航空磁力测量技术,具有测量效率高、获取信息量大、不受地形地貌限制、覆盖面宽
等优点,是快速经济地获取精度高、均匀分布地球磁场数据最有效、最快捷的技术手段
[1-
5]
。
地球磁场是由地球内部的磁性岩石以及分布在地球内部和外部的电流体系所产生的各
种磁场成分叠加而成的三维矢量物理场
[6-11]
,因此,绝对稳定的地磁场是不存在的,测量中
能够做到的是从观测量中分离并移除外部变化部分,得到似稳态磁场。需改正的变化量主
要由太阳对外层大气的电离作用及地球的自转运动引起,总体而言具有日周期特性,此即
地磁日变改正
[12-14]
。
目前,地磁日变改正最有效的技术途径是在航空磁力测量试验区设置地磁日变站,实
时测量地球磁场的变化,通过对日变观测数据处理,计算日变改正,这种方法精度很高,
结果可靠。但是,对于高山、冰川、原始森林、荒漠、沼泽、湖泊、陆海交界等人员和车
辆难以到达的试验区,要在这些地方设置地磁日变站,其难度可想而知。因此,为了解决
这一问题,就需要采用地磁日变数据确定方法,利用试验区周边已知地磁台站或架设的地
磁日变站的测量数据,对试验区内某点的地磁值进行估计,获得地磁日变改正数据,即建
立虚拟地磁日变站,从而实现对航空磁力测量数据进行日变改正的目的。
传统中经常使用的地磁日变数据确定方法有直接平均法、加权平均法和函数拟合法等
[14-16]
,在加权平均法中,反距离加权平均法
[14]
以每个台站与待求点之间距离倒数的 k 次方
来定权,与空间变化密切相关,同时由于该方法计算量小,具有较好的精度,因此,在地
磁日变数据确定中的应用最为普遍。另外,卞光浪等
[15]
提出以台站间纬度差来定权的地磁
日变数据确定方法。
根据中国陆地各个区域实测的磁力数据可知,磁力数据与测点所处位置的纬度值关系
密切,而与经度值的关系较小。因此,反距离加权平均法采用已知台站和待求点之间距离
倒数的 k 次方来定权,相当于将纬度和经度方向的影响综合考虑,从而降低了纬度方向的
变化对于磁力数据的影响,另外又加大了经度方向的权重;利用已知台站和待求点之间纬
度差倒数的 k 次方来定权,则直接忽略了经度方向变化对于磁力数据的影响,也是不全面
的。故直接采用距离或纬度差倒数的 k 次方来定权是不合理的,需要研究新的定权方法。
基于上述考虑,受杨元喜院士“双因子定权”思想的启发
[17]
,本文提出了顾及纬度方向
和经度方向影响的双因子定权方法,即在地磁日变数据确定的定权过程中分别考虑地磁台
站的纬度方向与经度方向在权值中的影响,进而获得待求点的地磁日变数据。为了验证本
文所提定权方法的有效性,以传统使用的距离定权法和纬度差定权法作为对比。
1. 传统定权方法
1.1 反距离加权平均法
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