陈鼎新， 刘代志， 曾小牛， 孟亮， 杨晓君

火箭军工程大学907教研室， 西安　710025

时空Kriging算法在区域地磁场插值中的应用及改进

陈鼎新， 刘代志*， 曾小牛， 孟亮， 杨晓君

火箭军工程大学907教研室， 西安710025

摘要本文以区域地磁场为应用背景，研究了时间域信息对地磁场插值效果的影响.用时空Kriging算法进行插值时，在时空Kriging变差函数的拟合过程中，将角度信息引入向量距离，定义了新的向量距离形式，提出了改进的时空Kriging算法，并对权重的选取进行讨论.对经度87.2°E—126.6°E，纬度19.0°N—49.6°N范围内的32个台站时均值地磁场数据进行插值实验.在添加了时间信息之后，插值结果在兼顾经度方向和纬度方向变化的同时，边值问题也得以缓解，明显优于传统方法.交叉验证结果表明，随着时间域信息和向量角度的加入，Kriging算法的性能得到改进，地磁场的插值精度依次提高.对比实验中，改进Kriging算法的精度最高、性能最稳定，MAE集中在1 nT左右，MSE集中在[0,5]的范围内.

关键词地磁场； Kriging； 时空Kriging； 变差函数； 向量角度

1引言

地磁场由95%的主磁场和5%的变化场组成，其中，主磁场由液态地核的磁流体发电机效应和地壳的磁性物质产生，变化场受太阳活动、地球自转、公转等因素影响，变化过程具有时间的连续性(徐文耀，2003).地磁场研究在空间天气预报、地磁导航等领域有着重要应用(徐文耀，2009；袁杨辉，2012).目前，描述全球尺度地磁场的模型有GMM、WMM和CM4等，但这些模型的精度都不高(例如，CM4的时间精度最高为6小时)，在局地分析、地磁实时导航等领域不能满足要求(刘代志等，2005；……