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。     

浅谈省级似大地水准面精化

基于高程异常控制点和EGM2008对湖北省似大地水准面进行了精化,并利用220个独立高程异常点对精化结果进行了检查。结果表明,整体中误差为±0.051 m,若除去因人为活动(水库蓄水、地下工程等)和天然造就(地下溶洞)所致的局部重力场变化因素,整体中误差将降至±0.04 m以内,精度比湖北省现行使用的水准面高3～4倍,且大幅改变了地形因素产生的精度不均匀的数据结构。鉴于EGM2008具有高分辨率、高精度、现势性好、精度均匀等优点,建议利用EGM2008地球重力场模型联合广泛收集的最新高程异常控制点对湖北省乃至全国似大地水准面进行重新精化。     

基于克里金法的深圳似大地水准面插值研究

地面点的正常高可以通过GPS技术结合高精度、高分辨率的似大地水准面模型获得,以代替劳动强度大效率低的传统水准(或高程)测量。影响精度的因素有两个:GPS点大地高的测量精度和该点内插高程异常的精度。本文主要针对深圳市1km格网似大地水准面数据,利用克里金法内插拟合高程异常值,用实例说明克里金法在深圳市似大地水准面的应用中可以满足大比例尺数字化测图的需要。     

矿区似大地水准面拟合模型适用性分析

为提高GPS/水准数据拟合高程异常的逼近精度,利用某矿区控制网观测的GPS/水准数据,计算控制点高程异常值,分别用加权平均法、Shepard插值、多项式曲面拟合和多面函数法4种方法对矿区似大地水准面进行拟合。对各种拟合模型的原理和拟合精度进行比较分析。在此基础上,根据似大地水准面物理和几何特性,采用组合拟合的方法进一步改善似大地水准面的拟合精度,利用该模型内插高程异常值与实测GPS/水准点的高程异常值比较,其均方根误差不超过0.02 m,结合GPS观测成果可以取代四等及以下几何水准测量。     

引入似大地水准面精化模型的山区水情监测方法

基于山区水情监测的内在需求与山地开展水准测量困难的地域实际,讨论了引入区域似大地水准面精化模型的GNSS静态高程测量方法代替等级水准的监测方法的可行性,以贵州省内分布均匀的15个CORS站点、20个C级点、11个水文站内的三等水准点作为研究基础,按照C级网精度要求布网观测,利用贵州省似大地水准面精化模型确定了高程异常。研究结果表明,该方法在贵州山区均达到五等水准测量精度,在模型拟合点较密的区域达到四等水准精度。     

无重力数据情况下阜新似大地水准面的确定

将地球位模型计算的阜新似大地水准面拟合于GPS水准实测的似大地水准面。其方法是对每一个GPS水准点,以选定的地球位模型计算其高程异常值,并与其GPS水准实测高程异常值进行比较,得到高程异常的改正值,以此改正附近2.5′×2.5′格网点上用地球位模型计算的高程异常。     

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。     

古巴探区大地水准面模型的探索与确定

由于古巴国家没有现成可用的大地水准面模型,需要引进通用大地水准面模型或自建似大地水准面模型,以满足高程测量要求。针对这个问题,本文一方面积极制定似大地水准面建模方案设计,根据探区内水准点和项目测量设备的配备情况,拟采用GPS水准法自建似大地水准面模型;另一方面两个全球大地水准面模型OSU91A和DMA 10×10及一个加勒比区域大地水准面模型CALIB97被引用到探区,通过对探区内有代表性的高精度水准点进行GNSS观测验证,最终确定全球大地水准面模型OSU91A为适合探区、满足项目合同要求的通用大地水准面模型,从而解决了生产中的技术问题。     

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。     

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.     

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.     

用地球位模型和GPS/水准数据确定我国大陆似大地水准面

用地球位模型和GPS/水准数据确定了我国大陆地区的似大地水准面。采取的方法是,对于每一个GPS/水准点,用地球位模型计算其高程异常值,并与其GPS/水准实测高程异常值比较,得到计算值的改正数,以此改正附近15′×15′格网点上用地球位模型计算的高程异常。方法的实质是将地球位模型计算的似大地水准面拟合于GPS/水准实测的似大地水准面。计算共使用了遍布大陆的950多个GPS/水准点,点间距大约100km。得到的15′×15′似大地水准面的精度,就全国而言,平均好于±0.5m,105°E以东地区接近±0.3m,以西地区接近±0.6m,青藏地区接近±0.5m。     

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。     

区域似大地水准面精化在地籍测量中的应用

从实际应用角度出发,简要介绍了区域似大地水准面精化的理论和方法,并通过实例,运用精化成果进行地籍测量.通过几何水准高程与似大地水准面高程的对比,分析了区域似大地水准面精化成果在城市地籍测量中的重要性.     

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。     

海洋重力似大地水准面与区域测高似大地水准面的拟合问题

研究了将陆地重力似大地水准面与GPS水；住似大地水准面拟合的处理方法推广到海洋的问题．首先从理论上证明了当存在海面地形．则海洋大地水准面与似大地水准面不重合．导出了在海洋上大地水；住面差距与高程异常之间差值的公式．由此给出了求定平均海面相对于区域高程基准的正常高以及测高似大地水准面的计算公式。由于测高平均海面与GPS大地高有相近的精度．提出了将海洋重力似大地水准面与区域测高似大地水准面拟合的处理方法．并利用当前最新的海面地形模型和测高平均海面模型做了数值估计。     

武汉市似大地水准面GPS水准建模与软件研制

本文针对高程异常格网线性内插模型在表达光滑曲面时出现的近似误差,提出了采用基于统计学习理论的机器学习方法,结合粗差检测技术和虚拟观测值,建立高精度GPS水准似大地水准面模型。武汉市GPS水准似大地水准面几何建模实例表明了方法的可靠性与优势。单机版、WEB版、PDA版系列软件的成功研制,最大限度地实现了似大地水准面模型的普及应用。     

似大地水准面的定义及在空中测量中涉及的问题

本文讨论了高程异常和似大地水准面的定义以及高程异常随空间位置的变化,提出了将似大地水准面称为正常高系统的高程基准面的不恰当性,给出了由地面测量至空中点几何高差确定空中点正常高的改正方法。其目的主要是针对当前已经扩展到了空中的测量,引导正确地认识正常高系统的基本问题。     

天文-重力水准的计算模板

在进行三角测量的计算之前,首先必须将地面上实测的基线长度以及三角边的方位归算到参考椭球面之上。因此,我们必须知道地面到达参考椭球面的高程（称为大地高）。这个高程由两个部分组成,即地面到达大地水准面的高度,也就是正高以及大地水准面和参考椭球面之间的距离,即所谓大地水准面高。由于我们无法精确地求出正高,所以,目前我们在大地测量中采用法高系统,也就是说,所采用的中间面不是大地水准面,而是似大地水准面,大地高则等于从地面到达似大地水准面的法高以及后者和参考椭球面之间的距离,即高程异常之和。