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【word】 利用海洋重力数据和水深数据的相关性剔除粗差

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【word】 利用海洋重力数据和水深数据的相关性剔除粗差【word】 利用海洋重力数据和水深数据的相关性剔除粗差 利用海洋重力数据和水深数据的相关性剔 除粗差 第31卷第4期 2011年7月 海洋测绘 HYDR0GRAPHICSURVEYINGANDCHARTING Vo1.31.NO.4 Ju1.201l 利用海洋重力数据和水深数据的相关性剔除粗差 董庆亮,欧阳永忠,杨建宇,石杰’,陆高峰 (1.9I561部队,广东广州510320;2.海军海洋测绘研究所,灭津300061) 摘要:在进行海洋重力和水深测量的时候,由于各种原会造成部分测量数据带有较大的误寿或...
【word】 利用海洋重力数据和水深数据的相关性剔除粗差
【word】 利用海洋重力数据和水深数据的相关性剔除粗差 利用海洋重力数据和水深数据的相关性剔 除粗差 第31卷第4期 2011年7月 海洋测绘 HYDR0GRAPHICSURVEYINGANDCHARTING Vo1.31.NO.4 Ju1.201l 利用海洋重力数据和水深数据的相关性剔除粗差 董庆亮,欧阳永忠,杨建宇,石杰’,陆高峰 (1.9I561部队,广东广州510320;2.海军海洋测绘研究所,灭津300061) 摘要:在进行海洋重力和水深测量的时候,由于各种原会造成部分测量数据带有较大的误寿或H{现错误 根据海洋重力测量时同时进行水深测量的作业方式,通过文际测量数据,利用海洋重力数据干?水深数据的卡}{天性, 介绍了存数据后处理中海洋重力数据和水深数据的相互参照作用,以判断测量数据的确与甭,便】删除错误数 据,提高测数据的质苗. 关键词:海洋重数据;水深数据;数据处理;相关性 中图分类号:P229.2文献标识码:B文章编 号:1671—3044(201I)04—0026—03 1引言 海洋重力场往李问科学和军事上的应用越来越 广泛,因此近儿年来,海面(船载)海洋重力测量越 来越受到重视.存进行海洋重力测量的同时需 要进行水深测量,日的是为了获得平均海面至海底 的深度数据,用于布格重力异常计算,同时也可用于 海道测量,获得测区的水深图. 在进行海洋重测量和水深测量时,由于海况, 测量设备等原冈,会造成部分测量数据带有测量误 差或现数据错误,比如当测量船航速,航向变化较 大时会造成重力测量数据带有较大的误差或}}I现错 误的数据;海浪较大,海底气泡较多时会造成 水深测量数据较大的误差或错误.这些带有误 差或错误的数据给数据后处理T作带来lr闲难和很 大的T作量.如何及时,有效地判断这些伪数据, 保留质量好的数据,是十分关键的.本文利用海洋 重力数据和水深数据的相关性,通过实测数据,介绍 了在数据后处理中通过重力数据和水深数据相互参 照来判断数据正确与否的方法. 2海洋重力数据与水深数据相关情况分析 2.1海洋重力数据与水深数据相关情况 地球重力加速度的产生是地球质量的存在.地 球上各地的重力加速度足不一样的,其中的原因除 J,地球的椭球形状以外,就是地球内部质量分布不 匀.存在差异的原因是地下物质的密度存在差 异,重力异常就是地下密度变化的综合反应.海 洋上,南于海底地形复杂,凸凹不平,海底地质分布 不匀,因此住海面上测到的重力存存差异小但海 底分布匀的地质有关,而日.与复杂的海底地貌也 有很大的关系.而海底地貌的变化实际上就是水深 测量的水深数据的变化,也就是说,存海面测得的海 洋重力数据与水深测量测得的水深数据有一定的相 关性 图1为海底剖面示意,为高一般海恢向 部分,1即为存海面测得的水深浅区;B为凹下一 般海底面部分,日1即为海面测得的水深深区;C 为除去部分域的海底地质.在同一区域的海 面,当,4,c部分海底地质相同时,水深浅的地方即 海底高m部分4,基本上为珊瑚岩石或砾等密度 比海水大很多的物质,凶此在海面41位苜测得的李 间重力异常比周罔的大;水深深的地方即海底下 部分B,填充的是海水,他的密度比周同高的珊瑚 岩石或砾石等物质的密度小很多,此存海面Bl 位置测得的空问重力异常比周围的小,也就是说 海底地质相同时,水深浅则在海面测量的空间重 异常值就比水深深的域大;水深深则在海面测 的问重力异常值就比水深浅的区域小.