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.     

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。     

珠海市陆海统一似大地水准面的确定

针对通常的似大地水准面模型较少涉及海域的情况,该文基于重力数据和地形数据,采用顾及各类地形位及地形引力影响的第二类Helmert凝集法计算了珠海重力似大地水准面;利用高分辨率和高精度的地形数据来恢复大地水准面短波部分,提高了似大地水准面的精度;利用25个高精度全球卫星导航系统水准资料与重力似大地水准面进行了独立比较,其精度为0.012m;然后,采用球冠谐方法,将重力似大地水准面与25个全球卫星导航系统水准数据联合,建立了珠海市海陆统一的似大地水准面模型,其精度为0.008m;最后,利用15个全球卫星导航系统/水准点对似大地水准面模型进行了外部检核,精度为0.010m。     

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。     

北斗地基增强下的天津市三维测绘基准体系检测和评估

为了提供统一的空间地理信息数据基准框架和满足高精度、实时、动态需要,天津市建立了基于北斗地基增强系统的三维测绘基准体系。本文对该系统进行了功能、性能和似大地水准面精化模型正确性等方面的检测,结果表明其各项功能指标、性能指标、精度指标均达到了设计及规范要求,满足了建立高精度统一基准框架的需要,能够实时向用户提供米级的导航服务以及提供厘米级精密定位服务。     

神经网络初始条件对似大地水准面拟合结果的影响

主要针对BP神经网络初始权值设置和学习集样本次序对似大地水准面拟合结果的影响进行研究,结果表明,在GPS/水准点控制区域内初始权值的设置对拟合结果没有影响,学习集样本次序对拟合结果的影响一般小于2.0 mm,得出对于构建厘米级似大地水准面,可以忽略初始权值设置和学习集样本次序对似大地水准面拟合结果的影响的结论,为神经网络方法应用于高精度、高分辨率似大地水准面拟合提供借鉴。     

建立尤溪县基础测绘控制网和似大地水准面模型方法研究

分析了尤溪县基础测绘控制网的现状,结合目前GPS空间定位技术、水准测量技术、区域似大地水准精化技术等多种大地测量技术手段,提出建立尤溪县基础测绘控制网和似大地水准面模型的必要性及应用前景,研究探讨了建立尤溪县基础测绘控制网和似大地水准面模型的内容方法和过程。     

基于超高阶地球重力场模型的哈尔滨市区域似大地水准面确定

本文综述了EGM2008模型的发展情况,并以此模型为基础构建了哈尔滨市区域似大地水准面模型,接着对所建立的模型进行了实证分析,经过计算后,得到结论认为利用EGM2008构建的区域似大地水准面模型能够用于厘米级GNSS正常高测量.     

二次曲面拟合法在区域似大地水准面精化中的应用

以某市为例,介绍了二次曲面拟合法在区域似大地水准面精化中的应用,拟合得到厘米级的似大地水准面模型,并给出有益结论.     

配置法在局部大地水准面精化中的实例研究

从最小二乘配置方法的基本原理出发,以我国某地区范围内1km分辨率的大地水准面高模型数据为例,根据实用公式计算了试验区大地水准面高的协方差值后,采用多项式函数模型和高斯函数模型分别拟合了该地区大地水准面高的局部协方差函数,并对试验区内18个检核点做了推估计算。根据推估值(Nfit)与实测值(NGPSL)的比较分析表明,虽然多项式协方差函数模型略优于高斯协方差函数模型,但它们都能以厘米级的精度拟合局部大地水准面,这表明了配置法用于精化厘米级大地水准面的有效性。     

地形对确定高精度局部大地水准面的影响

以计算香港大地水准面为例 ,着重研究了以下几点 :①DTM的分辨率对地形改正的影响 ;②质量柱体地形模型与质量线地形模型对计算地形改正的差异 ;③采用Helmert凝聚改正法 ,计算地形对大地水准面的间接影响 ;④比较经典Stokes Helmert方法与Sj¨oberg方法计算地形对大地水准面的影响     

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。     

Improving Orthometric Heights Using Precise GPS Measurements

The vertical component obtained from the Global Positioning System (GPS) observations is from the ellipsoid (a mathematical surface), and therefore needs to be converted to the orthometric height, which is from the geoid (represented by the mean sea level). The common practice is to use existing bench marks (around the four corners of a project area and interpolate for the rest of the area), but in many areas bench marks may not be available, in which case an existing geoid undulation is used. Present available global geoid undulation values are not generally as detailed as needed, and in many areas they are not known better than ±1 to ±5 m, because of many limitations. This article explains the difficulties encountered in obtaining precise geoid undulation with some example computations, and proposes a technique of applying corrections to the best available global geoid undulations using detailed free-air gravity anomalies (within a 2° × 2° area) to get relative centimeter accuracy. Several test computations have been performed to decide the optimal block sizes and the effective spherical distances to compute the regional and the local effects of gravity anomalies on geoid undulations by using the Stokes integral. In one test computation a 2° × 2° area was subdivided into smaller surface elements. A difference of 37.34 ± 1.6 cm in geoid undulation was obtained over the same 2° × 2° area when 1° × 1° block sizes were replaced by a combination of 5' × 5' and 1' × 1' subdivision integration elements (block sizes).     

EGM96/2008重力场模型在似大地水准面构建中的应用

似大地水准面的构建可以将GPS测量的高程迅速转化为正常高,极大降低高程测量的成本,提高相关工作效率。将EGM96/2008重力场模型与“移去-恢复”法相结合,在矿区内建立似大地水准面,并使用不同的插值方法,验证最优方案。结果表明,使用二次线性插值的EGM2008重力场模型拟合效果更好,模型外符合精度达到3.6 mm,更适合应用于该区域似大地水准面构建。     

格尔木市高精度数字高程基准模型研究

大地水准面（数字高程基准）为国家高程基准的建立与维持提供了全新的思路。然而，受限于地形、重力数据等原因，高原地区高精度数字高程基准模型的建立一直是大地测量领域的难题。本文以格尔木地区为例，探讨了高原地区高精度数字高程基准模型的建立方法。首先，基于重力和地形数据，由第二类Helmert凝集法计算了格尔木重力似大地水准面。在计算中，考虑到高原地形对大地水准面模型的影响，采用了7.5″×7.5″分辨率和高精度的地形数据来恢复大地水准面短波部分的方法，以提高似大地水准面的精度。然后，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，建立了格尔木高精度数字高程基准模型。与实测的67个高精度GNSS水准资料比较，重力似大地水准面的外符合精度为3.0 cm，数字高程基准模型的内符合精度为2.0 cm。     

利用卫星测高资料推求西北太平洋海域的海洋大地水准面

本文根据卫星测高数据和海面动力地形资料，绘制了不相上下北太平洋海域局部大地水准面的精细结构图，对解决卫星测高技术中大地水准面积和海面地形的可分性问题作了初步尝试。     

一种有效的区域似大地水准面精度检测方法

利用大地水准面逼近严密理论Molodenskii级数解,结合GPS、水准、重力和地形资料精化区域似大地水准面,其精度已从分米级向厘米级、高分辨率方向发展。如何客观、高效地评价区域似大地水准面精度是本文研究的主要目的。作者以广西似大地水准面精度检测为例子,给出了一种综合考虑GPS/水准检测点GPS大地高和水准测量误差的区域似大地水准面精度检测方法。利用覆盖广西境内的446个C级GPS控制网和航控GPS控制网GPS/水准检测点,点间距约25km,采用加权平均法计算广西似大地水准面外符合检测精度为±0.041m。