1. 研究目的与意义（文献综述）

国际地磁参考场( igrf) 是由国际地磁与高空物理学协会发布的用来计算地球主磁场的数值模型。自1968年以来，iaga共发布了11代igrf，其精度不断提高。作为国际通用的全球地磁标准模型，iarf描述了地球的主磁场及其长期变化。2009年12月iaga发布了其最新一代iarf模型iarf-11，采用了建立在参考圆球与球心坐标基础上的高斯球谐分析模式表示全球地磁场。由于地磁场为矢量场，在地球近地空间内任意一点的地磁矢量都不同于其他地点的矢量，且与该地点的经纬度存在一一对应的关系。因此，理论上只要确定该点的位置矢量即可解算地磁场矢量。

国内外学者利用igrf模型做了很多研究工作。国内学者利用不同年代的igrf模型研究了地磁场分量、地磁偶极子场以及磁异常等长期变化特征和影响。康国发等利用历史地磁场模型gufm1和igrf10模型分析了1800-2005年日长十年尺度波动和地磁场长期变化的关系，认为日长十年尺度波动和地磁场长期变化的起源不存在因果关系。2010年，maus等利用igrf10以建立720阶的椭球谐模型。olsen利用oersted、champ和sac-c卫星的数据建立了最新的chaos-3模型，通过它建立了igrf11的候选模型。

在地面或上空的任意一点，由iarf模型可将主磁场的标量位函数用全球谐级数表示。将取自导航系统的位置信息，经过地磁场解算系统解算，可获得任意地点的地磁场信息。地磁场数值较小约0.5×10- 4t，其强度与方向也随地点而异。地磁场被视为地球的一种重要的天然磁源，它在国家科研中有着重要用途。在地球科学的研究中，作为以地球系统的过程与变化及其相互作用为研究对象的基础学科，研究和掌握地磁场的固有特性及其变化规律是地球科学研究的重要内容。在交通运输方面，可以通过检测由于车辆干扰而引起的地磁场的变化来反应车辆本身的特点及运动情况。除此之外，地磁还可以用于石油定向斜井钻井中；在海洋中，进行地磁测量可以保证航海的安全、海洋工程建设及了解海底构造；在陆地上，人们通过大规模的地磁测量及分析地磁偏角的变化去测定强磁性铁矿床、弱磁性铁矿床以及铜、镍、铬、金刚石等各种矿石的分布；在科学研究方面，地磁测量有助于人类了解地球的成因和延边过程，掌握火山的活动规律，地震预报等；在军事上，可以作为战场环境重要参数对军事斗争的前期准备、部队战斗力的发挥都具有重要意义。

2. 研究的基本内容与方案

本次毕业设计要求研究国际地磁参考场模型igrf11的建模原理、数据来源、球谐系数等。在一台计算机上采用c语言实现igrf11解算地磁场，位置信息通过以太网取自导航系统，解算的地磁信息通过以太网送给另外一台计算机。

地球空间磁场是一个矢量场，描述地磁场的参量共7个，其中仅3个是互相独立的，称为地磁要素。在地面或上空的任意一点，由iarf模型可将主磁场的标量位函数用全球谐级数表示为

在近地空间的无源区，有地球内部场源引起的主磁场可表示为标量位函数的负梯度。在球坐标系下，地磁场的地心分量xe,ye,ze(xe北向水平分量，ye东向水平分量，ze垂直分量）如下

技术方案：

3. 研究计划与安排

1 ~ 3 周：调研、查阅资料、结合毕业设计任务书，确定总体方案，完成开题报告。

4 ~ 5周：研究igrf11

6 ~ 7 周：熟悉编程软件，设计总体框架；翻译英文资料。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 冯春.matlab实现igrf国际地磁参考场模型的计算[j]. 内蒙古石油化工,2014,(12):43-46.

[2] 柴松均,陈曙东,张 爽.国际地磁参考场的计算与软件实现[j]. 吉林大学学报 (信息科学版),2015 ,33 (3):280-285.