似大地水准面的误差分析与抑制技术

大地水准面误差分析与精度评定是局部重力场逼近技术的重要组成部分,是大地水准面精化工程外业方案优化、算法设计和工程质量评价的基本依据。本文分别从地面重力数据误差和局部重力场算法两个方面,分析cm级大地水准面误差的影响特性,提出重力数据误差与大地水准面精度之间普遍适用的规律,推荐一种GPS水准和地面重力数据联合平差的精度评定方法,结合实例和模拟计算分析,介绍大地水准面误差分析与误差抑制方法。     

EGM96,WDM94和GPM98CR高阶地球重力场模型表示深圳局部重力场的比较与评价

为计算深圳精密重力大地水准面，利用62个高精度GPS水准点和4871个实测重力点数据对EGM96，WDM94和GPM98CR全球重力场模型表示深圳局部重力场进行了比较与评价。结果表明，由上述3个重力场模型计算的大地水准面高和重力异常与实测值之间存在明显的系统偏差，当采用GPS水准数据尽可能消除系统偏差以后，大地水准面高的精度得到显著提高，若应用移去-恢复技术确定深圳高精度大地水准面，则WDM94应该是首选的参考重力场模型。     

贵阳市似大地水准面精化项目建设

为解决CORS系统中GNSS高程受技术条件限制精度不高的问题,贵阳市进行了区域似大地水准面精化工作。本文论述了GNSS和水准网的布设及精度,使用了3 877个点重力数据和54个GNSS水准资料,以EIGEN03C地球重力场模型作为参考重力场,由第二类Helmert凝集法完成大地水准面计算,利用球冠谐调和分析方法将GNSS水准与重力似大地水准面联合求解得出的2'!2'格网似大地水准面,在高原高差地区其精度达到"0.010 m。     

我国陆海统一似大地水准面构建的三维重力矢量法

基于重力场水平分量-垂线偏差对地形信息敏感的特点,根据边值理论由重力与地形数据确定格网垂线偏差模型,在此基础上,首先利用三维重力矢量-格网垂线偏差与格网重力异常,联合格网高程数据求得格网点间高程异常差,然后通过GPS/水准点的控制,构成紧密的几何条件,进行严密平差,从而获得高分辨率、高精度似大地水准面的数值模型。按照本文方法,利用我国6600多个GPS/水准点、1'×1'的格网垂线偏差、格网重力异常、格网高程数据,整体平差计算了我国陆海统一的似大地水准面模型,经GPS/水准点检核,全国似大地水准面的绝对精度达到了4 cm,相对精度优于7 cm。     

重力场模型谱组合精化区域似大地水准面

针对区域似大地水准面模型构建中地面重力数据分布不均匀且较难获取的难题，该文提出一种基于谱组合重力场模型的似大地水准面精化方法，实现了卫星重力场模型与高阶重力场模型的优化组合，结合293个实测全球卫星导航系统(GNSS)水准数据，构建了山东省范围的高精度似大地水准面模型。利用GNSS水准数据检核表明：在山东省范围，利用谱组合重力场模型构建的区域似大地水准面模型具有较高的精度，能够满足大多数工程要求，与采用地面重力数据构建的似大地水准面模型对比发现，在不使用地面重力数据的情况下也可构建厘米级精度似大地水准面模型，具有成本低、效率高的明显优势，便于及时开展区域似大地水准面的维护更新。     

联合GRACE/GOCE重力场模型和GPS/水准数据确定我国85高程基准重力位

GRACE、GOCE卫星重力计划的实施,对确定高精度重力场模型具有重要贡献。联合GRACE、GOCE卫星数据建立的重力场模型和我国均匀分布的649个GPS/水准数据可以确定我国高程基准重力位,但我国高程基准对应的参考面为似大地水准面,是非等位面,将似大地水准面转化为大地水准面后确定的大地水准面重力位为62 636 854.395 3m~2s~(-2),为提高高阶项对确定大地水准面的贡献,利用高分辨率重力场模型EGM2008扩展GRACE/GOCE模型至2190阶,同时将重力场模型和GPS/水准数据统一到同一参考框架和潮汐系统,最后利用扩展后的模型确定的我国大地水准面重力位为62 636 852.751 8m~2s~(-2)。其中组合模型TIM_R4+EGM2008确定的我国85高程基准重力位值62 636 852.704 5m~2s~(-2)精度最高。重力场模型截断误差对确定我国大地水准面的影响约16cm,潮汐系统影响约4~6cm。     

