本发明涉及地球磁场测量，尤其涉及一种基于高精度磁测的全球岩石圈磁场模型建模及计算方法。
背景技术：
1、岩石圈磁场表征了起源于地球岩石圈特别是地壳磁场信息，在地球科学、资源与能源勘查、无源导航、制导以及军事国防等多个领域具有重要研究价值。岩石圈磁场模型是对地球岩石圈磁场的一种数学表达，高斯球谐分析方法是目前唯一完备表达全球岩石圈磁场模型的数学方法。
2、通过近一个世纪的航空磁测、海洋磁测数据采集与处理、数据收集与整理，并融合卫星磁测数据，相继汇编了国家尺度、洲际尺度和全球尺度的岩石圈磁场数据集，即全球磁异常网格，并构建了以地壳磁场模型ngdc-720为代表的全球岩石圈磁场模型。建立的地壳磁场模型ngdc-720、地壳磁场模型emm2017等全球岩石圈磁场模型，均采用高斯球谐模型，以参考地球半径为6371.2km的高斯球谐系数形式给出标准形式的地磁模型，目前球谐系数展开阶次最高达1050阶。尽管如此，全球岩石圈磁场模型的理论空间分辨最好仅能达到40km，因此实际全球岩石圈磁场模型的精度仍然偏低。
技术实现思路
1、本发明提供一种基于高精度磁测的全球岩石圈磁场模型建模及计算方法，其主要目的在于解决全球岩石圈磁场模型难以通过最新获取的高精度航空磁测、海洋磁测数据进行快速更新或精化的问题。
2、第一方面，本发明实施例提供一种基于高精度磁测的全球岩石圈磁场模型建模及计算方法，包括：
3、s1，基于待精化的全球岩石圈磁场模型的初始高斯球谐系数，计算距离参考地球预设高度、且波长小于330km(对应120阶以上的高斯球谐系数)的岩石圈磁场模型对应的全球标量磁位网格；
4、s2，基于航空磁测数据、海洋磁测数据，根据目标区正常地磁场矢量方向计算得到局部标量磁位；
5、s3，通过所述全球标量磁位网格控制所述局部标量磁位的水平，将所述局部标量磁位的网格拼接至所述全球标量磁位网格，实现对待精化的全球岩石圈磁场模型的标量磁位的更新；
6、s4，基于更新后的全球岩石圈磁场模型的标量磁位进行数值建模，求解得到优化后的高斯球谐系数；
7、s5，利用卫星磁测构建的全球岩石圈磁场模型16至120阶的高斯球谐系数替换优化后的16至120阶高斯球谐系数，合成最终的全波段岩石圈磁场模型，以基于所述全波段岩石圈磁场模型计算所述目标区的岩石圈磁场。
8、进一步地，所述步骤s2包括：
9、s21，对所述航空磁测数据和所述海洋磁测数据进行正常地磁场改正、磁日变改正、调平处理，并进行网格化形成投影坐标系下的磁测网格，所述磁测网格不大于所述全球标量磁位网格中的网格间距；
10、s22，通过频率延拓算子，将所述磁测网格归算至全球标量磁位网格所在高度；
11、s23，对归算后的磁测网格进行滤波，去除波长大于330km的部分；
12、s24，对滤波后的磁测网格和所述目标区正常地磁场矢量方向，进行迭代求解，得到所述局部标量磁位。
13、进一步地，所述步骤s24包括：
14、先根据滤波后的磁测网格计算初始标量磁位，再根据所述初始标量磁位和所述目标区正常磁场矢量方向，反算得到磁测网格；
15、基于滤波后的磁测网格和反算得到的磁测网格之间的差值，若所述差值大于设定阈值(例如5nt)，则对所述初始标量磁位进行修正，重复上述步骤，直到修正后的差值小于设定阈值，将修正后的标量磁位作为所述局部标量磁位；
16、若所述差值不大于设定阈值，则将所述初始标量磁位作为所述局部标量磁位。
17、进一步地，所述步骤s3包括：
18、s31，量化所述全球标量磁位网格和所述局部标量磁位的网格重叠区域的数值差异，并通过低阶多项式拟合所述全球标量磁位网格和所述局部标量磁位的标量磁位差异；
19、s32，通过拟合的标量磁位差异对所述局部标量磁位的网格进行调整，使得调整后的所述局部标量磁位的网格与所述全球标量磁位网格的背景趋势相一致；
20、s33，对调整后的局部标量磁位网格进行重新采样，以适应所述全球标量磁位网格的规格；
21、s34，将重采样后的局部标量磁位的网格用加权的方式拼接至所述全球标量磁位网格。
22、进一步地，所述步骤s34通过如下公式实现：
23、v＝w·vglobe+(1-w)·vlocal；
24、其中，v表示标量磁位数值，下标globle表示所述全球标量磁位网格，下标local表示所述局部标量磁位网格，w是权重，按距重叠网格点距离从1至0变化。
