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扰动重力梯度是扰动重力位的二阶导数,相对于其他重力场元素能更多地反映变化的不规则地球产生的高频信息。在使用高阶次球谐系数模型获取大范围高分辨率的扰动重力梯度数据时,存在重复运算多、计算效率低下、耗时较长的问题。针对该问题,推导了简化计算公式,将中间变量提取出来作为全局参数和局部参数单独进行计算、存储,从而有效减少重复运算;并在简化公式的基础上,提出了扰动重力梯度张量快速异构并行算法,利用CUDA（compute unified device architecture）实现了梯度全张量在GPU端的并行计算。根据Txx、Tyy、Tzz三个分量满足Laplace条件验证了算法可靠性,并与传统串行算法进行了计算效率对比,实验结果表明,相较于串行算法,所提算法可减少90%以上计算耗时,可将计算效率提高60倍以上。最后利用该算法基于2 190阶EIGEN6C4模型快速构建了5′×5′分辨率的全球扰动重力梯度全张量图,计算结果显示了扰动重力梯度同地形、地球质量分布变化的相关性及其在全球范围内的数值特征。 相似文献
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随着地球物理设备和探测技术的不断发展,快速处理大规模地球物理数据的需求也随之增长。为了解决三维重力数据密度反演的耗时问题,提出一种并行的预处理共轭梯度算法来提高计算效率。本文分别采用两种不同的预处理算子通过组合模型数据反演进行测试比较,并利用迭代残差和计算用时共同评价其加速效果。结果表明：对称逐次超松弛预处理方法比对角预处理方法反演计算速度快,密度结果更贴近实际模型;与传统串行的共轭梯度算法相比,本文并行预处理快速算法可以获得近19倍的加速比。将该算法应用于美国Vinton盐丘的实测重力数据中,反演结果能够很好地圈定出岩体的位置,验证了本文并行预处理共轭梯度法在三维重力数据快速反演中的高效性和可行性。 相似文献
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地球重力场的球面小波分析研究 总被引：2，自引：0，他引：2
高精度高分辨率地球重力场模型是地球科学、空间科学以及海洋科学发展的需要。目前的全球重力场模型的阶数已达 36 0阶、50km× 50km的分辨率。调和展开分析是当前高精度全球重力场模型的基础 ,由于全球外调和展开存在只有频域的局部性而缺乏空间域的局部性的缺陷 ,使得地球重力场模型向高频逼近时不可能在外调和框架下有效地进行。利用球面小波分析和多尺度分析理论可克服该缺陷。通过发展球面小波理论 ,来对地球重力场进行球面小波展开 ,获得地球重力场的多尺度结构 ,建立局部或全球重力场的多尺度模型 ,揭示地球重力场的多尺度结构与场源密度分布之间的响应 ,恢复重力场的空间域与频率域的精细结构 ,提高重力场的精度和分辨率 ,以推进地球重力场在相关学科的基础、战略作用。 相似文献
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近年来人们往往利用GPS数据来确定大地高,但大地高不同于正常高,为此,利用多项式拟合与地球重力场模型相结合的数学方法,使GPS所测大地高通过这些数学模型直接转换为具有厘米精度的正常高,将该方法得到的正常高与单独利用多项式拟合和地球重力场模型得到的结果进行了比较,其差值的标准差为±38 cm。 相似文献
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针对点质量核径向基函数应用于局部重力场建模中的设计矩阵严重病态问题,本文引入Tikhonov正则化方法对传统点质量核径向基函数方程进行改造,建立了相应的正则化模型。通过模拟数据进行仿真实验,以传统格网化方法作为对比试验,利用"标靶法"确定两种模型的最优结构。实验结果表明:正则化点质量核径向基函数可以直接利用离散数据进行局部重力场建模。在两种模型的最优结构下,当实测数据无污染时,正则化方法达到与传统格网化方法相当的精度;当实测值中加入3 mGal的高斯白噪声时,正则化方法的精度获得了27.9%的提升。这说明本文方法可以应用于局部重力场建模中,且模型结构更优,抗干扰能力更强。 相似文献
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本文简要论述了CDY-1有线地磁导向仪的导向传感器,利用地球的重力场和地磁场作为参考系,采用惯性器件进行测量的基本测量原理和计算方法。 相似文献
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为减少CO2地质储存数值模拟计算时间和增强计算规模,文章提出基于OpenMP和动态内存分配的方式,重构TOUGH2-ECO2N数值模拟器。通过耗时评估可知,模拟器的主要耗时部分为状态方程计算、组建矩阵方程和方程求解。基于此,在遵循OpenMP并行化原则下,采用动态内存分配、处理跳转语句和算法内部的相关性,以及函数内部参数优化等措施,完成了多相流模拟器的并行化。计算试验结果表明,并行化模拟器算法正确、执行效率高,且具有加速效果良好的特点。针对中小规模的模型对比试验,4核的加速比可以达到2.28倍。 相似文献
