大地测量计算机代数分析及可视化研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41631072
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    265.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0401.物理大地测量学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2021-12-31

项目摘要

There are many complicated and fussy mathematical analysis processes in geodesy, such as the power series expansions of the ellipsoid’s eccentricity, high order derivation of complex and implicit functions, operation of trigonometric function, expansions of special functions and integral transformation. Traditional algorithms derived by hand mainly have following problems: (1) The expressions are complex and lengthy, which makes the computation process very complicated and time-consuming. (2) Some approximate disposal is adopted, which influences the computation accuracy.(3) Some formulas are numerical and only apply to a specific reference ellipsoid, which are not convenient to be generalized. Taking all kinds of complex mathematical analysis processes in geodesy, the computer algebra analysis and visualization of geodesy are systematically carried out to bread, deep and detailed extent with the help of computer algebra analysis method and the powerful ability of mathematical analysis of computer algebra system. The new algorithms and mathematical models in symbolic form are established, which have more concise form, stricter theory basis and higher accuracy compared to traditional ones. The rules and characteristics hiding in all kinds of complicated mathematical models and massive data of geodesy. The breakthrough and innovation of some mathematical analysis problems in the special field of geodesy can be realized, which will further enrich and perfect the theoretical system of geodesy. The research results could be widely applied in such fields as geographic information system, photogrammetry, remote sensing, cartography, navigation, and etc.
大地测量涉及大量的椭球偏心率幂级数展开、隐函数高阶导数求取、三角函数运算、特殊函数展开、积分变换等复杂繁琐的数学分析过程,传统算法主要依靠人工推导完成,存在以下问题:(1)表达式复杂冗长,计算繁琐费时;(2)存在一定的近似处理,影响了计算精度;(3)有些公式表现为适用于特定参考椭球的数值形式,不便于推广使用。本项目以大地测量各种复杂数学分析过程为研究对象,利用计算机代数分析方法,借助计算机代数系统强大的数学分析能力,从广度、深度和精细程度上系统开展大地测量计算机代数分析及可视化研究,推导和建立理论上更为严密、形式上更为简单、精度上更为精确的符号化的算法模型,揭示大地测量各类复杂数学模型和海量数据背后隐藏的规律,实现大地测量特定数学分析问题的突破和创新,进一步丰富和完善大地测量学的理论体系。研究成果可广泛应用于地理信息系统、摄影测量、遥感、地图制图、导航等领域。

结项摘要

传统大地测量数学分析过程主要依靠人工推导完成,存在表达式复杂冗长、近似处理、数值公式不便于推广使用等问题。本项目利用计算机代数分析方法,深入开展了几何大地测量、物理大地测量、卫星大地测量以及三轴分层地球自转和地震简正模理论计算机代数分析研究。主要成果有:(1)推导了椭球各纬度间正反解符号表达式、高斯投影复变函数表达式、圆柱投影和圆锥投影直接变换公式等符号化新公式,构建了斜轴高斯投影、极区不分带高斯投影等算法模型,为长线工程建设和极区海图编制提供了理论基础;(2)围绕一定密度分布质体/天体外部引力场球谐、椭球谐或圆谐谱表达,研究了常密度、线性变化密度和一般多项式密度分布多面体模型的引力场球谐级数展开,二维质体引力场圆谐级数展开,以及天体/质体外部引力场椭球谐级数展开等计算方法,完善了球谐域正演方法;(3)提出了地形引力曲率和各地层引力曲率的概念,建立了笛卡尔坐标积分核的引力曲率模型,推导了球坐标下tesseroid块体的优化引力曲率的3D和2D积分公式,基于GPS、InSAR和GRACE等时变重力场观测数据,分析和解释了青藏高原3D地壳形变、尼泊尔区域垂直地壳构造运动和华北地区地表沉降等问题,丰富和拓展了物理大地测量理论体系;(4)提出了基于卫星双向时间频率传递确定重力位、基于GNSS共视法确定高程差和重力位和利用GNSS IPPP技术测定重力位等一系列新的重力位获取方法,推动了大地测量与卫星导航学科交叉融合发展;(5)构建了核幔边界地形耦合的参数化模型,研究了地形耦合对地球自转本征模的周期和耗散系数的影响,完善了三轴三层地球自转理论,提出了基于宽频带耦合的最优序列估计法,克服了传统迭积剥离法在高频高阶简正模探测上的明显劣势。累计发表学术论文160篇,SCI/EI收录78篇,出版专著7部,相关成果获国家科技进步一等奖和湖北省科技进步二等奖等奖励7项。

项目成果

期刊论文数量(113)
专著数量(7)
科研奖励数量(7)
会议论文数量(46)
专利数量(4)
Evaluation of gravitational curvatures of a tesseroid in spherical integral kernels
球形积分核中四面体重力曲率的评估
  • DOI:
    10.1007/s00190-017-1073-3
  • 发表时间:
    2018-04
  • 期刊:
    Journal of Geodesy
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Deng Xiaole;Shen Wenbin
  • 通讯作者:
    Shen Wenbin
Numerical solutions of rotational normal modes of a triaxial two-layered anelastic Earth
三轴两层滞弹性地球旋转简正模态的数值解
  • DOI:
    10.1016/j.geog.2019.03.001
  • 发表时间:
    2019-03
  • 期刊:
    Geodesy and Geodynamics
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Wenbin Shen;Zhuo Yang;Zhiliang Guo;Wenying Zhang
  • 通讯作者:
    Wenying Zhang
地图投影计算机代数分析研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    测绘学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    边少锋;李厚朴;李忠美
  • 通讯作者:
    李忠美
两型GNSS接收机比测及数据处理分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    舰船电子工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘备;钟斌;纪兵
  • 通讯作者:
    纪兵
基于Stokes公式的扰动重力梯度张量无奇异计算模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    海洋测绘
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄佳喜;张胜军;李厚朴
  • 通讯作者:
    李厚朴

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其他文献

基于不动子集的常规地图投影分类体系
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    刘佳奇
基于镜射变换的地图投影新定义体系
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘佳奇;钟业勋;胡宝清;边少锋;李厚朴
  • 通讯作者:
    李厚朴
等角圆锥投影基准纬度非迭代算法
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    武汉大学学报(信息科学版)
  • 影响因子:
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  • 作者:
    焦晨晨;李松林;李厚朴;边少锋;钟业勋
  • 通讯作者:
    钟业勋
GNSS双差定姿模型的精化
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    测绘科学技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    边少锋;纪兵;蒋东方;向才炳
  • 通讯作者:
    向才炳
常用曲率半径间差异符号表达式
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    海军工程大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宗敬文;边少锋;李厚朴
  • 通讯作者:
    李厚朴

其他文献

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海上划界和北极航线专用海图及其法理应用研究
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相似国自然基金

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相似海外基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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