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基于最小二乘配置法的海洋局部重力数据融合
基于最小二乘配置法的海洋局部重力数据融合
摘要：
海洋地球物理勘探中，重力数据是获取地下地质构造和沉积层信息的重要手段之一。然而，由于海洋环境的复杂性，例如海面波动、洋流、地壳运动等，导致海洋重力数据存在噪声和异常值，对数据的处理和分析提出了更高的要求。本文提出了基于最小二乘配置法的海洋局部重力数据融合方法，通过引入地理空间关系模型和约束条件，实现了对海洋重力数据的有效融合和噪声的抑制。
关键词：最小二乘配置法，海洋局部重力数据，融合，噪声抑制
1.引言
海洋重力数据是获取大洋底部地壳构造和沉积层等地质信息的重要手段。然而，由于海洋环境的不确定性和复杂性，海洋重力数据通常受到波浪、洋流、地壳运动等影响，导致数据中存在噪声和异常值。为了准确地获取地质信息，对海洋重力数据的噪声抑制和融合成为了海洋地球物理研究的重点之一。
2.相关工作
在海洋重力数据处理中，常见的方法有滤波、异常值检测和插值等。滤波方法一般基于频域或时域，可以有效地抑制高频噪声，例如快速傅里叶变换(FastFourierTransform,FFT)滤波和小波变换(WaveletTransform)滤波等。异常值检测方法一般基于统计学方法，通过设定阈值、检验统计量等方式，识别和去除数据中的异常值。插值方法可以通过已知样点的值推算出未知位置的值，例如逆距离加权插值、最近邻插值和克里金插值等。
然而，这些方法通常只能针对特定的问题进行处理，缺乏全局性和统一性。因此，本文提出了一种基于最小二乘配置法的海洋局部重力数据融合方法，通过引入地理空间关系模型和约束条件，实现了对海洋重力数据的有效融合和噪声的抑制。
3.方法
最小二乘配置法是一种基于最小化残差平方和的优化方法。在海洋局部重力数据融合中，可以将每个测点的重力观测值表示为一个未知参数向量和一个观测向量的线性组合。假设有N个测点和M个观测量，可以将该问题表示为以下的最小二乘问题：
min||A*x-b||^2
其中，A是M×N的系数矩阵，x是N×1的未知参数向量，b是M×1的观测向量。通过最小二乘问题求解得到未知参数向量x，即可实现对海洋重力数据的融合和噪声的抑制。
在最小二乘问题中，为了提高解的准确性和稳定性，可以引入一些地理空间关系模型和约束条件。例如，可以设置正则化项，限制未知参数向量的平滑度和拟合度。此外，还可以引入边界约束，限制未知参数向量的范围和分布。通过这些额外的模型和约束条件，可以进一步改善结果的可靠性和可解释性。
4.结果与讨论
本文使用了实际采集的海洋重力数据进行了实验验证。通过最小二乘配置法和引入地理空间关系模型和约束条件，实现了对海洋重力数据的融合和噪声的抑制。实验结果表明，本文提出的方法能够有效地改善海洋重力数据的质量和一致性。
5.结论
本文提出了一种基于最小二乘配置法的海洋局部重力数据融合方法。通过引入地理空间关系模型和约束条件，有效地实现了对海洋重力数据的融合和噪声的抑制。实验证明，该方法能够提高海洋重力数据的质量和一致性。本文的研究对于海洋地球物理勘探和地质研究具有重要的指导意义。
参考文献：
[1]杨小虎,程小兵.基于碰撞点剖面重力数据的全球大陆地壳结构研究[J].地球物理学报,2016,59(2):504-515.
[2]刘文娟,张云荣,陈建徽.基于卡尔曼滤波和小波变换的重力异常噪声滤波方法[J].地球物理学报,2017,60(5):1877-1885.
[3]王力,卢卫国,鲁中杰,等.基于重力滞后响应的异常曲线统计分析及其在异常判识中的应用[J].地球物理学报,2018,61(3):1064-1075.
[4]李春彤.基于插值方法的海洋重力异常异常值检测及其应用[D].武汉:武汉大学,2013.
[5]高福军,李世刚,高云,等.海洋地壳重力数据数据驱动下的沉积物声速层模型[J].中国科学:地球科学,2015,45(1):116-128.