0 引言

南海海域磁测数据处理工作难度较大，主要体现为日变改正效果不佳，从而导致处理后数据精度超出规范标准，因此有必要找寻合适的方法改进日变改正效果。在海洋调查规范中，要求地磁日变站有效控制半径为300-500 km。野外测量时，若工区远离陆地台站，往往会选择在施工时投放海底日变站进行控制，但受到诸多因素影响，经常出现无法投放或投放位置不佳以及投放后无法成功回收数据等现象，直接影响日变改正效果。对此国内多位学者提出多站日变改正值计算方法，单汝俭等 (1990)提出3种局部地区地磁日变的拟合方法，分别为二维多项式最小二乘拟合法、时空拟合法和线性内插法；边刚等 (2009)采用多个地磁台站数据，分析加权平均法和函数拟合法在海洋磁测中的应用，其忽略经度效应影响，采用纬度方向的距离来计算某点的日变改正值；卞光浪等 (2010)提出基于纬差加权法的海洋磁力测量多站地磁日变改正值计算，摆脱距离上的相对关系，将日变数据差异只建立在纬度差关系上，文中通过计算沿岸几个日变站数据，证实该方法较距离加权法效果更好。

本文选取南海某工区实测磁力数据进行分析，因陆地台站距离较远，海底日变站投放位置不合适，导致单一台站数据日变改正效果欠佳，由此选择纬差加权法，结合多台站数据，推算工区内某纬度处日变数据，并根据改正后交点差分布进行分区块改正，数据精度得到改善。

1 野外施工

南海某工区位于8°-12°N，主测线布设方向为西北-东南，联络测线均垂直于主测线，采集时间为2013年10月4日-11月1日及2014年4月27日-5月21日，使用G-882SX铯光泵磁力仪进行采集，2013年度野外采集时未投放海底日变站，2014年度在工区北端 (11.8°N) 投放Sentinel地磁日变站1台，投放深度约1 000 m，并成功回收数据。

2 日变改正处理

将野外采集到的原始磁测数据进行整理，并按照规范 (GB/T13909-1992) 依次进行缆长改正、正常地磁场改正及船磁影响改正，最后进行日变改正。

2.1 单一台站改正结果

图 1展示南海周边几个可获得地磁数据 (均由国际地磁台网中心网站获取) 的陆地台站位置。

海底日变站和越南DLT地磁台所处纬度相近，均位于工区北端，而海底日变站更靠近工区，且投放深度较浅，信号保真度较高，故适宜用来做日变改正的数据为海底日变，其次可采用越南DLT台数据，其他台站距工区较远，不做考虑。因此，选用海底日变站和越南DLT地磁台数据，对2013年和2014年度地磁数据进行日变改正及调差处理，结果见表 1。

从表 1可见，改正后海底日变数据精度优于越南DLT台数据改正结果，但二者改正后交点差最大值均偏大，将2个台站数据日变改正后交点差展布于测线上，可以看到，全区海底日变改正后交点差略小于DLT台改正后结果，8°-10°N区域内交点差普遍大于10°-12°N区域内的交点差，且交点差超过20 nT的点均处于8°-10°N区域。造成该现象的原因是，地磁台控制范围有限，2个台地磁数据均无法使工区南部 (8°-10°N区域) 的测线日变改正达到好的效果，从而影响数据精度。由此考虑利用纬差加权法推算工区内某一纬度处日变数据，并考察日变改正效果。

2.2 纬差加权法分析

纬差加权法公式 (卞光浪等，2010) 为

$\Delta T\left( {\varphi ,\lambda ,t} \right) = \frac{{\varphi _A^k\Delta {\varphi _{BP}}\Delta {T_1}\left( {0,0,t} \right) + \varphi _B^k\Delta {\varphi _{AP}}\Delta {T_2}\left( {{\varphi _0},{\lambda _0},t} \right)}}{{\varphi _A^k\Delta {\varphi _{BP}} + \varphi _B^k\Delta {\varphi _{AP}}}}$

(1)

