止，沒有公開文獻(xiàn)給出利用垂線偏差數(shù)據(jù)計(jì)算擾動重力的公式。
[0003]目前，隨著衛(wèi)星測高技術(shù)發(fā)展，觀測數(shù)據(jù)的數(shù)量和精度大幅提升，計(jì)算方法的精確性和快速性成為制約重力場應(yīng)用的主要問題，因此這也是國內(nèi)外學(xué)者一直關(guān)注的重點(diǎn)。目前反演P分辨率的全球海洋擾動重力，若按照嚴(yán)格解析算法計(jì)算，則單機(jī)全球計(jì)算一遍約需280天時間。為了解決計(jì)算慢的問題，國外的Colombo、Sideris、Forsberg等學(xué)者較早研究分析了快速傅里葉變換(FFT)算法的應(yīng)用，國內(nèi)學(xué)者也對此開展了深入細(xì)致的研究，特別是在2維FFT算法應(yīng)用上，李建成、黃謨濤等開展了詳細(xì)的研究和分析。FFT算法可提高計(jì)算的速度，但是直接用于重力場反演時將產(chǎn)生混疊、邊緣效應(yīng)等問題，這些問題使得重力場反演的精度有所下降。有學(xué)者提出在實(shí)際計(jì)算中采用補(bǔ)零方式解決混疊、邊緣效應(yīng)等問題，王冰(2004)等學(xué)者指出任意長度的函數(shù)序列補(bǔ)零前后的傅里葉變換結(jié)果是不相同的，補(bǔ)零必須使得補(bǔ)零后的函數(shù)序列為補(bǔ)零前函數(shù)序列的整數(shù)倍且為2的整數(shù)次冪。目前海洋重力場計(jì)算中的一維、二維FFT算法在應(yīng)用時都很難滿足上述條件，因此這些不利因素使得FFT算法在實(shí)際應(yīng)用時帶有很大的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是:為了解決海洋擾動重力的精確快速計(jì)算問題，本發(fā)明首先給出了利用垂線偏差數(shù)據(jù)計(jì)算擾動重力的公式，同時提出了一種全球及局部海洋擾動重力的精確快速計(jì)算方法，該方法在提高計(jì)算速度同時保證計(jì)算精度等同于原解析表達(dá)式。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0006]全球海洋擾動重力的精確快速計(jì)算方法，包括如下步驟:
[0007]步驟一:采用衛(wèi)星測高技術(shù)獲得海洋區(qū)域的大地水準(zhǔn)面高數(shù)據(jù)Hw，采用重力場模型獲得陸地區(qū)域的大地水準(zhǔn)面高H
[0008]
【權(quán)利要求】
1.全球海洋擾動重力的精確快速計(jì)算方法，包括如下步驟: 步驟一:采用衛(wèi)星測高技術(shù)獲得海洋區(qū)域的大地水準(zhǔn)面高數(shù)據(jù)Hw，采用重力場模型獲得陸地區(qū)域的大地水準(zhǔn)面高H
2.局部擾動重力的精確快速方法，包括如下步驟: 步驟一:由衛(wèi)星測高技術(shù)獲得局部海洋區(qū)域的大地水準(zhǔn)面高數(shù)據(jù)H，維數(shù)是(N+l) X (M+1)，按照下式計(jì)算得到局部海洋區(qū)域的垂線偏差南北分量Iij和東西分量Jlij,i = 1，2，...N，j = I, 2，…Μ。
【文檔編號】G01V7/06GK104035138SQ201410171021
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】翟振和, 孫中苗, 王興濤, 李迎春 申請人:西安測繪研究所