当然,… 于海洋重力仪动态测量精度的高低,高…一般海底 面部分A和下一般海底面部分启只有达到一定 的体积时,在测量的重力数据fJj一能反应…来,体 体积的大小,可根据物质的密度和重力仪动态测毋 精度的大小等参数计算来 测量数据反应在空间重力异常等值线图和水深 等值线成果图上,可以很清楚地发现他们的市闷关性; 在空间重力异常立体图和水深成果立体罔二者 的一致性就更加清晰. 收稿日期:2011—03一I7;修回日期:2011—05—30 作者简介:董庆亮(1972一),刃,山东曲阜人,高级T程师,主要从事海 洋测量和数据后处理研究 第4期董庆亮,等利用海洋重力数据和水深数据的相关性剔除粗差 27 见图2,在某海区同时进行海洋重力和水深测 量作业,测得的空间重力数据和水深成果数据以立 体图形的形式显示出来.可以看出,空间重力异常 值比较大的地方(空间重力立体图形中比较高的位 置),水深比较浅(水深成果图形中比较高的位置); 空间重力异常比较小的地方(空间重力立体图形中 比较低的位置),水深比较深(水深成果图形中比较 低的位置).空间重力异常立体图和水深成果立体 图在外观上看十分相似,相对水深成果立体图而言, 由于空间重力异常值不是某一点的具体值,而是某 个小范围内的平均值,因此他的立体图形在外观上 看起伏比较平缓. 图1海底剖面示意罔 水深成果立体图空间重力立体图 图2I司一海区海洋重力和水深数据的相关I生比对图 2.2海洋重力数据与水深数据不相关情况 当海区海底地质相同时,测量的海洋重力数据 与同时测量的水深数据是有一定相关性的,然而当 图1中4,C两部分地质不相同时,测量的海洋重力 数据和水深数据就没有相关性,有时还往往相反,水 深浅时在海面测量的空间重力异常值小,水深深则 在海面测量的空间重力异常值大.比如当C区地 质为石油等轻物资时,那么在41海面测得的空问重 力相对其他区域就小;当B区海底地质为重金属物 资时,那么在B1海面测得的空问重力相对其他区 域就大很多.其实影响海面重力大小的主要因素还 是海底物质的密度,复杂的海底地形只是一个次要 因素.在民用上,也正是利用这个特点可探测海底 矿藏资源. 图3就是在同一海区,同时进行海洋重力和水 深测量测得的数据以立体图形显示的结果,从图中 可以看出,两者差别比较大,根本没有相关性. 水深成果立体图空间重力立体图 图3同一海区海洋重力与水深数据的无相关性比对图 3相关性在处理粗差剔除时的应用情况 3.1参照水深数据来分析重力数据 海洋重力测量的显着特点是测量船受到海浪起 伏,航行速度,机器震动以及海风,海流等扰动因素 的影响,将使重力仪始终处于运动状态.这样,作用 在重力仪弹性系统上的除了重力外,还有许多因船 的运动而引起的扰动力,这些扰动力必须在重力观 测值中予以消除.归纳起来,船载海洋重力测量受 到的扰动影响主要有四个方面:水平加速度,垂直加 速度,交叉耦合效应,厄特弗斯效应的影响?.这 些影响都会造成测量成果数据含有较大的误差,特 别是海况比较恶劣,航速,航向变化较大等情况下, 测量的数据可能是错误的数据??,因此在重力数据 后处理过程中,正确判断数据的正确与否是十分关 键的. 在分析重力数据质量时,可通过重力等值线图 和立体图来查看,对于等值线比较杂乱,密集,立体 图形中变化比较突出的数据,要仔细查看.在这种 情况下,可利用水深数据构建的等值线图和立体图 形来对照查看,当某区域重力数据突然有很大的变 化,航速,航向并没有较大的变化,如果水深数据也 发生了很大的变化,那么可以判断该区域重力数据 是正确的. 图4为某海区空间重力异常等值线图,图中等 值线圈中的数据明显比周围的数据小.一般情况 下,在局部很小的范围内,如果水深没有很大的变 化,重力异常数据出现10reGal的变化是不正常的, 大部分是航速,航向变化较大引起.然而通过测量 值班手薄看,测量这条测线时测量船并未出现避船, 航速航向突变的现象,海况也比较好,查看原始测量 数据的航速,航向也未发现异常,原始重力数据变化 也不是很大,判断该部分数据正确与否比较困难. 海洋测绘第31卷 图4空重力异常等值线图 此时可查看测量的水深数据,看该地方水深是 不是突然变深.