[发明专利]一种面向特征的高精度重力图构建与插值方法

说明书

本发明涉及一种面向特征的高精度重力图构建与插值方法，其技术特点在于：包括以下步骤：步骤1、根据重力场特征分布特点，构建包含精准特征信息的高精度重力图；步骤2、根据步骤1构建的高精度重力图，利用多次线性插值方法或径向重力异常非线性特征等效法求取区域内任意点P(r_P,θ_p)处的重力异常值。本发明采用直接描述重力场特征方式，包含区域重力异常峰值点与从峰值点起沿径向重力异常下降的非线性信息，对重力场特征的描述更高效更准确，同时减少了构建重力图的船载测量工作量，满足重力场特征定位技术对重力场特征信息的需求。

技术领域

本发明属于地球物理场导航定位技术领域，涉及地球重力场信息资源在自主导航定位技术中的应用，尤其是一种面向特征的高精度重力图构建与插值方法。

背景技术

地球重力场是反映地球物质分布特征的物理场，实际重力场与正常重力场之差称为扰动重力场，扰动重力场包括重力异常、垂线偏差等参量。重力场信息具有长期稳定性和独特的空间分布特性，与当地地理位置密切相关，给导航提供了天然的参考基准。重力场信息定位技术利用重力场时空分布特征与地理位置信息的相关性，匹配重力实时测量值与重力图值，确定载体精确位置。重力场定位信息可用于惯性导航系统误差校正，解决目前存在的水下作战或作业平台导航系统缺乏水下无源校正手段的技术难题，大幅提升深远海长航时高精度自主导航能力。重力场定位技术需应用于重力场特征明显区域，重力图是实现重力场定位的信息基础，需要精准反映重力场特征分布。

重力测量数据是构建重力图的基础，现有海洋重力场资料主要通过卫星重力、卫星测高反演海洋重力、船载海洋重力测量等技术手段获取。卫星测高数据覆盖全球海区，但精度和分辨率偏低。船载海洋重力测量具有高精度、高分辨率特点，但存下述在问题：一是测量成本高、周期长，数据覆盖范围有限；二是目前船载重力测量在测区内等间距沿经度方向布设测线，同时按一定比例在测线垂线方向配置检测线，如图1所示，其测线布置与重力场特征分布无关，在反映重力场特征方面效率和能力不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种设计合理、高效精确且能够减少构建高精度重力图所需船载测量工作量的精准捕捉重力场特征信息的高精度重力图构建与插值方法。

本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：

一种面向特征的高精度重力图构建与插值方法，包括以下步骤：

步骤1、根据重力场特征分布特点，构建包含精准特征信息的高精度重力图；

步骤2、根据步骤1构建的高精度重力图，利用多次线性插值方法或径向重力异常非线性特征等效法求取区域内任意点P(r_P,θ_p)处的重力异常值。

而且，所述步骤1的具体步骤包括：

(1)基于卫星测高或其它途径得到的重力图信息，初步确定区域重力异常峰值点，记为O’；

(2)基于卫星测高或其它途径得到的重力图信息，从O’点出发向四周延伸，0°到360°范围内搜索并确定重力异常下降最快方向n1、次快方向n2、下降最慢方向m1与次慢方向m2共4个极值方向；

(3)设计一组测线，获得该组测线上海洋重力测量数据，确定精确重力异常峰值点O位置，并完成O点精确性检验；

(4)建立以O点为极点的极坐标系，以从O点出发指向东向的射线为极轴Ox；

(5)设计一组圆周多边形测线，测线间距由重力异常沿径向下降的线性度决定，获取圆周多边形测线上海洋重力测量数据；

(6)设计一组径向测线，获取径向测线上海洋重力测量数据；

(7)圆周多边形测线和径向测线的海洋重力异常测量数据包含了这个区域重力场分布信息与特征信息，构成了这个区域的高精度重力图。