全国及部分省市地区高精度高分辨率似大地水准面的研究和实施

结合我国重力和地形资料及国内外较优的重力场模型,研制适合我国重力场特征的360阶重力场模型WDM94;建立中国新一代分米级似大地水准面CQG2000,包括建立新的以GPS/水准为基础的高程异常控制网、利用海洋卫星测高数据计算海洋大地水准面、陆地重力似大地水准面的研制及陆海似大地水准面的拼接等;研制江苏省、海南省、深圳市、大连市、南京市及"南水北调"西线工程具有厘米级精度的局域似大地水准面模型;结合GPS技术和高精度似大地水准面模型,研制GPS测图软硬件一体化系统.本研究项目获得2004年度国家科技进步二等奖.     

全国及部分省市地区高精度、高分辨率大地水准面的研究及其实施

结合我国重力和地形资料及国内外较优的重力场模型，研制了适合我国重力场特征的360阶重力场模型WDM94，建立了中国新一代包括全部陆海国土的dm级（似）大地水准面CQG2000，建立了中国以GPS／水准为基础的高程异常控制网，利用海洋卫星测高数据进行我国海洋大地水准面的计算、我国陆地重力（似）大地水准面的研制厦我国陆海（似）大地水准面的拼接；研制了江苏省、海南省、深圳市、大连市、南京市及南水北调西线工程具有cm级精度的省市地区（似）大地水准面模型；结合GPS技术和高精度（似）大地水准面模型，研制了GPS测图软硬件一体化系统。     

大庆市区域似大地水准面精化

精化大地水准面是现代重力场和大地测量学工作的重要任务之一,本文介绍大庆市区域似大地水准面项目所采用的技术路线和方法。论述了GPS和水准路线的布测精度,GPS、水准数据处理和似大地水准面确定所采用的方案,及似大地水准面所获取的精度。     

陆海交界区域厘米级精度似大地水准面的确定

为了得到我国某陆海交界区厘米级精度的区域（似）大地水准面,利用43个高精度GPS／水准点和1045个实测重力点数据对EGM96,WDM94和GFZ计算的局部重力（似）大地水准面进行了比较与评价。结果表明,在该测区用移去．恢复法确定重力（似）大地水准面时,EGM96应该是首选参考重力场模型。该测区处在陆海交界处,海域无GPS／水准数据。经比较发现,采用距离倒数加权平均法将该区重力似大地水准面拟合于GPS／水准数据比在大范围使用的多项式法效果更好。采用该方法计算的测区（似）大地水准面精度优于3cm。     

陆海交界区域厘米级精度似大地水准面的确定

为了得到我国某陆海交界区厘米级精度的区域(似)大地水准面,利用43个高精度GPS/水准点和1 045个实测重力点数据对EGM96,WDM94和GFZ计算的局部重力(似)大地水准面进行了比较与评价。结果表明,在该测区用移去-恢复法确定重力(似)大地水准面时,EGM96应该是首选参考重力场模型。该测区处在陆海交界处,海域无GPS/水准数据。经比较发现,采用距离倒数加权平均法将该区重力似大地水准面拟合于GPS/水准数据比在大范围使用的多项式法效果更好。采用该方法计算的测区(似)大地水准面精度优于3cm。     

GPS水准、天文重力水准与重力大地水准面多种数据联合处理的研究

针对我国大地水准面的研究状况，提出了在国家ＧＰＳＢ级网完成之后，利用ＧＰＳ水准、天文重力水准与重力大地水准面３类数据确定我国高精度大地水准面的理论和方法。分析了３类数据的误差传播规律，给出了联合平差模型，并用一模拟网进行了试算     

应用双输入单输出法确定局部似大地水准面的实例研究

利用了双输入单输出法,融合处理了我国某地区的重力异常和地形资料两类数据,结合WDM94地球重力场模型和63个高精度GPS水准数据,计算了该区域的似大地水准面。     

GPS/水准点数对似大地水准面再精化结果精度分析

似大地水准面的精度直接决定了RTK用户获得我国1985国家高程基准成果的精度。论文利用4种不同精度的重力似大地水准面成果以及一定数量的GPS/水准点成果,通过移去恢复法和拟合内插方法详细分析了GPS/水准点数对区域似大地水准面再精化结果的影响,并利用实测数据进行验证。结果表明,GPS/水准点数量的增加可提高再精化水准面精度,但精度达到一定量级后,不再提高。此外,一定精度范围的初始水准面精度对于水准面再精化最终结果精度影响不大,与离散程度成反比。论文结论对今后区域似大地水准面再精化工作中方案的选择、成本的节约等方面有一定的指导意义。     

