国家高程基准与全球高程基准之间的垂直偏差

利用不同重力场模型（EIGEN-6C4、EGM2008）和海面高模型（DNSC08、DTU10、DTU13）确定了全球平均海面重力位均值62 636 856.550 7 m²s^-2,加入海面地形改正后得到全球大地水准面重力位均值62 636 858.179 0 m²s^-2。联合EGM2008模型与全国均匀分布的649个GPS/水准数据,根据异常位法、正常高反算法以及高程异常差法,分别计算了我国1985高程基准与全球高程基准之间的垂直偏差,并对3种垂直偏差结果通过加权方法进行了改善。最后,利用两种方法对垂直偏差结果的合理性与正确性进行验证。结果表明我国高程基准面高于全球平均海面0.298 0 m,高于全球大地水准面0.464 2 m。     

1985国家高程基准与全球似大地水准面在广东地区的垂直偏差

利用重力位差原理,采用广东地区201个GPS水准点计算该地区1985国家高程基准与全球似大地水准面之间的垂直偏差。结果表明,该地区1985国家高程基准验潮站的重力位最或然值为62 636 852.842 m2/s2,垂直偏差的最或然值为32.3 cm,可为该地区实施跨海高程传递提供参考。     

1985国家高程基准相对于大地水准面的垂直偏差

局部高程基准通常由一个 (或多个 )验潮站所测的当地平均海面确定。由于海面地形的客观存在 ,人们已经认识到当地平均海面与大地水准面的差异可能达 2m之多。为了获得这一垂直偏差 ,很有必要确定当地平均海面和全球大地水准面上的重力位值。提出了利用全球重力场模型和GPS/水准资料计算局部高程基准相对全球大地水准面垂直偏差的 2种不同方法。我国目前采用的 1 985国家高程基准 ,由青岛验潮站所处黄海平均海面 1 95 2～ 1 979年的验潮记录计算得到。利用全球重力场模型和分布全国大陆范围的GPS/水准数据 ,计算了 1 985高程基准与大地水准面的垂直偏差。结果表明 1 985国家高程基准点的重力位值为( 62 63685 3.40± 0 .1 3)m2 s- 2 ,这比重力位W0 =( 62 63685 6.0± 0 .5 )m2 s- 2 隐含的大地水准面高 ( 0 .2 6± 0 .0 5 )m。     

1985国家高程基准与全球似大地水准面之间的系统差及其分布规律

将由大地高和正常高导出的几何高程异常与由位系数模型计算得到的物理高程异常进行比较,求出1985国家高程基准与全球似大地水准面之间的系统差,并分析其分布特性.为抵制异常值的影响,引入"抗差等价权".利用分布全国大陆范围的GPS网949个点的GPS/水准数据和地球重力场模型EGM96、DQM99A,求出1985国家高程基准点与WGS84定义的似大地水准面之间有35.7 cm的垂直偏差,1985国家高程基准面的系统差自东向西、自南向北明显增大,给出相应的数学模型.     

1985国家高程基准的系统差

基于异常位、高程异常差以及海面地形模型3种方法,分别求出了1985国家高程基准相对于全球大地水准面的垂直偏差,并取得了一致的结果。     

基于1985国家高程基准成果的使用与分析

对国家第二期一等水准网(1976-1990年)与国家第二期一等水准网复测(1991-1997年)高程变化进行了分析,以陕西省为例,阐述了基于1985国家高程基准的几期成果,由于几期成果所采用的起算点为不同期,形成一个水准点有多个高程的情况,所以使用者在利用1985国家高程基准成果时,应注意配套使用,以免用错造成不必要的损失。     

全球高程基准研究进展

建立统一的全球高程基准是国际大地测量科学界的核心目标之一,也是全球尺度地球科学研究、跨境工程应用等的必要基础设施。国际大地测量协会（international geodesy association,IAG）2015年发布了国际高程参考系统的定义,并于2019年提出了建立国际高程参考框架的目标。从全球高程参考系统的理论基础和定义出发,对国际高程参考系统与框架的理论、方法和实际问题开展论述与研究,主要包括全球大地水准面重力位$W_{\mathrm{0}}$的确定、基于高阶重力场模型的重力位确定、基于区域重力场建模的重力位确定,并重点论述和分析了IAG组织的科罗拉多大地水准面建模试验和中国2020珠峰高程测量实现国际高程参考系统2项典型案例研究。结果表明,在平坦地区和一般山区,重力大地水准面模型精度能达到1 cm（重力位0.1 m2/s2）,即使在珠穆朗玛峰这样的特大山区,也有望达到2~3 cm精度（重力位0.2~0.3 m2/s2）。综合典型案例研究结果、观测技术、数据资源和区域分布等因素,提出了建立国际高程参考框架的初步策略,包括IHRF参考站布设、重力位确定方法、数据要求、应遵循的标准/约定和预期精度指标等,展望了光学原子钟与相对论大地测量对于全球高程基准统一的潜在贡献。     

