《建立超高階地球重力位模型的關鍵技術研究》是依託武漢大學，由王正濤擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：建立超高階地球重力位模型的關鍵技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王正濤
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
由於衛星重力技術的新發展，不僅可以提供100公里解析度全波段相當厘米級精度的重力場信息，還可以提供占地球表面2/3 10公里解析度的海洋重力場數據，已經具備建立超高階（2160階）重力模型的數據支持。超高階重力模型提供的高解析度大地水準面不僅可用於統一全球高程基準，還可直接用於GPS測定海拔高程，對大地測量有重大實用價值；模型描述的重力場精細結構為相關地球學科研究地球深部構造提供了新的信息源，有重要的科學意義。建立超高階重力模型面臨多方面計算技術難題的挑戰，已成為目前物理大地測量前沿性研究領域。本課題旨在研究開發建立超高階重力位模型有自主知識技術集成的先進軟體系統。重點研究基於衛星數據建立超高階重力位模型數據精化處理新方法，數據向下延拓新理論和新方法，解算超高階位係數集合的新方法、並行算法在此解算中的套用，以及模型的外部檢驗評價方法。
結題摘要
本課題突破衛星重力數據、衛星重力模型與地面重力數據聯合以及在經典大地測量邊值問題理論框架中解算全球超高階地球重力場模型存在的固有障礙及實際計算中的算法限制，研究利用新一代衛星重力測量任務用戶數據產品聯合多種多代衛星測高數據、地球表面重力數據和地形數據求解超高階重力位模型關鍵技術和方法，發展經典理論，創新計算方法，開發新技術，形成擁有自主智慧財產權的集成技術體系和軟體系統，完成了新一代超高階地球重力位模型的研製，並對模型的可靠性和精度進行檢驗分析和評價。本課題的主要研究成果：研究多源重力數據的精化方法和技術，詳盡分析了多代衛星測高數據最新編輯準則和聯合平差方法，給出了衛星重力觀測的校準改正公式；對重力異常和數字地形模型的離散數據內插算法作了詳細論述和評價，研究總結了多源重力數據的全球覆蓋與融合處理技術；深入探討兩種大地測量邊值解法確定擾動位的理論內涵，根據不同邊界麵條件，推導了各種重力異常的改正公式，建立了嚴密的由重力異常表示擾動位的積分形式和級數形式；從實際數值算法出發，詳盡推導了重力異常球諧展開的離散化級數積分公式；研究總結重力場模型現有各種數值解法及最佳化算法技巧，重點給出了利用重力異常觀測基於調和分析方法通過數值積分求解重力位球諧係數的實用計算公式和程式設計流程；套用並行環境實現預條件共軛梯度解法，分析實現了該方法的並行化算法及計算流程；研究了超高階重力位模型確定的數學方面的算法和技術問題，給出了相應解決方案，對締合勒讓德函式遞推算法的穩定性和適用性作了詳盡分析，引入並討論了擴展算法，給出了基於此方法計算締合勒讓德函式的遞推公式；研究了並行算法在求解地球重力場模型中的套用技術，重點分析對比了共享式和分散式並行環境下，最小二乘法和預條件共軛梯度法並行算法對於不同執行緒、不同節點確定不同階次重力場模型的時間和效率，為超高階重力位模型的並行解算提供借鑑；研究了地球重力位模型質量檢驗評價的準則和方法，總結了各種方法的詳盡公式推導；基於本課題的相關研究內容，研製了超高階重力位模型UGM系列，對其與選取的國際先進（超）高階重力位模型作了全面的比較和分析。
