基于Clenshaw求和法的重力场元计算

重力场计算中,经常需要计算以有限阶球谐级数表示的重力场元。常规计算中除需存储(N 1)^2个系数值外,还需迭代计算出(N 2)(N 1)／2个完全正常化勒让德函数值。Clenshaw求和法不需要计算单个球谐函数值而直接计算级数和,因而计算速度上有所提高。总结了球谐函数的零阶导数级数和,并推导了一阶导数级数和。通过数值试验,对于任意点的重力场元,使用C1enshaw求和法计算零阶导数球谐函数和比常规方法节省一半的时间,一阶导数球谐函数之和的计算速度提高幅度不大,并分析了其中的原因。     

功率谱密度函数的构建及在重力场元计算中的应用

应用输入输出法逼近局部重力场的关键在于构建有效反映局部重力场特征的功率谱密度函数模型、利用"间接法",基于Moritz协方差模型、Tscherning/Rapp协方差模型和Moritz两分量模型分别构建对应的功率谱密度函数模型,并采用非线性最小二乘法在EGM2008模型的基础上拟合了模型系数。拟合结果表明:在2倍相关长度的相关距离内,Moritz两分量模型求得的理论协方差值与经验协方差值的符合度最好。设计了以EGM2008模型重力异常为基础数据,计算大地水准面高的仿真实验。结果表明:三种模型中,Moritz两分量模型的计算结果精度最高,同传统Stokes方法的计算结果精度相当,与拟合的理论协方差曲线图所反映的结果一致。     

利用卫星测高垂线偏差计算其他重力场元的特性分析

利用卫星测高技术确定海洋重力场,垂线偏差数据作为导出观测量在实际工作中被普遍采用。利用物理大地测量边值问题的定义以及扰动位在球面边界条件下的解,给出了由垂线偏差计算大地水准面高、重力异常和扰动重力的公式。分析了不同积分计算公式在重力场阶谱表达形式下对垂线偏差误差的抑制作用,也分析了不同积分核函数的变化特性,得出基本结论:在利用卫星测高数据求解海洋重力场时,当以格网化海面垂线偏差数据计算重力场参数时,求解的大地水准面高的有效性和稳定性优于重力异常和扰动重力。     

正常重力场导出参数的计算新方法

针对以往计算正常重力场导出参数的方法中存在的公式复杂、计算过程繁琐等问题,利用水准椭球的基本参数,推导出第一偏心率平方的表达式,再利用第一偏心率,推导得到正常重力场导出参数的函数表达式。推导得到的正常重力场导出参数的函数表达式,相较传统计算方法更加简洁,可以由椭球的基本参数直接求得,计算效率也得到了提高。一方面为正常重力场导出参数的推导过程提供新的思路;另一方面提高了计算正常重力场导出参数的计算效率。     

局部重力场球冠谐分析中的导数计算及应用

在建立局部地区的地球重力场模型中,球冠谐分析是一种有效的方法。在球冠坐标系下建立重力场模型时,仅涉及到重力位的垂向分量,不必进行关于极角的微分运算,所以仅用单个正交基来建模,但若要在球冠坐标系下对重力场作进一步分析,如类似于平面处理的导数运算,来突出地质体的边界,要计算极角的微分,利用单个正交基表示则不易收敛,且误差较大。本文中作者采用两个正交基函数在球冠坐标系下对重力场建模,推导计算了径向导数和曲面导数模,并利用棱柱体正演模型进行检验,结果表明双基函数建模更适合曲面上的位场表示。最后计算了冲绳海槽地区卫星测高重力异常数据的曲面导数,径向导数清晰划分了东海陆架上大构造单元,曲面导数梯度带显示了东海陆架外缘隆起带,也指示了陆架盆地内的一些局部构造。这表明双基函数的球冠谐分析是一种有效的曲面位场建模方法。     

海泥环境中阴极保护的边界元计算

根据阴极保护的特点,建立了用于数值计算的模型;采用边界元方法对海泥介质中的阴极保护系统进行了计算,获得了海泥中钢管表面以及海泥介质内部的电位分布。将计算的结果与测量的数据进行比较,两者具有较好的一致性。     

利用GOCE重力场模型确定全球稳态海面地形及表层地转流

稳态海面地形(MDT)是大地测量学家和海洋学家共同关心的一个重要物理量。该文基于WHU2009全球平均海面高模型和GO_CONS_GCF_2_TIM_R3纯GOCE重力场模型,采用几何法经高斯滤波处理后确定了全球稳态海面地形,与CLS09及DTU10M DTs相比,其差值均方根RMS均小于8 cm,表明该文结果具有较高的精度;根据地转流方程计算了相应的表层地转流,与GRACE重力场模型GGM03S结果相比,GOCE重力场模型所确定的表层地转流在墨西哥湾流、黑潮及厄加勒斯海流等海域均体现了更强的流速和更多的细部特征,验证了GOCE在洋流探测中的优势。     

利用GOCE重力场模型确定全球稳态海面地形及表层地转流

稳态海面地形(MDT)是大地测量学家和海洋学家共同关心的一个重要物理量.该文基于WHU2009全球平均海面高模型和GO_CONS_GCF_2_TIM_R3纯GOCE重力场模型,采用几何法经高斯滤波处理后确定了全球稳态海面地形,与CLS09及DTU10 MDTs相比,其差值均方根RMS均小于8 cm,表明该文结果具有较高的精度;根据地转流方程计算了相应的表层地转流,与GRACE重力场模型GGM03S结果相比,GOCE重力场模型所确定的表层地转流在墨西哥湾流、黑潮及厄加勒斯海流等海域均体现了更强的流速和更多的细部特征,验证了GOCE在洋流探测中的优势.     