1985年北美高程基准讨论会

<正> 美国国家大地测量局将于1985年4月21—26日主持召开关于北美高程基准国际讨论会。这次讨论会的的发起者是国际大地测量协会和美国商务部国家海洋与大气管理局。会议地点:Holiday Inn Crowne Plaza Hotel,Rockville,Maryland(Suburban Washington,D.C.)USA. 1985年北美高程基准第三次国际讨论会将提出与1988年北美高程基准重新定义和重新平差有密切关系的课题。会议着重讨论地     

通过大港验潮站坐标确定我国高程基准的垂直偏差

确定局部高程基准相对大地水准面的垂直偏差是统一全球高程基准的重要途径。本文的目的是通过大港验潮站坐标直接确定我国高程基准的垂直偏差。首先给出通过大港验潮站坐标确定我国高程基准垂直偏差的基本原理,然后介绍测定大港验潮站平均海面坐标的方法及过程,接下来通过EGM2008和EIGEN-6C4重力场模型计算出的我国高程基准面的重力位,进而推算获得垂直偏差,并与我国东部地区GPS/水准数据的计算结果进行了比较。经分析发现,EGM2008模型计算结果的可靠性要好于EIGEN-6C4模型;利用大港验潮站坐标计算得到的我国高程基准相对大地水准面的垂直偏差为0.344 m,比利用我国东部261个GPS/水准点数据计算获得的偏差值小0.006 m。     

区域与全球高程基准差异的确定

全球高程基准统一是继全球大地测量坐标系及其参考基准统一之后,大地测量学科面临和亟待解决的一个重要问题,也是全球空间信息共享与交换的基础。本文针对区域高程基准与全球高程基准间基准差异确定的理论、方法及实际问题开展研究。利用物理大地测量高程系统的经典理论方法,给出了高程基准差异的定义,并推导了计算基准差异的严密公式,该公式可将高程基准差异确定的现有3种方法统一起来。在此基础上,分析顾及了不同椭球参数对于计算基准差异的影响及量级,同时,高程异常差法还需考虑全球高程基准重力位与模型计算大地水准面位值不一致引起的零阶项改正。利用青岛原点附近152个GPS水准点数据,分别选择GRS80、WGS-84、CGCS2000参考椭球以及EGM2008、EIGEN-6C4、SGG-UGM-1模型,采用位差法和高程异常差法,确定了我国1985高程基准与全球高程基准的差异。其中,EIGEN-6C4模型计算的我国高程基准与WGS-84参考椭球正常重力位U0定义的全球高程基准之间的差异约为-23.1cm。也就是说,我国高程基准低于采用WGS-84参考椭球正常重力位U0定义的全球高程基准,当选取基于平均海面确定的Gauss-Listing大地水准面作为全球高程基准时,我国1985高程基准高于全球基准约21.0cm。从计算结果还可看出,当前重力场模型在青岛周边不同GPS/水准点的精度差别依然较大,这会导致选择不同数据对确定我国85国家高程基准与全球基准之间的差异影响较大,因此,若要实现厘米级精度区域高程基准与全球高程基准的统一,全球重力场模型的精度和可靠性还需要进一步提高。     

利用大地边值问题方法统一全球高程基准

为解决世界各国高程基准差异的问题,提出联合卫星重力场模型、地面重力数据、GNSS大地高、局部高程基准的正高或正常高,按大地边值问题法确定局部高程基准重力位差的方法。首先推导了利用传统地面"有偏"重力异常确定高程基准重力位差的方法;接着利用改化Stokes核函数削弱"有偏"重力异常的影响,并联合卫星重力场模型和地面"有偏"重力数据,得到独立于任何局部高程基准的重力水准面,以此来确定局部高程基准重力位差;最后利用GNSS+水准数据和重力大地水准面确定了美国高程基准与全球高程基准W₀的重力位差为-4.82±0.05 m²s^-2。     

现代高程基准的研究

本文阐述了现代高程基准研究的意义，介绍了需要研究的内容和世界上一些国家与学者研究的基本情况，同时，对我国开展有关研究了作了简明的概括，并提出一些看法。     

波罗的海地区高程基准的统一

波罗的海周围有９个国家，丹麦，爱沙尼亚，芬兰，德国，拉脱维业，立陶宛，波兰，俄罗斯和瑞典，在确定精密大地测量高程中，这些国家使用正高或正常高系统，正高系统以大地水准面为高程基准面（零水准面）正常高系统的基准面是似大地水准面，因为两者在海洋上是一个致的，所以有可能使上述的高程基准统一使用波罗的海平均海面，为了实现这一设想，特别要使用ＧＰＳ观测，将一些高程网与波罗和海各验湖站联测，另外，这些国家的官方     

