关于勒让德函数的一组特殊定积分递推公式

根据勒让德函数理论的基本递推公式和基本性质,详细推导了在重力梯度调和分析中出现的一组特殊定积分的递推公式;并且指出,这组递推公式对于物理大地测量的调和分析理论也具有一定的价值.     

关于勒让德函数一组特殊定积分递推公式

根据勒让德函数理论的基本递推公式和基本性质,详细推导了在重力梯度调和分析中出现的一组特殊定积分的递推公式;并且指出,这组递推公式对于物理大地测的调和分析理论也具有一定的价值。     

勒让德函数数值积分方法的改进

在分析已有的关于缔合勒让德函数数值积分的基础上,在数值积分上下限不确定(不是通常的±1)的情况下提出一种新的递推方法,计算结果表明新的方法既可以减少数值计算的递推过程,快速地得到计算结果,又可以节省计算机的内存。该方法可以广泛应用于需要进行勒让德函数数值积分的各个方面。     

超高阶重力场模型的研究与实现

超高阶重力场模型的提出使大地水准面差距的计算结果越来越精确。本文主要介绍了采用重力场模型计算大地水准面差距的算法,采用标准向前列递推法求解缔合勒让德函数值,增大勒让德函数前三项,避免产生超高阶递推过程的不稳定现象。结果表明:增大勒让德函数前三项能稳定递推至2 700阶,验证了大地水准面差距验证算法、软件的正确性与可行性。     

多种超高阶次缔合勒让德函数计算方法的比较

扩展高阶和超高阶重力场模型的构制与应用的数值稳定性取决于超高阶次缔合勒让德函数的计算方法.文中详细介绍了现有的多种缔合勒让德函数的递推计算方法:标准前向列推法、标准前向行推法、跨阶次递推法和Belikov列推法.从计算速度、计算精度和计算溢出问题3个角度分析比较了阶次高至2 160阶的各种方法的优劣.通过数值试验证明,Belikov列推法和跨阶次递推法是计算超高阶次缔合勒让德函数较优的方法,而其他几种方法不能用于超高阶次缔合勒让德函数的计算.文中结论为超高阶次球谐综合与球谐分析的数值计算提供了可靠的依据.     

多种超高阶次缔合勒让德函数计算方法的比较

扩展高阶和超高阶重力场模型的构制与应用的数值稳定性取决于超高阶次缔合勒让德函数的计算方法。文中详细介绍了现有的多种缔合勒让德函数的递推计算方法:标准前向列推法、标准前向行推法、跨阶次递推法和Belikov列推法。从计算速度、计算精度和计算溢出问题3个角度分析比较了阶次高至2 160阶的各种方法的优劣。通过数值试验证明,Belikov列推法和跨阶次递推法是计算超高阶次缔合勒让德函数较优的方法,而其他几种方法不能用于超高阶次缔合勒让德函数的计算。文中结论为超高阶次球谐综合与球谐分析的数值计算提供了可靠的依据。     

采用Belikov列推和跨阶次递推方法计算超高阶缔合勒让德函数

超高阶球谐重力场模型的精确构制与快速计算取决于缔合勒让德函数的计算方法。在前人研究的基础上,文中对适合超高阶缔合勒让德函数计算的Belikov列推和跨阶次递推方法进行介绍,为验证精度,通过两种途径对计算结果进行检验,并比较其计算速度。结果表明,采用两种算法得到的每个勒让德函数的绝对精度均优于10-12,在低阶,跨阶次递推方法的计算用时大约是Belikov列推法的2倍,随着阶数的升高,跨阶次递推算法表现出明显的速度优势。     

根据地球重力场模型计算网格剩余垂线偏差

本文介绍一种根据重力场模型计算网格剩余垂线偏差的方法，导出了一组计算完全正规化连带勒让德函数积分的实用公式，经卫星测高数据处理的实际应用，证明这种方法是有效的。     

引力场梯度张量的非奇异公式推导

传统的引力场梯度计算公式在两极附近存在奇异性,需要换用其他的非奇异计算公式。从奇异性产生的原因入手,并结合勒让德函数的有关性质,推导了一组新的计算公式。实际计算验证了该公式的正确性和有效性。     

超高阶地球重力场参数快速赋值与实现

随着地球重力场模型逐渐向超高阶次发展,如何利用超高阶重力场模型快速、精确地计算地球重力场参数成为重要问题.文章给出了利用位系数计算地球外部空间任意点位处重力场参数的数学模型和详细算法,采用比例因子法实现2190阶次缔合勒让德函数的稳定递推计算;并基于VS2008平台开发了重力场参数快速赋值软件.最后利用EGM2008重力场模型和实测GPS水准数据验证了算法、软件的可靠性与效率.     

