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。     

加权组合模型在区域似大地水准面精化中的应用研究

为了探讨GPS/水准点对区域似大地水准面模型的影响程度,本文提出了一种加权组合模型来建立区域似大地水准面精化模型,文中就其计算流程和建模方法进行了系统介绍,并利用C#高级编程语言编写程序对算法加以实现。以某区域似大地水准面精化实例进行试验计算和精度分析,结果表明,利用加权组合模型建立区域似大地水准面精化模型是可行的,能为工程建设提供更好的保障。     

顾及区域属性的不规则似大地水准面的移动窗口拼接方法

针对我国陆地区域似大地水准面具有不等精度性与不规则性特点,提出顾及区域属性的似大地水准面移动窗口拼接算法。采用我国西南某区域的似大地水准面进行拼接试验,验证该算法可行性与可靠性。结果表明,考虑区域属性可增强拼接区域中精度相对高的控制作用,有效削弱拼接区的系统偏差,拼接精度较优于拟合拼接的方法;同时,该算法模型严密、计算效率快。     

组合法精化胶州市大地水准面

本文利用全球重力位模型、胶州市地面重力观测数据、胶州市GPS水准数据和数字地面模型(DTM),采用组合法应用移去-恢复技术计算剩余大地水准面,并与地球位模型计算的高程异常进行拟合,得到该地区重力似大地水准面,再和布测、计算得到的GPS/水准所构成的几何大地水准面拟合,利用多项式拟合完成系统改正,获得最终的大地水准面结果及相关的精度信息。     

组合法精化胶州市大地水准面

本文利用全球重力位模型、胶州市地面重力观测数据、胶州市GPS水准数据和数字地面模型(DTM),采用组合法应用移去-恢复技术计算剩余大地水准面,并与地球位模型计算的高程异常进行拟合,得到该地区重力似大地水准面,再和布测、计算得到的GPS/水准所构成的几何大地水准面拟合,利用多项式拟合完成系统改正,获得最终的大地水准面结果及相关的精度信息。     

利用半约束点质量模型拟合(似)大地水准面

本文利用位场等效逼近原理,对传统的点质量模型进行改化,提出了一种位置固定、埋深自由的点质量模型,并将该模型应用到(似)大地水准面拟合中。利用不同的试验区进行拟合实验,实验结果表明在平原地区,文中所提方法与四次曲面拟合法精度相当,比二次曲面拟合精度提高37.1%;山地地区相比于两种传统拟合方法精度分别提高13.7%和7.7%;而且该方法可以充分利用拟合点信息,格网数据拟合效果较四次曲面拟合分别提升56.8%。本文提出的方法可以适应多类点位分布,具有很强的适应性。综上所述,利用本文提出的方法进行(似)大地水准面拟合达到了较高精度。     

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。     

省级似大地水准面的局部再精化

本文利用少量新的高程异常控制点作为公共点,结合高精度的原省级似大地水准面模型,计算出公共点的高程异常残差,采用多面函数法对其进行数学拟合,获得待求点的高程异常改正数,可大幅提高省级似大地水准面模型的局部精度,是一种简单有效和切实可行的省级似大地水准面局部再精化方案,并给出了实例证明.     

省级似大地水准面的局部再精化

本文利用少量新的高程异常控制点作为公共点,结合高精度的原省级似大地水准面模型,计算出公共点的高程异常残差,采用多面函数法对其进行数学拟合,获得待求点的高程异常改正数,可大幅提高省级似大地水准面模型的局部精度,是一种简单有效和切实可行的省级似大地水准面局部再精化方案,并给出了实例证明。     

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。     

利用等效点质量进行(似)大地水准面拟合

基于等效源原理,提出了一种半自由点质量模型,并给出了顾及相邻点空间关系构造虚拟点质量的简单快速迭代算法。实验结果表明,利用该点质量模型对离散GPS/水准观测数据进行拟合是可行的。     

