Effect of the SRTM global DEM on the determination of a high-resolution geoid model: a case study in Iran

Any errors in digital elevation models (DEMs) will introduce errors directly in gravity anomalies and geoid models when used in interpolating Bouguer gravity anomalies. Errors are also propagated into the geoid model by the topographic and downward continuation (DWC) corrections in the application of Stokes’s formula. The effects of these errors are assessed by the evaluation of the absolute accuracy of nine independent DEMs for the Iran region. It is shown that the improvement in using the high-resolution Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) data versus previously available DEMs in gridding of gravity anomalies, terrain corrections and DWC effects for the geoid model are significant. Based on the Iranian GPS/levelling network data, we estimate the absolute vertical accuracy of the SRTM in Iran to be 6.5 m, which is much better than the estimated global accuracy of the SRTM (say 16 m). Hence, this DEM has a comparable accuracy to a current photogrammetric high-resolution DEM of Iran under development. We also found very large differences between the GLOBE and SRTM models on the range of −750 to 550 m. This difference causes an error in the range of −160 to 140 mGal in interpolating surface gravity anomalies and −60 to 60 mGal in simple Bouguer anomaly correction terms. In the view of geoid heights, we found large differences between the use of GLOBE and SRTM DEMs, in the range of −1.1 to 1 m for the study area. The terrain correction of the geoid model at selected GPS/levelling points only differs by 3 cm for these two DEMs.     

精化区域似大地水准面技术方法与设计

2003年至2006年国家测绘局与地方测绘部门合作,在华东、华中、华北15个省、市开展区域似大地水准面精化项目,文中论述了该项目采用的技术路线、项目设计所顾及的有关问题,以及所取得的成果。     

清远市清城区似大地水准面的精密确定

利用GPS技术可获得精度优于1 cm的大地高,若能够获得相应点的高精度似大地水准面(高程异常),则可将大地高转换为相应精度的正常高,从而代替相应等级的水准测量.文中介绍了清远市清城区似大地水准面的计算方法,并对计算结果进行了分析和评价.结果表明,清远市清城区1 km格网似大地水准面的精度为1.3 cm.     

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。     

确定似大地水准面的Hotine-Helmert边值解算模型

空间大地测量技术的发展使大地高的观测成为可能,从而为第二大地边值问题的研究带来了新的机遇,本文对基于Helmert第二压缩法的第二边值问题(简称为Hotine-Helmert边值问题)展开研究。首先介绍了地形直接、间接影响的定义与算法,然后推导了Hotine-Helmert边值问题的解算模型。Hotine-Helmert边值理论无须计算地形压缩对重力的次要间接影响,因而较Stokes-Helmert边值理论更简单。此外,文中引入了一种低阶修正的Hotine截断核函数,该核函数较传统的截断核函数能有效地改善似大地水准面的解算精度。为了验证本文构建的Hotine-Helmert边值解算模型的有效性和实用性,本文将EIGEN-6C4模型的前360阶作为参考模型,利用Hotine-Helmert边值解算模型构建了我国中部地区6°×4°范围、1.5′×1.5′分辨率的重力似大地水准面,其精度达到±4.8 cm。     

数字高程模型的随机分形算法研究

本文研究了基于随机分形的数字高程模型算法。实践证明，用此方法进行形状逼近内插，所需数据量小，可节省大量内存及计算时间，较容易获得所需要的分辨率。     

基于Kalman滤波的动力学模型误差估计算法

本文分析介绍了模型误差对滤波解和预报残差影响的表达式.随后,针对GPS/INS松组合导航系统观测信息无冗余的情况,给出了基于Kalman滤波的动力学模型误差估计算法.最后利用一个车载实测数据证明了算法的有效性.     

利用改进灰色模型的钟差预报算法及其精度分析

灰色模型在钟差长期预报中虽具有一定的优势,但是预测的精度还有进一步提高的可能。在本文中,采用经过数据预处理和残差修正对一阶灰色模型进行了改进,再对GPS卫星钟差进行不同时间尺度上的预报。算例利用IGS提供的精密钟差产品,建立了一个基于改进灰色模型的预报算法,改进灰色模型的预报精度较传统的二次项模型有了很大的提高,且预报结果的收敛性也获得了一定程度的改善。     

基于方差膨胀模型的多个粗差的探测

本文将粗差归入随机模型,提出了基于方差膨胀模型的粗差探测方法。首先针对测量平差实际给出了非等权独立观测条件下的单个粗差的Score检验统计量,然后提出了基于方差膨胀模型的两种定位多个粗差的方案,最后对一边角网进行了计算和分析。大量试验表明,用本文给出的定位多个粗差的方法是切实可行的,它不仅有效地发现了粗差,而且计算简便、快捷,结果比较理想。     