广义球谐函数定积分计算方法的改进

运用球谐函数定积分的基本递推公式，推导了在重力场球谐综合与球谐分析中出现的广义球谐函数定积分的计算公式；给出了其适用于超高阶次的改良型递推公式。数值试验表明，该改良公式具有较高的计算精度和计算速度，解决了超高阶次广义球谐函数定积分计算的溢出问题，拓展了这类定积分的计算公式。他们的数值实现为利用位模型计算高分辨率扰动重力场元格网平均值、重力场球谐综合分析等奠定了基础。     

一类球谐函数与三角函数乘积积分的计算

本文根据球谐函数的跨次递推公式和三角函数的性质,详细推导了在重力梯度调和分析中出现的一类球谐函数积分的跨次递推公式和递推初始值的计算公式。数值试验表明,球谐函数跨次递推算法具有快速、稳定的优点。该类积分的跨次递推实现,为卫星重力梯度调和分析奠定了算法基础。     

扰动重力梯度的球冠谐分析建模

从球冠谐理论出发,详细推导了球冠坐标系下扰动重力梯度的无奇异性计算公式。基于Tikhonov正则化方法,利用GOCE卫星实际观测数据解算局部重力场球冠谐模型。数值计算表明,基于扰动重力梯度的球冠谐分析建模方法能够有效地恢复局部重力场中的短波信号,与GO_CONS_GCF_2_DIR_R5模型的差异在±0.3×10~(-5) m/s~2水平。     

Fourier transform summation of Legendre series and D-functions

The relation between D- and d-functions, spherical harmonic functions and Legendre functions is reviewed. Dmatrices and irreducible representations of the rotation group O(3) and SU(2) group are briefly reviewed. Two new recursive methods for calculations of D-matrices are presented. Legendre functions are evaluated as part of this scheme. Vector spherical harmonics in the form af generalized spherical harmonics are also included as well as derivatives of the spherical harmonics. The special dmatrices evaluated for argument equal to/2 offer a simple method of calculating the Fourier coefficients of Legendre functions, derivatives of Legendre functions and vector spherical harmonics. Summation of a Legendre series or a full synthesis on the unit sphere of a field can then be performed by transforming the spherical harmonic coefficients to Fourier coefficients and making the summation by an inverse FFT (Fast Fourier Transform). The procedure is general and can also be applied to evaluate derivatives of a field and components of vector and tensor fields.     

复数矢量球谐函数在形变场中的应用

研究了复知球函数的理论性质,给出了一般向量场的复数矢量球函数表达及其有关公式。对潮汐形变位移和形状进行了讨论。     

椭球谐和球谐系数之间一个简单的转换关系

本文推导的椭球谐系数和球谐系数相互之间转换关系的核心思想是在ε~2量级下利用Legendre函数的正交性,从球谐系数求解的积分表示出发,将积分中的椭球坐标变量与球坐标变量相互转换,从而得出椭球谐系数与球谐系数之间的转换关系。本文导出的转换关系有以下优点:①对于第二类Legendre函数的计算采用Laurent级数表示,使计算第二类Legendre函数更为简单;②保留了ε~2量级下,导出的转换关系相比文献[2]的形式更简单,满足物理大地测量边值问题线性化的要求;③顾及了余纬和归化余纬的区别。     

Predictor stabilisation of reduction formulae for observations of heavily-damped simple harmonic motions

The paper summarises attempts which have been made to derive general, simple and stable formulae of adequate precision for the reduction of observations to the extremal positions of oscillations which are simple harmonic or near-simple harmonic. A fallacy in the thirty-five year old Schuler Mean is pointed out and general formulae are offered for the reduction of observations for any constant damping, within the range0<f≤1.     

On the computation and approximation of ultra-high-degree spherical harmonic series

Spherical harmonic series, commonly used to represent the Earth’s gravitational field, are now routinely expanded to ultra-high degree (> 2,000), where the computations of the associated Legendre functions exhibit extremely large ranges (thousands of orders) of magnitudes with varying latitude. We show that in the degree-and-order domain, (ℓ,m), of these functions (with full ortho-normalization), their rather stable oscillatory behavior is distinctly separated from a region of very strong attenuation by a simple linear relationship: , where θ is the polar angle. Derivatives and integrals of associated Legendre functions have these same characteristics. This leads to an operational approach to the computation of spherical harmonic series, including derivatives and integrals of such series, that neglects the numerically insignificant functions on the basis of the above empirical relationship and obviates any concern about their broad range of magnitudes in the recursion formulas that are used to compute them. Tests with a simulated gravitational field show that the errors in so doing can be made less than the data noise at all latitudes and up to expansion degree of at least 10,800. Neglecting numerically insignificant terms in the spherical harmonic series also offers a computational savings of at least one third.