如果水深数据变大,那么重力数据 突然变小是可能的,可是通过查看该地方水深数据 发现海底地形比较平坦,并没有大的变化,由此可大 致判断该部分数据错误的可能性比较大.但还必须 在航速航向上寻找问题的原因,通过查看成果数据 的计算航速,航向,两者都现了较大的变化,这说 明定位数据现了问题,在查看原始定位数据时发 现,在两个打标点之间GPS定位数据出现跳点.由 于成果图上示的是打标点的数据,在两个打标点 之间定位数据出现异常存成果图上显示不出来.由 此可判断该部分重力异常成果数据是错误的,必须 删除. 3.2参照重力数据来分析水深数据 水深测量中,当海况比较差或由于其他原因很 容易现丢失信号或假信号的现象,导致测量的水 深数据错误.当某些异常水深数据无法判断正 异常图发现 数据没有明显的变化,由此可以有理由判断水深数 据的错误,需要进行补测处理. 4结束语 在海洋重力数据和水深数据的处理中,在绝大 多数测量海区可以利用他们数据的相关性互相参 照,用来判断部分异常数据的正确与否,以做删除 或保留的决定,可以提高T作的效率和数据的质量. 但由于他们的相关性不是绝对的,因此这种判断数 据正确与否的方法只能作为一个参考,能作为唯 一 的依据 参考文献: [1]黄谟涛,管铮,翟围君,等.海洋重测量理论法 及其应卅[M].北京:海潮ft{版丰十,1997. [2]GJB890A一2008.海洋重力测量[S].北:总装备 部军标版发行部,2008. [3]梁”龙,刘雁春,管铮,等.海洋童测II.Llj磁力测 量[M].北京:测绘出版礼,1996. [4]董庆亮,方兆宝,潘乐,等.EM1002多波束系统换 能器的安装[J].测绘科学与,2008(1):51—53 [5]GB12327—1998.海道测量舰范[s].北京:中闰 版礼,1999. [6]叶久长,刘家伟.海道iJn,0量学[M].北:海潮版 礼,1993. [7]陆仲连.地球重力场理论与方法[MJ.北:解放lJ 版,iq:,1996. [8]陈佩良,刘德秀.重磁方法综合物探【fl的川[J]. 成都理r学院,1997(3):116-l22. [9]节庆亮.海洋重力测量数据仵探测海底资源的应川 『J].测绘时空,2010(4):20—22. [10]黄谟涛,翟罔君,管铮,等.海洋重力场测定技其应 『M].北京:测绘tt}版什,2005. [11]董庆亮,方兆宝,赵培海.多波束水深测量与海洋重晓测 量的综合实施[J].测绘科学【程,2006(4):37—40. [12]董庆亮,棒民勋,周君华,等.多波束测深系统【ll凸【u1 变形地形的分析与处理[J].海洋测绘,201l (1):32—35. (下转第42页) 42海洋测绘第3I卷 法,辅助使用多波束探测技术与侧扫声纳技术测量 底质环境要素特征.在测试项目,技术手段以及底 质数据格式标准等方面均与一般海洋底质测量有所 不同.海洋底质测量专用标准与规范应在充分体现 特殊需求的基础上,明确现场采样与样品处置,室内 测试,数据处理,资料汇交以及底质信息数据库等环 节的技术指标要求,紧密结合国内外底质测量规范标 准的编制原则和新技术指标,使海洋底质测量专用标 准规范具有较好的适用性,可行性和相对稳定性. [2] 参考文献: 高嵩,王伟,刘雁春,等.海道测量底质探测现状与 展单[J].海军大连脱艇学院,2003,26(5):36—40. 工厚祥,拿进杰.海制综合[M].北京:测绘出版 什,1999. [3j [4] [5] [6] [7] [8] l9] [10] InternationalHydrographicBureau.IHOSTANDARDS FORHYDROGRAPHICSURVEYS(S一44).4Edition [S].2000. GB/T12763.8-2007.海洋捌查规范一第8部分:海洋 地质地球物理凋垒[S].J匕京:『{l国标准版礼,2007. “703”专项领导小绀办公室.”703”专项海洋环境查 技术规程[S].2001. 国家海洋局908专项办公室.海洋底质捌企技术规程 [s].北京:海洋出版什,2006. GB12327—1998.海道洲带规范[s].北京:_{l罔标准f+{ 版礼,1999. GB12319—1998.中吲海罔罔式[sj.北京f1罔标准?j 版礼,1999. GB12320—1998.中罔航海罔编绘规范[S].北京:『1I 标准版礼,1999. 