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地表环境负荷形变场全要素球谐综合计算Fortran代码

负荷效应全要素球谐综合代码

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发表时间:2024-11-21 22:36作者:章传银网址:http://www.zcyphygeodesy.com
文章附图

[计算目标]

由全球大气压、陆地水或海平面变化负荷球谐系数模型(m),按球谐综合算法,计算固体地球外部空间点的高程异常(mm)、地面重力(μGal)、扰动重力(μGal)、地倾斜(SW南向/西向mas)、垂线偏差(SW南向/西向mas)、水平位移(EN东向/北向mm)、地面径向(大地高mm)、地面正(常)高(mm)、扰动重力梯度(10μE)或水平重力梯度(NE北向/西向10μE)的地表环境负荷效应。

程序可实现全空间大地测量全要素各种环境负荷形变效应统一解析计算。负荷形变场时间序列计算结果,可用于标定重力卫星关键测量载荷的多种参数,有效提升和检核卫星重力场时变监测的质量、可靠性、精度与时变重力场监测水平。

幻灯片70.JPG

[输入地球物理模型]

地球负荷勒夫数文件Love_load_cm.dat。采用球对称无旋转弹性地球模型REF6371计算的负荷勒夫数(来源于区域地面回弹计算器REAR1.0,2015.11)。

[测试入口程序]

    Harmsynthloadeffect.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) 高度(相对于陆海面,m)......

    输出文件reslt.txt记录:在输入文件记录的基础上,增加14列地表环境负荷效应tdn(14),包括高程异常(mm)、地面重力(μGal)、扰动重力(μGal)、地倾斜(SW南向/西向mas)、垂线偏差(SW南向/西向mas)、水平位移(EN东向/北向mm)、地面径向(大地高mm)、地面正(常)高(mm)、扰动重力梯度(10μE)或水平重力梯度(NE北向/西向10μE)的负荷效应。

[主要调用模块]

(1)全要素负荷效应球谐综合计算模块

    Loadeffectpnm(rln,maxn,cnm,snm,flv,tdn,GRS,pnm,dpt1,dpt2,gr,hh)

    输入cnm, snm, maxn-位系数变化的负荷直接影响,最大计算阶数

    输入pnm, dpt1, dpt2-计算点处的连带勒让德函数及其一、二阶导数

    输入rln(3), gr, hh-计算点的球坐标,正常重力,相对于陆海面的高度

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

    当GRS(6)=-1时,计算地面大气压负荷效应;当GRS(6)>0时,计算陆地水或海平面变化或两者之和负荷效应。

(2)正常重力场计算模块

    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)规格化连带勒让德函数及其一、二阶导数模块

    BelPnmdt(pnm,dpt1,dpt2,maxn,t)

    计算规格化连带勒让德函数Pnm及其对θ一、二阶导数,t=cosθ。

    规格化Pnm采用改进的Belikov递推算法,一、二阶导数采用非奇异递推算法。

(4)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ψ一、二阶导数t=cosψ。

(5)椭球大地坐标变换为球坐标模块

    BLH_RLAT(GRS,BLH,RLAT)

(6)其他辅助模块

    PickRecord(str0, kln, rec, nn)

幻灯片71.JPG

[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ETideLoad4.5参考说明书

    8.2.2负荷形变场规格化球谐级数展开

    8.2.3规格化缔合勒让德函数及对θ导数


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、地球物理模型和测试输入输出数据。