GPS水准,天文重力水准与重力大地水准面多种数据联合…

针对我国大地水准面的研究状况，提出了在国家ＧＰＳ Ｂ级网完成之后，利用ＧＰＳ水准、天重力水准与和重力大地水准面３类数据确定我国高精度大地水准面的理论和方法。分析了３类数据的误差传播规律，给出了联合平差模型，并用一模拟网进行了试算。     

重力场模型研究进展及最新重力位模型精度比较分析

全球重力场模型在卫星精密定位、大地水准面精化、重力法探矿、气候变化研究、地球物理学、地质学和海洋学等诸多领域都有非常重要的意义。据此,总结了全球重力场模型的研究进展,简要介绍了重力位模型计算扰动场元的方法与公式,对比了勒让德函数递推几种方法的效率。利用我国范围内实测的GPS/水准数据和垂线偏差数据对两个超高阶地球重力场模型EGM2008和EIGEN-6C2进行精度对比和分析,结果表明,EIGEN-6C2模型垂线偏差子午分量计算精度约为2.07″,卯酉分量计算精度约为2.13″,高程异常计算精度约为0.305m(含系统差),均优于EGM2008模型的计算精度。故在我国范围内,推荐使用EIGEN-6C2模型进行似大地水准面精化以及各类扰动重力场元计算。     

准噶尔盆地中西部油区精化似大地水准面建立与实施

利用GPS定位技术结合准噶尔盆地区域内的重力资料、水准资料、高分辨率的地形数据以及最新的重力场模型,精确研究并确定准噶尔盆地的似大地水准面模型,以求取不同地区、不同位置高精度的高程异常值,从根本上解决GPS定位技术无法直接提供正常高的问题。     

应用GPS水准与重力数据联合解算大地水准面

GPS水准大地水准面与重力大地水准面之差不仅由基准不同引起,而且也包含重力与GPS水准观测值的误差。建立了这两个水准面之差与基准转换参数、重力和GPS水准观测值的残差之间的关系,并基于最小二乘准则解算了基准转换参数和重力与GPS水准观测值的残差,即计算转换参数及重力与GPS观测值的改正。尤其当GPS水准精度远高于重力水准面时,联合解算模型可固定GPS水准大地水准面,只对重力观测值进行改正。     

益阳市似大地水准面精化成果分析

利用重力场模型、数字高程模型、水准测量成果和GPS技术,采用重力法与移去恢复技术,分析和研究了益阳城区似大地水准面精化获取的技术和方法,并对获取的似大地水准面进行了精度评定。     

中国似大地水准面

采用移去-恢复技术,利用我国高分辨率DTM和重力资料推算我国大陆重力大地水准面;然后再和我国GPS水准所构成的高程异常控制网拟合,推算具有分米级精度,15′×15′分辨率的我国大陆大地水准面.利用全国地壳运动监测网络的80余个高精度GPS水准点进行外部检核,检核结果证实和原设计精度完全一致即该大陆大地水准面的绝对精度,在东经120°以东,高于±0.3 m,在东经120°以西,北纬36°以北,±0.4 m, 36°以南,±(0.4～0.6) m.利用卫星测高数据计算垂线偏差,反解我国海域大地水准面.为了检核,由测高垂线偏差反演为重力异常,与海上万余点船测重力值进行了外部检核;同时将上述反演的重力异常推算大地水准面,与直接解得的相应结果进行比较作为内部检核.由重力和GPS水准数据推算的上述大陆大地水准面,和主要由卫星测高数据确定的海洋大地水准面,二者之间一般都存在以系统误差为主的拼接差.顾及这一现象和结合我国在陆海大地水准面拼接区重力资料稀疏的实际,研究提出了扩展拼接技术,即在沿海选取部分陆海毗邻的局部地区,在这局部地区内,陆地用实测平均重力格网数据,海洋用测高平均重力格网数据,统一推算陆海局部重力大地水准面.然后利用这一局部大地水准面的陆地部分和已经GPS水准校正的陆地大地水准面进行拟合.最后将拟合参数校正中国全部海域的测高重力大地水准面,而保持陆地部分大地水准面不变,以最大限度的削弱拼接点和测高海洋大地水准面的系统误差.