最新中国陆地数字高程基准模型:重力似大地水准面CNGG2011

本文回顾了近20年国内外国家局部大地水准面模型研究的概况和发展背景,采用Stokes-Helmert方法,计算了一个新的2′×2′中国重力和1985国家高程基准似大地水准面数值模型（CNGG2011）,采用了1百万余陆地重力数据和SRTM 7″.5×7″.5地形高数据,以及649个B级GPS水准点数据。CNGG2011平均精度为±0.13m,东部地区±0.07m,西部地区±0.14m。各省区局部似大地水准面平均精度为±0.06m,东部为±0.05m,西部为±0.11m。西藏精度为±0.22m。本文还讨论了重力大地水准面与GPS水准的关系,提出了今后进一步精化我国高程基准大地水准面模型的构想。     

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.     

银川市测量基准完善与似大地水准面模型的确定

本文介绍了银川市利用GPS卫星定位技术进行基础控制网改造、二等水准网的建立及似大地水准面模型的确定,通过项目的实施实现了用GPS测量手段代替三角/导线测量和低精度的水准测量,发挥了GPS高精度、低成本、快速、灵活等特点,大幅度减少了外业工作量与生产成本,加快了构建“数字银川”地理空间基础框架的步伐,充分了发挥测绘在银川市经济建设与人民生活中基础和先行作用。     

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。     

似大地水准面模型在城区GPS高程转换中的应用

介绍利用似大地水准面模型在海口市主城区内地面进行GPS高程转换的具体方法。实践证明,只要工作方法得当,利用似大地水准面模型在人、车拥挤和建筑物、电力、通讯等设施密集的城市主城区内进行地面GPS高程转换,其结果可以达到有关规范的等级高程控制要求,从而达到节约人力、物力、财力,提高测量工作效率的目的。     

基于数字城市控制网的似大地水准面格网模型确定

基于数字城市控制网的成果,建立区域似大地水准面格网模型,并对网格模型精度进行评定。     

粤港澳陆海统一似大地水准面模型构建与分析

采用75 251个重力点数据和221个GNSS水准资料,以SGG-UGM-2地球重力场模型作为参考重力场,由Stokes-Helmert凝集法计算了2′×2′格网粤港澳似大地水准面模型(模型2021),实现了陆海一体、覆盖粤港澳全域的高程基准统一。经精度检验及新旧模型差异分析,模型2021有效覆盖粤港澳全域及领海基线内海域,外符合精度从原有的±4.8 cm提升到±2.9 cm,其中,粤港澳大湾区模型精度达到了±1.8 cm,粤北山区、粤东沿海区域精度显著提升。     

自定义似大地水准面建模应用研究

针对EGM96模型文件的数据格式和大地水准面建立方法,提出了可利用多种大地水准面精化成果建立测量手簿使用文件,将精化成果实时地运用到外业测量过程中,实现了似大地水准面的普及应用。     

珠穆朗玛峰峰顶大地水准面与似大地水准面差值计算及其验证

本文利用登山路线上的实测重力点,通过试算分析确定了珠穆朗玛峰地区应采用的均衡模型及均衡深度,并利用该均衡模型推估了珠穆朗玛峰峰顶地形均衡重力异常与珠穆朗玛峰峰顶重力值。根据正常高和正高换算关系的需要,计算了珠穆朗玛峰峰顶沿垂线方向至黄海平均海平面的重力值的平均值与正常重力值的平均值,在此基础上完成了珠穆朗玛峰峰顶正常高和正高的换算,即大地水准面与似大地水准面差值计算,并对此结果采用其他方法进行了验证。     

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。     

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。     

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。     

关于我国区域海洋无缝垂直基准建模及其转换方法的探讨

随着全球导航卫星系统(GNSS)的完善,以及海洋工程的日趋增多,对于区域海洋无缝垂直基准建模及其转换精度的要求也不断提高。本文针对建立我国区域海洋无缝垂直基准体系的现状进行探讨,概要性地介绍了有关模型的建立和海洋垂直基准间的转换方法,并配案例,为相关领域的研究者提供了技术参考。     

面向数字中国建设中国的现代大地测量基准

在回顾我国大地测量基准建设历史的基础上,分析了在当前建设信息化社会,创建数字中国,对现代地理空间基础框架中测绘基准的需求。提出了在我国建设现代大地测量基准的建议。在平面基准方面,建议在国家GPS2000网(三网)的基础上,进一步加密国家GPS网点和永久性追踪站,构建有足够分布密度的三维高精度动态大地坐标框架,为我国今后建立新的大地坐标系统创造条件。在高程基准方面,建议在仪器设备和规范细则方面作好准备工作,依法定期对国家高程控制网进行复测。在重力基准方面,在国家2000重力基准网和国家2000(似)大地水准面的基础上,有步骤的按省或地区推算具有厘米级精度,10km级栅格分辨率的似大地水准面。在条件成熟时,我国应考虑采用三维地心坐标系统。     

我国单点动态垂直基准的建立

确定基准是研究地壳垂直运动的重要内容之一,在讨论均衡基准特点的同时,指出了在其研究我国大陆现今地壳垂直运动中可能带来的不适用性,从而提出了单点动态垂直基准。该基准在多次重合点变动情况下,能够保持前后基准一致,易于维护,与基本验潮站相联系,速率结果具有绝对性质,可以较好地适应未来,特别是具有适应采用空间技术手段的特点。全面叙述了利用国家高精度重复水准测量资料研究我国大陆现今地壳垂直运动过程中,建立单点动态垂直基准的情况。     

局部无缝垂直参考基准面的建立方法研究

为在局域建立一个无缝垂直参考基准面，提出了两步转换的思想和方法，即从大地高到正高然后到海图高。利用该方法。构造了Saint John河高程转换模型，并在该河段建立了无缝垂直参考基准面，且得到了实际验证。     

大区域似大地水准面模型的建立方法研究

在充分研究现有几何方法确定局域似大地水准面的基础上,根据独立网内点间高程异常差的不变性和独立网间大地高起算基准面与WGS84椭球面的平行性,提出通过两步处理,获得大区域连续似大地水准面的思想和方法,即首先统一相邻两个独立GPS网大地高起算基准面,然后再利用几何方法确定大区域似大地水准面。该方法在长江口北岸得到了很好的验证,并取得了比较理想的精度。     

数字天顶摄影仪确定垂线偏差及其精度分析

给出了数字天顶摄影仪的基本结构和垂线偏差测量的基本算法,结合仪器和测量过程,分析了垂线偏差测量误差。数字天顶摄影仪的自动化程度和测量精度都高于传统的天文大地测量。     

新疆似大地水准面成果的精度验证

简述了影响似大地水准面精度的因素,阐述了对新疆似大地水准面精度进行验证的方式与方法,笔者采用了先进的计算方法,选取了大量的实践数据对该水准面的精度进行了较为全面的验证,得出了精度较为准确的验证结果,并提出了成果应用建议。