基于地球重力场模型的GNSS高程转换与精度分析

为了解决纯数学模型在进行高程转换时,只能反映测区高程异常的大致趋势,影响高程转换精度的问题,采用地球重力场模型与数学函数相结合的"移去-恢复"法来反映高程异常的细节变化,以达到提高转换精度的目的。以安徽省某输电线路工程部分走向线实验区为例,分别采用数学模型的二次曲面、Kriging插值、多面函数以及与EGM2008、EIGEN-6C4、GOCO05S地球重力场模型结合的"移去-恢复"法等13种方案实现了测区的高程转换。结果表明,多面函数的精度优于Kriging插值法和二次曲面法,地球重力场模型与数学函数相结合的"移去-恢复"法精度较纯数学模型有了大幅提升,GOCO05S、EIGEN-6C4与多面曲面相结合的方案精度最佳,内外符合精度优于10.0 mm,RMS、STD均优于9.2 mm。     

基于EGM2008地球重力场模型的GPS高程转换研究

综合利用EGM2008地球重力场模型,采用＂移去-拟合-恢复＂方法和二次曲面函数数值逼近算法进行GPS高程转换。通过某隧道实例验证了＂移去-拟合-恢复＂的有效性和实用性,检验了EGM2008地球重力场模型的精度。通过计算比较,在测区范围内,合理选择均匀分布的GPS/水准点,可以使高程拟合精度达到最大。     

大高差变化区域GNSS高程转换模型与方法的优选

在地形起伏变化大的山区,基于GNSS技术实测的大地高和高精度几何水准实测的正常高数据,将线状拟合、平面拟合、曲面拟合等多种GNSS高程转换数学模型分别应用到GNSS/水准拟合法和EGM2008模型的"移去-恢复"法中,讨论了各模型方法在山区的高程转换应用情况及转换精度。利用Alltrans EGM2008 Calculator计算得到的地球重力场模型高程异常值,由于综合考虑了高程异常的几何和物理特性,使EGM2008模型的解算精度高于GNSS/水准拟合法精度。并通过实例证明,EGM2008"移去-恢复"法的曲面拟合模型适用于大高差山区cm级GNSS测高。     

EGM2008和EIGEN-6C2模型的精度比较

简要介绍了EGM2008和EIGEN-6C2两种超高阶重力场模型,给出了高程异常模型计算的详细过程,并基于两种重力场模型建立内蒙古地区似大地水准面模型,用空点法和外符合法进行精度分析比较。结果表明,可以用空点法取代外符合法进行精度评定。在内蒙古地区,EIGEN-6C2模型比EGM2008模型的精度提高了3 cm。     

超高阶重力场模型EIGEN-6C2适应性分析

为了证明EIGEN-6C2是目前较优的超高阶重力场模型,该文将我国全部的共计13个沿海省市的陆地和岛礁上2 917个GNSS水准点的实测高程异常,分别与近几年国际上公布的比较优秀的EGM2008、EIGEN-6C、EIGEN-6C2、GO_CONS_GCF_2_DIR_R4和GOCO03S5个重力场模型的不同截断阶次模型高程异常之差进行外部精度检验,最后得出了到目前为止EIGEN-6C2重力场模型与我国沿海省市实测高程异常符合性最好的结论。     

EIGEN-6C重力场模型在中国地区的GPS/水准验证

介绍最新的加入GOCE数据解算的超高阶重力场模型EIGEN-6C,该模型最高阶次至1420。利用中国大陆地区GPS/水准数据对EIGEN-6C模型不同阶次进行外部检核,并在验证过程中引入EGM2008模型作为比较和参考。结果表明,两个模型精度在东部优于西部,EIGEN-6C与EGM2008模型在中国地区精度相当,甚至更优。     

基于高阶重力场模型的山区高程拟合研究

选用沿海山区GNSS水准点的实测高程异常,分别对近几年国际上公布的EGM2008、EIGEN-6C2、EIGEN-6C3stat、GECO、XGM2019e、SGG-UGM-2这6个高阶重力场模型计算的高程异常进行精度检验,分析不同模型、不同截断阶次模型高程异常精度与阶次的关系,采用基于Kd-Tree算法的二次曲面拟合方法进行山区水准面移去—拟合—恢复。结果表明,利用基于Kd-Tree算法高阶重力场模型进行山区水准拟合精度提高明显,具有较好的适应性。     

组合重力场模型的精度及其适用性分析

针对EGM2008、GECO及EIGEN-6C4重力场模型存在长波误差的情况,利用GNSS/水准数据在分析EGM2008、GECO及EIGEN-6C4模型高程异常精度基础上,分析GOCO03S、GO_CONS_GCF_2_DIR_R5、GO_CONS_GCF_2_SPW_R2、GO_CONS_GCF_2_TIM_R5 4个纯卫星重力场模型与EGM2008、GECO及EIGEN-6C4模型在不同阶次组合的精度,进而选取可靠的截断阶次确定组合重力场模型。计算结果表明:与EGM2008、GECO及EIGEN-6C4模型相比,各自对应的组合重力场模型高程异常精度最优分别可达0.061m、0.054m和0.059m,对应精度提升幅度分别为18%、31%和24%,因此,组合重力场模型能提高重力场模型高程异常的精度;利用EGM2008、GECO及EIGEN-6C4模型进行高程拟合的精度与利用组合重力场模型进行高程拟合的精度相当,这说明EGM2008、GECO及EIGEN-6C4模型存在的长波段误差也可通过一定的拟合模型进行削弱。     

多类重力场模型的精度分析

分析国际公布的EGM2008、GECO和EIGEN-6C4等超高阶重力场模型及GOCO03S、GO_CONS_GCF_2_DIR_R5和GO_CONS_GCF_2_TIM_R5等低阶重力场模型的内符合精度。利用实测的GNSS/水准数据对各模型进行外符合精度的检核。分析6个模型在不同阶次组合的精度,进而选取可靠的截断阶次确定组合重力场模型。计算结果表明:EGM2008、GECO、EIGEN-6C4及DIR_R5四个重力场模型的阶方差均保持在mm级,而GOCO03S在191阶之后的精度达到dm级,TIM_R5模型在228阶之后的精度达到dm级; 6个重力场模型中,EIGEN-6C4模型的累计阶方差最小;EGM2008、GECO模型的互差阶方差在高频部分呈现差异,而在超高阶部分两种模型的互差阶方差符合性好;与EGM2008模型相比,其组合重力场模型高程异常精度最优可达0.063 m,精度提升幅度为15%,与GECO模型相比,其组合重力场模型高程异常精度最优可达0.060 m,精度提升幅度为23%,与EIGEN-6C4模型相比,其对应的组合重力场模型高程异常精度最优可达0.064 m,精度提升幅度为18%,因此,组合重力场模型能提高重力场模型高程异常的精度。     

基于EIGEN-CG03C地球重力场模型的GPS高程转换算法研究

针对地形起伏较大地区纯粹采用数值逼近方法进行GPS高程转换精度不高的事实,提出了一种在"移去-拟合-恢复"思路的基础上,综合利用EIGEN-CG03C地球重力场模型和数值逼近算法进行GPS高程转换的方法。通过某隧道实例验证了该方法的有效性和实用性,证实该方法在地形起伏较大的重山区能够达到较高的精度。