Quasigeoid evaluation with improved levelled height data for Norway

GPS-levelling points are widely used to control gravimetric geoid or quasigeoid models. Direct comparison is often interpreted to reveal the accuracy of the gravimetric model, using GPS-levelling as a reference. However, both GPS and levelled heights contain errors, and in order to achieve a centimeter-accuracy geoid, these should be investigated. The Norwegian Height System NN1954 is known to contain large systematic errors due to postglacial land uplift in the area. In this study, the current height system and two revised versions, corrected for uplift, are applied to compute three sets of control quasigeoid heights in the southern part of Norway. These heights are then compared to various Nordic gravimetric quasigeoid models generated during the last two decades. In contradiction to some earlier studies, the accuracy of gravimetric quasigeoid models for this area are found to improve near-linearly with time. This is in accordance with expectations, since both data coverage and computation methods have progressed during this time. However, this study shows the importance of establishing accurate and error-free control data for geoid comparisons.     

国际高程参考系统在珠峰地区的实现

2020珠峰高程测量,首次确定并发布了基于国际高程参考系统(IHRS)的珠峰正高。在珠峰地区实现国际高程参考系统,采用的方案是建立珠峰区域高精度重力大地水准面。利用地球重力场谱组合理论和基于数据驱动的谱权确定方法,测试优选参考重力场模型及其截断阶数和球冠积分半径等关键参数,联合航空和地面重力等数据建立了珠峰区域重力似大地水准面模型,61点高精度GNSS水准高程异常检核表明,模型精度达3.8 cm,加入航空重力数据后模型精度提升幅度达51.3%。提出顾及高差改正的峰顶高程异常内插方法,采用顾及地形质量影响的高程异常——大地水准面差距转换改正严密公式,使用峰顶实测地面重力数据,基于国际高程参考系统定义的重力位值W₀和GRS80参考椭球,最终确定了国际高程参考系统中的高精度珠峰峰顶大地水准面差距。     

基于GNSS水准和重力场误差特性的大地水准面精度评估方法

缺乏有效的大地水准面成果精度评估方法,是高程基准现代化及其成果应用面临的关键问题。本文基于GNSS水准高程异常与重力场频域误差特性,研究GNSS水准与重力地面高程异常融合的技术要求,进而提出一种大地水准面成果的误差表达与精度评估方法。经示例测试分析,得出主要结论如下:①实用地面高程异常(即融合后的似大地水准面)精度,应采用随距离非线性变化的高程异常差误差曲线表达;②似大地水准面的精度评估,推荐采用两项误差指标和两条误差曲线共4个要素完整表达,即重力地面高程异常差误差、实用地面高程异常内部误差、实用地面高程异常差误差曲线与GNSS水准高程异常差误差曲线;③当两个GNSS水准点间距离接近或小于所有GNSS水准点平均间距时,GNSS水准高程异常对实用地面高程异常的贡献起主要作用;④较大空间尺度的实用地面高程异常精度主要依靠重力地面高程异常控制。     

湖南地区似大地水准面模型再精化研究

湖南地区2007版似大地水准面模型存在数据源质量相对不高、局部区域存在粗差等问题。通过引入EGM2008地球重力场模型、高分辨率DEM数据、高精度GPS/水准数据等新数据源,采用最小二乘配置法与格林基函数样条插值算法,在原有模型的基础上得到1′×1′分辨率的再精化新模型。精度检测结果表明,新模型的内、外符合精度相较2007模型提升80.7%和22.9%,有效降低汉寿等地区的残差,对湖南省地区的复杂地形具有更好的适用性。     

Geoid models around Sognefjord using depth data

Bathymetry data from Sognefjord, Norway, have been included in a terrain model, and their influence on the geoid has been calculated. The test area, located in the western part of Norway, was chosen due to its deep fjords and high mountains. Inclusion of bathymetry data in the terrain model altered the computed gravimetric geoid by as much as a few decimeters. The effect was detectable to a distance of more than 100 km. All calculated geoids, both with and without bathymetry data in the terrain model, fit the geoidal heights determined by available Global Positioning System (GPS) and levelling heights at the sub-decimetre level. Contrary to expectations, the accuracy in geoid prediction was reduced when using bathymetric data. The geoid changes were largest over the fjord where no GPS points were located. Different methods on the same area [isostatic and Residual Terrain Model (RTM)-terrain reductions] showed differences of approximately 1 m. Rigorous distinction between quasigeoid and geoid was found to be essential in this kind of area. Received: 12 May 1997 / Accepted 7 May 1998     