重力场上延计算及频谱分析技术在Matlab中的应用

重力场向上延拓是处理重力场数据的一种重要手段.以青藏高原及邻区的布格重力异常数据为研究对象,以重力场等问距近似计算为理论基础,在Matlab编程环境下实现对青藏高原地区的布格重力异常数据的向上延拓处理.得到上延高度1、10、15 km的重力场数据,并将数据生成等值线图,同时运用快速Fourier变换在matlab编程环...     

渤海海冰数值模式中计算参数的确定

在渤海海冰数值模拟和预报中,针对该海域的气象和水文特点,对模式中的计算参数进行了确定是必要的。本文通过对辽东湾ＪＺ２０－２海域的气象、水文和海冰要素的定点观测,对同太阳辐射、海洋热通量以及拖曳系数等参数进行了计算,对其特点以及对海冰生消和运移的影响进行了分析和讨论。这对提高渤海海冰数值模拟和预报的精度有很大促进,也是建立和发展局地工程海冰数值模式的重要内容。     

关于工程潮位计算的若干问题

１　引言工程潮位是指在近海或沿岸工程设计中需要考虑的潮位数据。这些潮位数据通常可分为二类：一类是正常条件下的潮位;另一类是极值条件下的潮位。所谓正常条件,就是指在正常气候状况下对应不同天文条件的平均潮位;极值条件则是在极端气象条件或特定天文条件下出现的极值高、低潮位。本文就工程潮位的一些常用计算方法作一综述,对在实际应用中可能产生的误差作了评估,并提出了尽可能减少误差的途径和建议。２　关于平均海面平均海面是一定时期内海面的平均值,例如：日平均海面、月平均海面、年平均海面和多年平均海面等。通常平均…     

关于海面风应力的计算问题

海面风应力是大气通过海面直接向海洋输送动量的唯一方式,它密切联系着海洋动力要素(海流、海浪、风暴潮等)的发生和发展。因此无论从动力海洋学和海洋气象学的理论抑或实用预报角度来看,风应力的研究历来是个十分重要的课题。由于海上测风资料十分匮乏,广义的风应力的研究应该包括两方面的问题:(1)海面风应力和海面测风高度上风速的关系;(2)海面测风高度上的风速和海面地转风的关     

关于深水风浪的波高计算问题

有风就有浪,这是众所周知的客观事实。于是,如何从风要素(风速、风时和风区等)预报浪要素(波高和周期等)?这是与海有关的人们长期以来最关心的问题之一。自本世纪40年代以来,风浪的研究无论在理论或观测方法上都取得了显著的进展;由风要素推算浪要素的模式不断地被提出,据不完全统计,为数不少于47种,即:文中的36种加上文献[21]中的11种(后者是已扣去选入前者后剩下的)。模式虽如此众多,但若从方法论言之,则可大致归纳为两大类或四种方法:一是纯经验的,二是半理论     

模拟海底管道的阴极保护中数值计算边界条件的确定

根据相似论和因次分析,用钢丝来模拟实际海底管道.通过实验,研究了牺牲阳极及被保护钢丝的极化性能,从而得到了在阴极保护中进行数值计算的边界条件;对于从实验基础上建立的数学模型进行有限元计算,计算结果与实测结果吻合较好,证明确定的边界条件是合理的,可以将建立的数学模型用于实际海底管道的阴极保护设计.     

关于海面上大气稳定度的计算问题

本文提出仅需若干特定层次的风速与气温的观测(或计算)值便可算出大气稳定度的5个简化式。计算结果显示:(1)所论海区可沿用风速的对数律,而(气温—表面水温)的对数律是有条件地被采用;(2)R_1=R_2,R_1=ζ_2和ζ_3=ζ_2。     

重力异常延拓计算积分半径的选择及远区效应

基于球谐展开和两分量模型,推导了基于Poisson积分方程的重力异常延拓的远区效应截断误差的函数表达;研究了近区半径、移去重力场阶次、延拓高度与远区效应截断误差之间的相互关系.数值分析表明,当延拓高度为1 000m时,移去360阶的重力场模型,积分半径大于0.5°能保证远区效应截断误差可以忽略;当移去2160阶的重力场...     

关于海域面积精确计算的若干问题探讨

海域面积精确计算是实现海洋功能区划的基础和关键之一。本文通过对江苏省海洋功能区划工作中误差的分析 ,并针对其产生原因 ,在地图投影的选择和坐标的变换、扫描精度的控制、配准精度的控制、图象的数字化和图形编辑等方面 ,提出了相应的优化处理方法 ,提高了海域面积计算的精度 ,将其中误差控制在估计值范围内 ,从而在实际工作中有一定的应用价值。     

关于海图深度基准面计算方法的若干问题

选取了中国沿岸57个验潮站，根据《海道测量规范》中理论最低潮面的定义，用19年最低天文潮面对该规范中的计算方法作了检验和分析。结果表明：在不考虑浅水改正时，两者基本相同；该规范中关于浅水改正的计算方法不能充分组合出最低潮位，造成浅水区计算的理论最低潮面偏高。指出了使用《海道测量规范》中所列计算公式时需要注意的几个问题。     

计算数据域特征值的两种算法

设计两种计算数据域特征值的算法。此特征值通常是用线性反馈移位寄存器（ＬＦ－ＳＲ）组成的特征分析器得到的．在数据已按字节存放和速度要求不高的场合下，本算法将是十分方便和有用的．     

波浪问题中唯一可解的高阶边界元方法

本文就波浪与结构物相互作用问题，提出了一个适用于高阶边界元应用的新的积分方程，并利用修改积分区域的方法得了适用于本积分方程的不规则频率消除方法。最后，通过数值计算对附加区域的选择、单元的离散做了研究