十十云艳,周成虎,苏台振,等.海岸带及近海科学数据 集成与共享研究[M].北:海洋…版礼,2005. StudyontheSpecialStandardandSpecificationsforSeabedMaterialsSurvey CUIGao—song’一 , JINShao—hua’ , WANGMo,LIUTao (1.DepartmentofHydrographyandCartography,DalianNavalAcademy,Dalian,Liaoning,116018; 2.SchoolofResourceandEnvironmentEngineering,WuhanUniversityofTechnology,Wuhan,Hubei,430070) Abstract:Thepaperresearchesthecompositionofspecificationsforseabedmaterialssurveyuptothe specialstandard,analysesthejobscompositionandtechniquesfeatureofthespecialseabedmaterialssurvey, discussesthecompositionanddataformatofspecificationsforseabedmateria lssurveyuptothespecialstandard accordingtothemilitaryrequirementanddevelopmenttendencyofseabedmaterialssurvey.Thetechnological methodsandcharacteristicsinthespecialseabedmaterialssurveyisstudied. Keywords:hydrographicsurvey;specificationsforseabedmaterialssurvey;specialstandard;dataformat (上接第28页) MakingUseoftheCorrelationBetweentheOceanGravityData andWaterDepthDatatoRemoveGrossErrorData DONGQing—liang,OUYANGYing—zhong,YANGJian—yu,SHIJie,L UGao—feng (1.91561Troops,Guangzhou,Guangdong,510320; 2.NavalInstituteofHydrographicSurveyingandCha~ing,Tianjin,300061) Abstract:WhentakingSurveyoftheoceangravityandthewaterdepth,therewillbelotsofbiggererror margindataandmistakendatainthesurveybecauseofvariousreasons.Accordingtotheoperationmodeof takingthewaterdepthmeasuringandtheoceangravitysurveyatthesametime,throughtheactualmeasure data,tomakeuseofthecorrelationoftheoceangravitydataandthewaterdepthdata,introducinghowtohandle dataaccordingtothefunctionalmutationoftheoceangravitydataandwaterde pthdatatojudgewhetherthe measuredataareexactlyornot,theneasilytodeletethemistakedataandraisethequantityofthemeasuringdata. Keywords:theoceangravitydata;deepmeasuredata;thedataprocessing;correlation
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