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地球物理大地测量科学计算平台包括高精度重力场逼近与大地水准面计算系统PAGravf4.5地球潮汐负荷效应与形变监测计算系统ETideLoad4.5,由中国测绘科学研究院章传银研究员集成二十年研究成果历时十余年独立自主研发。平台及核心代码自2021年9月开放共享,以改善国内外地学领域严重匮乏此类计算资源的科技教育环境,构建大地测量多源异质数据融合与多种异构技术协同的认知理念与知识体系,展示大地测量学魅力潜力,推动大地测量学科从"测量描述技术工具"向"地球系统动态解析"、大地测量教育从"技术导向"向"问题驱动"的战略转型。

 
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✍课堂教学 ✍独立自学 ✍工程计算 ✍科学研究

 
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高精度重力场逼近与大地水准面计算系统PAGravf4.5,严格遵循物理大地测量学要求,统一构造外部各类场元、多种性质地形影响解析算法体系,提升地球物理重力探勘与重力场数据处理水平;科学构建重力场空域边值理论积分与谱域径向基函数逼近算法体系,实现多种异质、不同高度、交叉分布、陆海共存观测数据混叠的全空间全要素重力场解析建模;研发基于物理大地测量的特色算法,创建多源异构重力勘探精细建模方法,优化与统一高程基准,夯实与提升地球重力场的应用水平。

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地球潮汐负荷效应与形变监测计算系统ETideLoad4.5采用科学一致的地球物理模型和严格相同的数值标准,构造解析相容的大地测量与地球动力学算法,统一计算各种大地测量多种潮汐/非潮汐效应,由地表环境观测精确逼近全球和区域负荷形变场,严格依据大地测量与固体地球动力学原理,约束同化多源异质监测数据的深度融合,实现陆地水与时变重力场协同监测,定量跟踪地表动力环境与地面稳定性变化,科学支撑多源异质大地测量数据深度融合与多种异构大地测量技术协同监测。

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科学计算平台适合大地测量与地球科学、测绘工程与地理信息、地质与地球物理、航天与卫星动力学、以及地震与地球动力学等领域高年级本科生、研究生、科研和工程技术人员。完整运行科学计算平台提供的教学案例(每套软件约需5个工作日)后,可具备独立完成地球物理大地测量科学计算能力。

 
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物理大地测量学中,重力场量的地形影响处理有且仅有两个目的:一是离散扰动重力场量推估或格网化,以方便空域重力场积分数值计算或重力勘探建模;另一个目的是重力场逼近时用于分离重力场量的超短波成分,以改善超短波重力场的逼近性能。本文阐述重力场量地形影响优化选择的基本原则、性质与技术特点,地形影响移去恢复法及其限制性要求,以及在重力场逼近中的作用与性能控制原则。
各种重力场量及其相互之间在整个地球外部空间是高度解析相关的,重力场逼近问题本质上是重力场量之间的一维线性变换问题,充分利用重力场的这些性质和特征,可灵活构建形式多样的解析约束条件,丰富重力场建模误差分析与质量控制的内涵与策略。
ETideLoad4.5采用一致的地球物理模型和相同的数值标准,构造相容的大地测量与地球动力学算法,统一计算各种大地测量多种潮汐/非潮汐效应,由地表环境观测精确逼近全球和区域负荷形变场,严格依据大地测量与固体地球动力学原理,约束同化多源异质监测数据的深度融合,实现陆地水、负荷形变场及时变重力场协同监测,定量跟踪地表动力环境与地面稳定性变化。
PAGravf4.5完整覆盖物理大地测量学及地球重力场基本原理、主要方法与全部公式,以改善高等教育环境;有效解决各种外部地形影响、全要素解析建模、多源异构重力勘探建模、外部精度指标测定与计算性能控制系列难题,以夯实拓展应用能力。
综合多种异质离散残差观测扰动场元(包括扰动重力、高程异常、空间异常、扰动重力梯度或垂线偏差),采用球面径向基函数逼近方法,估计给定计算面上全要素残差场元格网,从而实现重力场及大地水准面的统一建模。