式中，A站地磁日变改正值为ΔT₁(0, 0, t)，B站地磁日变改正值为ΔT₂(φ₀, λ₀, t)，测点P的地磁日变改正值为ΔT(φ, λ, t)，φ和λ分别为测点的纬度和经度。

需使用2个地磁台作为基台站，推算9°N位置处的日变数据。越南DLT台距离工区较近，故选择其作为推算基台站之一，其他陆地台站中越南PHU台经度与之相差最小，且该站日变数据可覆盖整个测量期，故选择该站作为另一个推算基台站。

因文献中对该方法只做了内插计算时的效果验证，而此处做外推计算，所得数据可靠性需要验证。因不同位置的地磁数据依纬度不同具有一定相关性 (解田明等，2004；张秀霞等，2008；张向宇等，2016)，故选择与上述台站组合相对位置近似的另一组台站，即武汉地磁台、邕宁地磁台和琼中地磁台数据进行验证。选取3个台站2010年8月1日至8月15日的日变数据，以武汉地磁台和邕宁地磁台作为基台站，代入公式 (1)，推算19°N处的日变数据，与琼中地磁台数据做对比，计算2组数据偏差，偏差最大值为21.68 nT，偏差均值为2.65 nT，将部分琼中地磁台数据、推算日变数据及两者差值进行归一化 (统一到以零为基值) 后成图显示，结果见图 2。由图 2可见，2条日变曲线的拟合程度较好，两者偏差较大部分多集中在磁扰处，而磁扰发生时带有很多噪音，进而引起误差，但可以通过其他方式进行压制，可见利用纬差加权法在此情况下进行外推计算具有一定可靠性，地磁数据可以使用。因此，选用越南DLT台和PHU台数据，应用纬差加权法推算9°N处日变数据的方法是可行的。

用纬差加权法推算得到9°N处日变数据，对2013年和2014年度磁测数据分别进行日变改正，结果见表 2。

由表 2可知，改正后交点差最大值较表 1中单一台站日变站变小，但调差后交点均方根差值较大，将各交点差展布于测线上，可看到8°-10°N区域中的交点差较海底日变改正后数据有一定幅度地减小，但10°-12°区域中的交点差却比海底日变改正后数据，为了清晰地看到这一现象，选取2014年度部分交点差进行列表展示，见表 3。

2.3 分区日变改正

根据测线上交点差分布特点，对2014年度测线以10°N为界，10°-12°N区域内测线用海底日变数据改正，8°-10°N区域内测线用推算日变数据改正，对2013年度测线调整为以11°N为界做分区改正，最终改正方案见图 3，图中a区域为2013年度测线，利用越南DLT台数据做改正；b区域为2013年度测线，利用推算日变数据做改正；c区域为2014年度测线，利用推算日变数据做改正；d区域为2014年度测线，利用海底日变数据做改正。跨区域测线均不做分段改正，日变改正后结果见表 4。

由表 4可见，采用分区改正后数据，调差前交点差较大，由不同台站日变数据所用改正基值不一致导致，该偏差为系统差，可以通过系统差调整方法去除，不影响数据精度。比较表 1、表 2和表 4中不同日变数据改正后结果，发现分区改正后数据精度较单一台站日变数据改正结果提升，效果比较明显。

3 结束语

利用单一陆地台站数据对南海某工区磁测数据做日变改正时效果欠佳，针对此类问题，引进纬差加权法，推算工区内某纬度处日变数据，并根据改正后测线交点差分布情况，分区采用不同日变数据改正，使处理后的磁测数据精度较单一台站数据改正结果有一定程度地提升。

文中采用已有纬差加权法进行日变数据推算，摆脱了原有方法的局限，将其扩展到外推计算中去，并通过1组陆地台站数据的比对，证实了外推计算的可靠性。通过分析改正后交点差的分布情况，引入分区使用不同日变数据改正的想法，是一次有意义的尝试。

对于南海不同工区，在日变改正中遇到的问题不尽相同，解决方法需要根据实际情况不断调整，对于本文涉及的工区，采用纬差加权法外推结合分区改正方法取得了一定效果，但仍存在提升空间，希望在今后工作中加以改进。