论文摘要
海底地形的构建在海洋监测,海洋资源管理与海洋战略发展中都发挥着重要的作用。随着卫星测高技术与船测海深技术的不断发展,大量高精度的测高重力数据与测深数据也得到不断更新与公布,国际上各机构组织便利用重力海深反演技术,同时融合船测海深数据,发布了各种系列的海底地形模型,如ETOPO1系列、GEBCO系列模型等。目前,大部分学者对于重力海底地形的研究主要集中于使用不同的方法实现不同海域的地形反演,而针对反演方法优化、分析船测海深数据疏密对反演结果的影响以及反演地形精度提升等方面内容的研究较少。本文根据实际船测数据分布特征,通过模拟船测数据疏密分布情况,研究了不同船测海深数据下各反演方法的精度表现,并对Smith and Sandwell提出的SAS法进行了优化。文章最后选择了实验中精度表现最佳的反演方法,对局部海域地形进行了反演。本文的主要研究内容和工作如下:（1）详细阐述了重力导纳相关理论,给出了海底地形与重力异常的关系式,分析了岩石圈对重力异常长波项的影响,并利用均衡模型描述了岩石圈的均衡状态信息,并根据岩石圈与延拓效应对重力异常的影响设计了相应的滤波。（2）利用功率谱密度函数计算了研究海域内重力异常与地形在波数域内的相干性,结果表明在研究海域内重力异常与地形在20km-150km的波段范围内具有较强的相干性,因此将该波段作为SAS法反演中的截断波段。（3）比较了SAS法与重力地质法（GGM）两种海底地形反演方法的差异。并针对地形与重力异常之间的近似线性关系,提出了利用迭代法替代SAS法中系数求解的线性回归法,该方法考虑了二者之间存在的非线性因素,对SAS法进行了优化。实验结果表明,在船测数据密集与稀疏区,优化SAS法皆可对SAS法反演的地形精度进行一定的提升。（4）研究了在同一区域内船测海深数据疏密差异对SAS法、重力地质法和优化SAS法三种反演方法地形反演结果的影响。实验结果表明,在船测数据密集区,GGM法计算的初步模型（未融合与船测海深偏差值）和最终模型（融合船测海深偏差值）经船测数据检核精度分别可达59.565m与37.326m,皆优于其他两种方法结果。在船测数据稀疏区,GGM法获取的地形结果依然最优,但三种方法获取的模型精度整体都有所下降。本文通过融合GEBCO2014模型数据,对船测数据稀疏区地形反演结果进行了一定的改善。实验过程中SAS法较GGM法计算速度快,因而适合大区域海底地形快速获取,而GGM法精度较高,更适合用于局部高精度地形的反演。（5）选取了GGM法,对局部海域的地形进行了反演,获取的初步模型与最终模型精度分别可达91.808m与80.780m,相对误差小于5%的船测检核点数量高达98.37%,模型精度优于ETOPO1模型、GEBCO2014模型与格网化船测海深与模型海深融合数据。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 陈柏含
导师: 文汉江
关键词: 海底地形反演,重力异常,船测海深数据,滤波,相干性,方法优化,精度提升
来源: 中国测绘科学研究院
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 自然地理学和测绘学
单位: 中国测绘科学研究院
分类号: P229.1
总页数: 83
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