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近地空间各种场元陆海剩余地形影响严密积分Fortran代码

陆海剩余地形影响积分Fortran代码

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发表时间:2024-11-22 11:13作者:章传银网址:http://www.zcyphygeodesy.com
文章附图

[计算目标]

由陆海高分地形模型、陆海低通地形模型和地面/海面大地高格网,按严密数值积分方法,计算近地空间大地水准面及其外部高程异常(m)、重力(mGal)、垂线偏差向量(″,南向S/西向W)和重力梯度(E,径向)陆海统一的剩余地形影响。

计算点位置适合大地水准面及其外部近地空间,即大地水准面至航空高度。由于正常重力场不存在地形影响问题,因此同一点处的重力、扰动重力和空间异常的剩余地形影响严格相等,重力位与扰动位的剩余地形影响、重力梯度与扰动重力梯度的剩余地形影响也分别相等。

程序将陆海高分地形模型与陆海低通地形模型相减,生成陆海剩余地形模型格网。高分陆海地形模型同时用于分离陆域海域。由于有限半径积分方法不具有处理地形零阶项的能力,因此积分前,程序自动移去剩余地形模型的平均值。

剩余地形影响的谱域性质可通过低通地形模型调控。与局部地形影响和地形Helmert凝聚相比,剩余地形影响更有利于精化大地水准面(高程异常),适合处理垂线偏差数据(如用于卫星测高数据处理),但不利于处理(扰动)重力梯度数据。

幻灯片29.JPG

[测试入口程序]

RTMeffectnumintegral.f90

输入计算点空间位置文件记录格式:点号/点名 经度(度小数) 纬度(度小数) 大地高(m)......

输入陆海高分地形模型格网dtm(nlat,nlon)和陆海低通地形模型格网。为有效改善重力场逼近性能,建议低通地形模型由全球陆海地形质量球谐系数模型,采用合适的截断阶数,按球谐综合方法构建。

输出文件reslt.txt记录:在输入文件记录的基础上,增加5列重力场元剩余地形影响,包括高程异常(m)、空间异常(mGal)、扰动重力(mGal)、垂线偏差(″,南向、西向)和重力梯度(径向,E)陆海统一的剩余地形影响。

幻灯片33.JPG幻灯片34.JPG

[主要调用模块]

(1)各种场元局部地形影响数值积分模块

    RTMintegralBLH(BLH,dtm,sfh,rnt,nlat,nlon,hd,dr,GRS,ter)

    输入BLH(3)-空间计算点的经纬度(度小数)和大地高(m)。

    输入dtm(nlat,nlon)-陆海地形模型格网,用于识别积分流动面元是位于陆地还是海域。

    输入sfh(nlat,nlon)-陆地地面大地高格网,用于精密计算流动面元的积分距离。

    输入rnt(nlat,nlon)-剩余地形模型(RTM)格网。

    输入dr, hd(6)-积分半径(m)和格网规格参数(最小最大经度,最小最大纬度,经度间隔,纬度间隔)。

    输入GRS(6)-gm, ae, j2, omega, 1/f, 缺省值。

    返回ter(5)-高程异常、重力、垂线偏差(南向、西向)和重力梯度(径向)的剩余地形影响(国际单位SI)。

(2)正常重力场元计算模块

    normdjn(GRS,djn);GNormalfd(BLH,NFD,GRS)

    返回NFD(5)-正常重力位,正常重力,正常重力梯度,正常重力线方向,正常梯度方向。

(3)勒让德函数及其导数计算模块

    LegPn_dt2(pn,dp1,dp2,n,t)

    计算勒让德函数Pn(t)及其对θ一、二阶导数t=cosθ。

(4)大地坐标形式变换包

    BLH_RLAT(GRS, BLH, RLAT);BLH_XYZ(GRS, BLH, XYZ)

    RLAT_BLH(GRS, RLAT, BLH)

(5)格网内插点值算法包

    CGrdPntD(lon,lat,dt,row,col,hd);CGrdPntD2(lon,lat,dt,row,col,hd)

    CShepard(lon,lat,dt,row,col,hd);Gauss2D(lon,lat,dt,row,col,hd)

(6)其他辅助模块

    PickRecord(str0, kln, rec, nn);StatGrid(grid,row,col,rst)

[编译连接]

    Fortran固定格式代码,任何fortran编译器,无需任何外部连接库。

[算法公式]参见PAGravf4.5参考说明书

    1.4.1大地测量数据文件格式约定

    7.6.2地球外部场元剩余地形影响积分

    7.1(4)低阶勒让德函数及其一、二阶导数算法


附件rar压缩包:visual studio_intel fortran 集成环境测试项目、DOS可执行测试程序和全部测试输入输出数据。