[发明专利]一种基于六边形网格索引下的多分辨率多面体计算全球地形改正的方法

说明书

本发明公开一种基于六边形网格索引下的多分辨率多面体计算全球地形改正的方法，包括：基于二十面体构建7孔剖分的球面六边形网格系统H3；基于H3及各网格参数构建H3下的地形分区策略；利用六边形网格与三角面之间的对应关系，确定多分辨率地形的多面体模型，顾及海水质量密度亏损，利用多面体积分方法，确定待计算点处所受的地形改正影响；利用构建的多面体模型及其对应海水质量密度，使用多面体积分方法，确定待计算点处的各多面体模型对应的引力值，多组引力值之和即为最终该待计算点处的地形改正值。本发明具有更小的地形改正的长波长误差，同时还解决了利用多分辨地形模型实现局部区域地形改正的高精度计算。

技术领域

本发明属于大地测量与测绘工程、固体地球物理技术领域，尤其涉及一种基于六边形网格索引下的多分辨率多面体计算全球地形改正的方法。

背景技术

地形对于相关地球重力场元(例如重力异常、扰动重力、大地水准面高、垂线偏差、扰动位的二阶梯度等)有重要影响，该影响的精确计算在大地测量的应用和大地水准面的构建中发挥着重要作用，对于地球物理学中反演地球内部密度和地质构造方面也具有重要作用。地形改正多采用棱柱和Tesseroid方法，随着全球地形模型分辨率不断提高至优于30m，计算耗时和效率直接影响了大地水准面精化和重力场资料处理的效率。

发明内容

本发明针对大地水准面精化和地球重力场确定过程中，计算耗时和效率直接影响了大地水准面精化和重力场资料处理的效率的问题，提出一种基于六边形网格索引下的多分辨率多面体计算全球地形改正的方法，不仅有效顾及了地球曲率、全球地形质量影响及海水质量密度亏损，还解决了利用多分辨地形模型实现局部区域地形改正的高精度计算，相比以往棱柱积分方法、点质量、线质量、Tesseroid方法，计算效率明显提高。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提出一种基于六边形网格索引下的多分辨率多面体计算全球地形改正的方法，包括：

步骤1：基于二十面体构建7孔剖分的球面六边形网格系统H3，利用该网格系统确定网格分辨率、网格数量、网格中点坐标、网格边界坐标、网格相互关系；

步骤2：基于六边形网格系统H3及该系统中各网格参数构建六边形网格系统H3下的地形分区策略；

步骤3：利用六边形网格与三角面之间的对应关系，确定多分辨率地形的多面体模型，顾及海水质量密度亏损，利用多面体积分方法，确定待计算点处所受的地形改正影响；

步骤4：利用构建的多分辨率地形的多面体模型及其对应海水质量密度，使用多面体积分方法，确定待计算点处的各多面体模型对应的引力值，多组引力值之和即为最终该待计算点处的地形改正值。

进一步地，所述六边形网格系统H3相邻分辨率中大的六边形网格包含7个小的六边形网格，大六边形和小六边形的方向存在19.1°的转角，利用该网格系统可以进行不同分辨率六边形网格之间的快速索引。

进一步地，所述步骤2包括：

基于六边形网格系统H3及该系统中各网格参数、按照如下方式构建六边形网格系统H3下的地形分区策略：

区域1：区域半径为60km，网格分辨率为0.174km；

区域2：区域半径为158km，网格分辨率为0.46km；

区域3：区域半径为418km，网格分辨率为1.2km；

区域4：区域半径为1107km，网格分辨率为3.2km；

区域5：区域半径为全球，网格分辨率为8.5km。

进一步地，所述步骤3包括：