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In order to reveal the correlation between the harmonic components in the earth's solid tidal wave and the non-correlation superposition relationship, and based on these relations, the tidal harmonic implicit in the gravitational solid tidal signal was analyzed. According to the position relationship among the Earth, the moon and the sun's rotating orbit, an orthogonal decomposition model of tidal force was established. Furthermore, on the orthogonal decomposition model of gravity solid tidal wave based on the independent component analysis of the improved SSSE intelligent optimization algorithm, the spectral correlation method was used to analyze the independent components of gravity solid tidal wave. Thus, the multiplicative demodulation after the orthogonal decomposition of the conformal wave was completely realized. Finally, the above model and algorithm were used to compare and analyze the actual observation data and the theoretical signal as reference background. The results show that the proposed model and method can effectively achieve the orthogonal decomposition of tidal harmonics, highlight the weak energy of the long period harmonics component, and reflect the change of tidal harmonic modulation relationship from the spectral correlation map. 相似文献
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为了揭示地球固体潮中谐波成分间的相关乘性调制关系与非相关叠加关系,并根据这些关系来分析重力固体潮信号中隐含的潮汐谐波。根据地球、月球与太阳旋转轨道的位置关系,建立了一个引潮力的正交分解模型。进一步,基于改进单形进化智能优化算法的独立分量分析的重力固体潮正交分解模型上,利用谱相关方法,对重力固体潮的独立成分进行谱相关分析,从而完整实现了潮汐谐波加性正交分解之后的乘性解调。最后,结合实际观测数据,并引入理论信号作为参考背景,利用以上模型与算法进行对比处理和分析。研究表明,所提出的模型与方法可以有效地实现潮汐谐波的正交分解,凸显能量较弱的长周期谐波分量,并从谱相关图谱中反映潮汐谐波调制关系的变化。 相似文献
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为了验证多旋翼无人机在半航空瞬变电磁勘探作业中产生的电磁干扰影响,笔者等开展了一系列实验,包括在无人机不同工作状态下进行时频噪声分析,以及研究噪声源与接收点之间距离对噪声水平的影响。实验发现,大疆T20无人机电机转动产生的周期性电磁干扰频段在550~900 Hz,当接收线圈与无人机的距离为10 m时此干扰可被忽略。针对剩余的其他噪声,笔者等提出了基于移动窗口的递归最小二乘法自适应降噪方法。通过降噪实验,验证了该方法能够有效压制干扰,还原出信号的原始特征。将此降噪方法应用于香格里拉安乐铅锌矿实测半航空瞬变电磁信号处理,取得了显著的降噪效果。 相似文献
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无人机遥感技术在采煤地面塌陷监测中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
为研究无人机遥感技术在采煤地面塌陷监测中的应用,以宁东煤炭基地金凤煤矿011805综采工作面为例,探讨了利用无人机遥感技术进行地表裂缝解译、地面沉降量计算和地面塌陷规律研究的方法。结果表明:无人机飞行航高可根据需要识别的地表裂缝宽度确定,地形平坦地区识别2 cm地表裂缝的飞行航高一般应不超过143 m;地表裂缝宜于采用基于光谱、延长度和紧密度规则的面向对象的信息提取方法进行自动识别,在采用这种方法发现地表塌陷裂缝时宜采用基于边缘检测的图像分割模型和基于Full Lambda Schedule的图像融合模型;对无人机遥感地表高程值进行拟合校正可近似获得采煤工作面地表下沉量和下沉系数,说明无人机遥感技术可应用于采煤地面沉降量监测;综采工作面内地表裂缝数量多,总体垂直回采方向排列,切眼和顺槽附近地表裂缝数量少,总体平行顺槽和切眼展布。 相似文献
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As a first approximation, the Earth is a sphere; as a second approximation, it may be considered an ellipsoid of revolution.