一种大区域地貌矢量数据的DEM快速生成与粗差检测算法

本文论述了一种大区域范围从矢量化地貌数据中快速形成ＤＥＭ以及可视化粗差检测与修正的方法。实践表明，该算法具有实用、直观、快速等特点，可获得稳定而可靠的计算结果。     

似大地水准面的支持向量机模型研究

支持向量机(SVM)是一种基于结构风险最小化原理的学习技术,也是一种新的具有较好泛化性能的回归方法。本文简要介绍了SVM原理,针对大面积复杂似大地水准面的确定问题,仅依据测区的GPS水准实测数据,利用SVM方法整体建模。通过工程实例并与神经网络模型进行对比,证实了SVM似大地水准面模型的可靠性。     

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。     

准噶尔盆地中西部油区精化似大地水准面建立与实施

利用GPS定位技术结合准噶尔盆地区域内的重力资料、水准资料、高分辨率的地形数据以及最新的重力场模型,精确研究并确定准噶尔盆地的似大地水准面模型,以求取不同地区、不同位置高精度的高程异常值,从根本上解决GPS定位技术无法直接提供正常高的问题。     

湖南省似大地水准面的精度检测和特征分析

本文介绍了湖南省似大地水准面建立的概况,详细阐述了内、外符合精度检测的方法,对湖南省似大地水准面进行了全面的特征分析;对大面积区域似大地水准面提出了分区精度检测的方式。结果表明:城镇的似大地水准面精度较高,丘陵和山区需增加GPS/水准点的布设密度以提高似大地水准面的精度,为相关研究提供参考。     

区域高程异常内插方法研究

介绍了部分高程异常内插的方法,结合一个具体的实例,在2km×2km的小范围内采用多项式拟合内插的方法进行高程异常的逼近,运用GPS水准获得的数据进行检查,通过分析,应该采用5参数内插的方法,取得了2.8cm的精度;并据此进行高程异常内插分析,运用MATLAB编写程序对几种插值方法进行讨论。     

On an Earth ellipsoid best-fitted to the Earth surface

Historically, the mean Earth ellipsoid is obtained by fitting an ellipsoid of revolution to the geoid. Such an ellipsoid, however, does not necessarily best fit the physical surface of the Earth due to the existence of topography outside the geoid. In this paper, we present a purely geometrically defined Earth ellipsoid that best fits the physical surface of the Earth so that the resulting ellipsoidal height attains minimum global mean square value. Using a global digital terrain model and a global geopotential model, the size, shape and position of such an Earth ellipsoid have been numerically estimated. Received: 6 September 1996 / Accepted: 1 April 1998     

改进型数据加窗法的高程粗差剔除研究

利用摆动式单波束探测水下微地形时,因掠射角、底质特性等因素对回波信号的影响,导致数字高程粗差产生。本文根据摆动式单波束的探测原理和工作特点,对多波束测量中的数据加窗法进行改进:将回波能量作为探测点的内在属性参与确定起始加窗点;加窗点采用实测点,并要求起始加窗点尽可能靠近整条测线上实测点的高程均值。由此提高了高程粗差剔除的准确性。在实际应用中,随机微地形的高程粗差被成功剔除。     

一种历元间差分的多粗差探测方法

针对无人机飞行过程中观测值质量较差、复杂多变的动态环境带来多个粗差,从而严重影响解算结果的精度及可靠性的问题,该文提出了一种基于历元间变化量的多粗差探测新方法。由于无人机RTK的采样率一般较高,前后历元间具有较好的一致性,所以本方法通过历元间差分进行初步探测,之后运用高精度历元间变化量的先验信息进行抗差卡尔曼滤波,并且本文对粗差和周跳进行区别处理,从而保证即使在多周跳多粗差的情况下,依然保证滤波器的稳定性。通过中海达自主研发的后处理软件UAV-PPK,对多组实测数据进行模拟实时RTK及后处理PPK解算。结果显示,该方法通过历元间变化量的约束,可有效地对多粗差进行探测,防止发生跳变,从而为无人机实时RTK及后处理PPK提供连续高精度、高可靠性的位置信息。     

GM(1,1)模型在区域似大地水准面精化中的应用研究

提出一种利用GM(1,1)模型来拟合高程异常值序列的方法,文中就其建模理论和计算流程进行系统介绍,采用MATLAB语言编程对算法加以实现,并以某区域似大地水准面精化实例进行验证。结果表明,利用GM(1,1)模型建立区域似大地水准面精化模型是可行的。     

一种Kalman滤波系统误差及其协方差矩阵的半参数估计方法

提出用半参数估计理论来解决系统误差对Kalman滤波解的影响问题。即用半参数模型中的非参数分量表达观测模型和动力学模型中未知的系统误差,在移动的窗口内,基于观测残差和状态向量预测残差拟合模型系统误差,进而修正相应的观测向量和状态预测向量的协方差矩阵,以消除系统误差对滤波的影响。同时这种方法还有明显的优点,就是在滤波过程中不需要对系统误差做任何假设。文中推导了基于正则核估计来解算导航系统半参数模型的相应公式,并根据一个模拟的算例,证明了算法的有效性。