区域性高程基准的统一

全球或区域性高程基准面的统一始终是大地测量学研究的主要内容之一 ,对于构建“数字区域”和“数字地球”及研究全球或区域性环境变化具有重要的科学意义和现实意义。本文利用全球重力场模型EGM 96和WDM94及GPS水准数据 ,确定了香港主要高程基准面与我国 195 6黄海高程基准面的重力位差。计算结果表明 ,这两个基准面的重力位差为 (8 36 6± 0 76 5 )m2 s-2 ,表明香港主要高程基准面平均低于我国 195 6黄海高程基准面 (0 85 5± 0 0 78)m2 s-2 。本文的计算结果有助于本地区高程基准面的统一     

统一全球地壳垂直运动参考基准的方法研究

目的 提出一种以SLR作为统一全球地壳垂直运动参考基准的方法。利用SLR、GNSS和 VLBI国际分析中心提交给ITRF2008和ITRF2005的坐标速度场数据,选出精度较高的并置站,并经坐标转换计算出各自站心坐标系下的垂向速度场。基于系统差模型解算出 SLR与 GNSS、VLBI的垂向速度场之间的系统差,并利用此系统差将 GNSS、VLBI的垂向速度场改正到以 SLR为垂直运动参考基准上来。经一致性检验发现,改正后相关系数和斜率都趋近于1,这表明以SLR作为统一地壳垂直运动参考基准是可行的。     

构建现代化国家高程基准框架建设若干问题的探讨

本文通过对多年来国家一、二等水准测量的分析总结,探讨了建设国家现代化高程基准的设计准则和国家一、二等水准路线踏勘选埋方法,对观测中存在误差的处理技术;通过对数字水准仪的测试和分析总结,指出了选购和使用数字水准仪时应该注意的技术问题.对于构建国家现代化测绘体系的高程基准框架建设及地方高等级水准测量中的若干关键问题提出了具体的建议.     

综合利用海岸带GNSS水准和重力数据精密确定中国高程基准偏差

综合利用中国海岸带GNSS水准和多源重力测量数据,通过精化陆海统一的重力似大地水准面计算高程异常零阶项,精密确定了中国1985国家高程基准相对于重力大地水准面的偏差。结果显示:中国1985国家高程基准相对于国际地球自转服务（International Earth Rotation Service,IERS）的IERS2010标准W₀对应的重力大地水准面的偏差为30.4±1.0 cm;中国1985国家高程基准于20世纪80年代经琼州海峡传递到海南岛后,在1 cm精度水平上未发现明显差异;计算的重力似大地水准面经全球导航卫星系统（globa navigation satellite system,GNSS）水准外部检核,标准差约为4 cm,12个省市和陆海交界处在厘米级精度水平上无缝衔接。在近10 a内,天津市除西北角外,大部分地区存在地面下沉,东南部地面下沉约7 cm,上海市地面下沉约7 cm,浙江省、江苏省和福建省等沿海省份局部地区也出现地面下沉。     

利用卫星激光测距技术研究全球垂直地壳运动的参考基准

当前地震、地质灾害等现象的频繁发生,表明对于地壳运动尤其是垂直方向的研究是迫切而必需的,而研究垂直地壳运动的一个重要前提就是其参考基准的确立。针对目前国内外对于全球垂直地壳运动参考基准不统一的现状,分析了研究全球统一的垂直地壳运动参考基准的必要性,提出将ITRF2008框架下获取的SLR的垂向速度场作为全球垂直地壳运动参考基准的方案,论证了该方案的合理性,并利用GPS和VLBI的观测数据,求取了其速度场与SLR垂直基准之间的系统差,分析了产生不同大小且方向各异系统差的原因,实现了各速度场与全球垂直地壳运动参考基准的统一。由于该基准包含了较为丰富的地球物理信息,具有可发展、可提高以及直接相对于地球质心等特性,因此,我们推荐将ITRF2008框架下SLR技术获取的垂向速度场定义为全球垂直地壳运动的参考基准。     

海洋垂直基准研究进展与展望

海洋垂直基准的构建是海洋测绘的基础性工作。2009—2012年,我国初步构建了中国近岸80海里范围内高程/深度基准转换与统一模型。近年来,这一模型扩展到了我国南海、西太平洋和东印度洋,接下来将逐步构建南北极和全球的无缝垂直基准面模型,这对推动我国数字海洋建设具有基础的支撑作用。本文主要论述和梳理目前国内外主要沿海国家进行海洋垂直基准构建的研究现状,分析了海洋垂直基准构建的主要工作、途径及关键技术,重点阐述了我国在海洋垂直基准建设实践中取得的成果和存在的问题。