25、进一步地，所述步骤s4包括：
26、基于数值积分，对更新后的全球岩石圈磁场模型的标量磁位进行数值建模，得到中间高斯球谐系数；
27、对所述中间高斯球谐系数进行转换和延拓，得到优化后的高斯球谐系数。
28、进一步地，所述参考全球岩石圈磁场模型为所述待精化的全球岩石圈磁场模型，或，利用卫星磁测建模得到的全球岩石圈磁场模型。
29、第二方面，本发明实施例提供一种高精度磁测的全球岩石圈磁场模型的岩石圈磁场建模系统，包括：
30、初始模块，用于基于待精化的全球岩石圈磁场模型的初始高斯球谐系数，计算距离参考地球预设高度、且波长小于330km(对应120阶以上的高斯球谐系数)的岩石圈磁场模型对应的全球标量磁位网格；
31、局部模块，用于基于航空磁测数据、海洋磁测数据，根据目标区正常磁场矢量方向计算得到局部标量磁位；
32、更新模块，用于通过所述全球标量磁位网格控制所述局部标量磁位的水平，将所述局部标量磁位的网格拼接至所述全球标量磁位网格，实现对待精化的全球岩石圈磁场模型标量磁位的更新；
33、建模模块，用于基于更新后的全球岩石圈磁场模型的标量磁位进行数值建模，求解得到优化后的高斯球谐系数；
34、合成模块，用于利用卫星磁测构建的全球岩石圈磁场模型16至120阶的高斯球谐系数替换优化后的16至120阶高斯球谐系数，合成最终的全波段岩石圈磁场模型，以基于所述全波段岩石圈磁场模型计算所述目标区的岩石圈磁场。
35、第三方面，本发明实施例提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种高精度磁测的全球岩石圈磁场模型建模及的岩石圈磁场计算方法的步骤。
36、第四方面，本发明实施例提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述一种基于高精度磁测的全球岩石圈磁场模型建模及计算方法的步骤。
37、本发明提出的一种基于高精度磁测的全球岩石圈磁场模型建模及计算方法，只需对参考全球岩石圈磁场模型中的低精度区域120阶以上对应的标量磁位网格进行替换，替换部分的标量磁位由高精度航空磁测、海洋磁测数据确定，采用网格拼接的方法实现对全球岩石圈磁场的标量磁位网格更新，进而用高精度数值积分算法直接计算对应的高斯球谐系数。本发明避免对全球尺度的岩石圈磁场数据集重新整编、重新建模，实现高效数据融合，极大缩短了岩石圈磁场模型高斯球谐系数更新周期。该方法计算效率快，采用积分法代替最小二乘迭代求解，可在以较短的时间完成对全球岩石圈磁场模型更新或精化。同时，由于计算效率高，当磁测数据精度足够高时，可将全球岩石圈磁场模型的球谐系数阶次提升至10000阶以上。
1.一种基于高精度磁测的全球岩石圈磁场模型建模及计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于高精度磁测的全球岩石圈磁场模型建模及计算方法，其特征在于，所述步骤s2包括：
3.根据权利要求2所述的基于高精度磁测的全球岩石圈磁场模型建模及计算方法，其特征在于，所述步骤s24包括：
4.根据权利要求1所述的基于高精度磁测的全球岩石圈磁场模型建模及计算方法，其特征在于，所述步骤s3包括：
5.根据权利要求4所述的基于高精度磁测的全球岩石圈磁场模型建模及计算方法，其特征在于，所述步骤s34通过如下公式实现：
6.根据权利要求1所述的基于高精度磁测的全球岩石圈磁场模型建模及计算方法，其特征在于，所述步骤s4包括：
7.根据权利要求1所述的基于高精度磁测的全球岩石圈磁场模型建模及计算方法，其特征在于，所述参考全球岩石圈磁场模型为所述待精化的全球岩石圈磁场模型，或，利用卫星磁测建模得到的全球岩石圈磁场模型。
8.一种基于高精度磁测的全球岩石圈磁场模型建模及计算系统，其特征在于，包括：
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任一项所述基于高精度磁测的全球岩石圈磁场模型建模及计算方法的步骤。
10.一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述基于高精度磁测的全球岩石圈磁场模型建模及计算方法的步骤。