Two deterministic and three stochastic modifications of Stokes’s formula: a case study for the Baltic countries

In regional gravimetric geoid determination, it is customary to use the modified Stokes formula that combines local terrestrial data with a global geopotential model. This study compares two deterministic and three stochastic modification methods for computing a regional geoid over the Baltic countries. The final selection of the best modification method is made by means of two accuracy estimates: the expected global mean square error of the geoid estimator, and the statistics of the post-fit residuals between the computed geoid models and precise GPS-levelling data. Numerical results show that the modification methods tested do not provide substantially different results, although the stochastic approaches appear formally better in the selected study area. The 2.8–5.3 cm (RMS) post-fit residuals to the GPS-levelling points indicate the suitability of the new geoid model for many practical applications. Moreover, the numerical comparisons reveal a one-dimensional offset between the regional vertical datum and the geoid models based upon the new GRACE-only geopotential model GGM01s. This gives an impression of a greater reliability of the new model compared to the earlier, EGM96-based and somewhat tilted regional geoid models for the same study area.     

近区地形直接与间接影响的棱柱模型算法

基于Helmert第二压缩法进行边值解算时需要计算地形压缩对重力的直接影响和对（似）大地水准面的间接影响。计算近区直接、间接影响的传统积分算法仍是二重积分形式。该算法以网格中心点处的积分核作为网格积分核的平均值的计算模式在一定程度上引入了近似误差。另外,直接、间接影响的传统积分算法在中央区存在奇异性,需单独计算中央网格地形影响,因而增加了计算的复杂性。为此,本文推导了近区地形直接、间接影响的棱柱模型公式,一方面提高了地形影响的计算精度;另一方面中央区不存在奇异性,从而简化了计算过程。为避免棱柱模型存在的平面近似误差,可使用顾及地球曲率的棱柱模型算法计算地形影响。最后通过试验得出结论,在（似）大地水准面精度要求较高的应用中,应尽量使用顾及地球曲率的棱柱模型算法计算地形影响。     

结合扩展卡尔曼滤波与基于点线的最近点迭代扫描匹配算法的机器人位姿自适应估计

针对机器人利用单一位姿估计方法累积误差大、精度低的问题,本文提出了一种基于扩展卡尔曼滤波算法(EKF)和基于点线的最近点迭代扫描匹配算法(PL-ICP)的机器人位姿自适应估计方法。为了减少轮式里程计造成的累积误差,利用Mahony算法对陀螺仪和加速度计进行姿态解算,进而基于扩展卡尔曼滤波融合轮式里程计初步估计机器人位姿;为了减少轮子变形、打滑等对机器人位姿的影响,利用PL-ICP点云匹配算法构建单线激光里程计,对机器人位姿再次进行估计;为了提高位姿估计的准确度,提出了一种基于两种位姿总均方差和前后时刻位姿误差构建累积误差的自适应修正算法,通过分析两种位姿总均方差及前后时刻位姿误差,得到全局最优权重因子和局部动态权重因子,实现累积误差修正因子的自适应调整,得到机器人更精确的位姿估计。试验结果表明,该方法可对机器人的位姿累积误差进行修正,显著提高机器人的位姿估计精度。     

大地水准面数值计算及结构分析

针对大地水准面精化问题,该文提出了基于大地水准面起伏几何性质构建精确大地水准面的方法。相对传统方法根据经验公式设计精化大地水准面分辨率,该文提出了一种顾及区域性特点的大地水准面分辨率设计方法,推导了构建厘米级大地水准面需要达到的空间分辨率计算公式。采用Alltrans EGM2008Calculator 1.00软件计算不同区域的大地水准面高程,并用坡度方法分析大地水准面的精细结构。最后以江西省大地水准面起伏为基础,采用该方法进行计算。结果表明:构建厘米级大地水准面需要达到的空间分辨率为7″,可为大地水准面精化研究提供参考。