The deviations of the actual Earth’s gravity field from the ellipsoidal “normal” field are so small that they can be understood
to be linear. The splitting of the Earth’s gravity field into a “normal” and a remaining small “disturbing” field considerably
simplifies the problem of its determination. Under the assumption of an ellipsoidal Earth model, high observational accuracy
is achievable only if the deviation (deflection of the vertical) of the physical plumb line, to which measurements refer,
from the ellipsoidal normal is not ignored. Hence, the determination of the disturbing potential from known deflections of
the vertical is a central problem of physical geodesy. In this paper, we propose a new, well-promising method for modelling
the disturbing potential locally from the deflections of the vertical. Essential tools are integral formulae on the sphere
based on Green’s function with respect to the Beltrami operator. The determination of the disturbing potential from deflections
of the vertical is formulated as a multiscale procedure involving scale-dependent regularized versions of the surface gradient
of the Green function. The modelling process is based on a multiscale framework by use of locally supported surface curl-free
vector wavelets.
相似文献
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重力场定义的澄清 总被引：3，自引：1，他引：2
《朗曼现代英文词典》(LongmanModernEnglishDictionary)、《牛津高阶英汉双解词典》(OxfordAdvancedLearner’sEnglish ChineseDictionary)、《韦氏词典》(Merriam Webster’sNewCollegiateDictionary)、作为地球物理专业词汇定义源的《勘探地球物理百科词典》(EncyclopedicDictionaryofExplorationGeo physics)以及中国的一些重力教科书、专著及词典 ,把重力场定义为重力或重力作用存在的空间 ,重力效应可以测量的空间 ,即 :力或重力存在的空间。这个定义不同于国外英文地球物理教科书、专著及中、英、俄文场论教科书对重力场的定义 :空间中的重力。定义重力场为重力存在的空间 ,混淆了“场”本身及“场域”的概念 ,并不是一个标准的物理或地球物理定义 ,是一种误导。物理场是空间中存在的一种物理作用或效应 ,分布于引起它的场源体周围。两个物体之间存在着的相互作用力 ,通过每个物体引起的引力场给予另一个物体。重力场可以定义如下 :地球内部及其附近空间一点处存在的重力作用 ,或单位质量受到的重力。重力场是一种力或力场 ,存在于地球表面及其附近的空间。重力场不是空间 ,重力场的测量应当是在重力场存在的空间或场域中 ,而不是在重力场中进行。 相似文献
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研究液化场地和非液化场地上地表地震加速度记录的时频曲线,提出频率下降率概念和计算方法,给出液化场地和非液化场地频率下降率的分界值。加速度时频曲线采用零交法进行分析,非液化场地包含软土场地和除去软土场地后的一般非液化场地。结果表明：①所定义的频率下降率的概念和计算方法,能够反映液化和非液化场地地表加速度时频响应特征和变化规律;②峰值前,在平均意义上液化场地与一般非液化场地平均频率相差不大,软土场地上的平均频率远小于一般非液化场地和液化场地;③峰值后,在平均意义上一般非液化场地加速度平均频率最高,软土场地居中,液化场地最低;④软土场地与液化场地峰值后平均频率范围有交叉,如以加速度时频曲线绝对变化量为判断标准,软土场地和液化场地会出现混淆;⑤液化场地和非液化场地的加速度频率下降率的分界值为0.5,以此可正确区分出液化场地与非液化场地以及液化场地与软土场地。 相似文献
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Jaroslav Klokočník Jan Kostelecký Václav Cílek Aleš Bezděk Ivan Pešek 《Arabian Journal of Geosciences》2017,10(9):199
The goal of this study is to demonstrate that and how the recent gravitational and topographic data support the findings made by geologists and others as for the existence of the paleolakes and paleoriver systems, now buried under the sands of Sahara. It is always important and useful to have such an independent analysis supporting certain results, and this paper is such a case. We make use of the gravity disturbances (or anomalies), the Marussi tensor of the second derivatives of the disturbing geopotential, the gravitational invariants and their certain ratio, the strike angle and the virtual deformations. The geopotential is represented by the global combined (from satellite and terrestrial data) high-resolution gravity field model EIGEN 6C4 (till degree and order 2160 in spherical harmonic expansion). The topography is derived from the ASTER GDEM and ETOPO 1 models (both are used). With all these data, we confirm the existence of huge paleolakes or paleoriver systems under the Saharan sands known or anticipated in an independent way by geologists for the lakes MegaChad, Fazzan and Chotts; for Tamanrasset river valley; and Kufrah Basin, presumptive previous flow of the Nile River. Moreover, we suggest a part of the Grand Egyptian Sand Sea as another “candidate” for a paleolake and hence for a follow-up survey. 相似文献