厘米级高程异常地形影响的算法及特征分析

从厘米级精度要求出发,通过进一步分解Molodensky级数解,推导出高程异常地形影响项的算法公式,初步分析这些地形影响项的精细特征,推荐一套适合厘米级似大地水准面精化的Molodensky解实用简便的算法公式,结合实例测试验证了厘米级地形影响的技术特征。文章指出,在我国丘陵与山区,要使似大地水准面达到厘米级精度,必须顾及Molodensky二阶项的影响;在我国西部、西南某些大倾角地形地区,由于线性Molodensky级数解不收敛,采用线性Molodensky算法计算高程异常的地形影响难以保证似大地水准面精度达到厘米级,发展合适的似大地水准面精化理论是大倾角地形山区厘米级大地水准面对局部重力场逼近技术提出的理论要求。     

中国大陆厘米级大地水准面的地形影响分析

在分析现有地形影响处理方法的基础上,着重对以下3方面问题进行讨论:其一,在传统平面参考面的地形改正计算方法基础上,基于国际通用的GRS80椭球采用Tesseroid单元体积分法计算地形改正,以适用于山区和地形变化复杂地区的地形改正计算,推导了基于Tesseroid单元体的地形改正算法的泰勒级数展开公式,并验证该方法较传统方法的优越性。其二,目前,大地水准面计算中通常只考虑Molodensky一阶项影响,然而已有结果表明在山区二阶项的影响可达到分米级。针对目前厘米级大地水准面任务,基于Molodensky一阶项算法,给出了二阶项和三阶项对高程异常贡献的严密级数展开式。其三,本文详细讨论了利用地形改正值代替Molodensky级数解计算重力大地水准面的误差影响。     

Regional Quasi-Geoid Refining Considering Corrections of Terrain and Complete Spherical Bouguer Anomaly＇s Gradient Term

推证顾及地形与完全球面布格异常梯度改正的完全到一阶项的物理大地测量边值问题的严密解式,并在某试验区综合利用地形、重力、GPS／水准等数据进行区域似大地水准面的计算与检验。通过对高程异常计算绝对与相对精度的比较分析,结果表明,完全球面布格异常梯度改正项对高程异常的影响能够达到厘米的量级。因此,提高区域似大地水准面的建模精度,尤其是在地形起伏较大的区域,除需顾及地形改正项影响外,还应考虑完全球面布格异常梯度改正项对高程异常的影响。     

顾及地形与完全球面布格异常梯度项改正的区域似大地水准面精化

推证顾及地形与完全球面布格异常梯度改正的完全到一阶项的物理大地测量边值问题的严密解式,并在某试验区综合利用地形、重力、GPS/水准等数据进行区域似大地水准面的计算与检验。通过对高程异常计算绝对与相对精度的比较分析,结果表明,完全球面布格异常梯度改正项对高程异常的影响能够达到厘米的量级。因此,提高区域似大地水准面的建模精度,尤其是在地形起伏较大的区域,除需顾及地形改正项影响外,还应考虑完全球面布格异常梯度改正项对高程异常的影响。     

普通测量学、地形测量学

CH20072043增量法地形可视计算与分析=Characteris-tics Analysis of Incremental Terrain Visibility/应申,高玉荣,肖剑平(武汉市勘测设计研究院)∥测绘学报.-2007,36(2).-192~197DEM在表达地形时具有水平等距网格和垂直高差的特点,根据DEM表达地形的特点,利用双增量地形可视计算方法,以水平方向矢量叉乘增量计算来判断点的可视性,采用垂直方向高程增量的谷地凹处盲区测试,根据地形高程的变化来消除不可视点,该算法思路清晰、计算复杂度低。同时重点分析该算法在地形的部分区域和不同特征地形上的特点,指出该算法在起伏山地和沟谷地…     

基于多项式曲面拟合模型的高程转换方法及其结果分析

本文针对影响多项式高程转换精度的两个主要因素(拟合模型选择和拟合点选取),在分析不同阶次多项式表达特征的基础上,基于一次多项式拟合残差信息,提出了综合不同多项式曲面模型的GNSS高程转换方法,并通过实例验证了该方法的有效性。结果表明,利用一次多项式拟合残差空间分布信息反映的测区高程异常变化特征,作为二次多项式分区拟合区域划分或三次多项式拟合点选取的依据,进行高程拟合,可以将高程拟合精度从厘米级提高至毫米级。     

高精度海岸带重力似大地水准面的若干问题讨论

本文针对海岸带多源重力数据和地形特点,通过理论分析和试算,对若干影响厘米级似大地水准面确定的关键问题进行了剖析,得出一些有益的结论。我国海岸带Molodensky一阶项对高程异常的贡献在10～30cm,需在Molodensky框架中精化重力似大地水准面;精细处理地形影响是提升多源重力场数据处理水平的重要途径;地球外空间不同高度、任意类型重力场参数的地形影响、地形补偿和地形Helmert凝聚算法可以统一;重力场数据处理中大地测量基准不一致的影响会随数据处理算法的不同而变化,在多源重力数据处理时此类影响易变得不可预测和控制;将地形Helmert凝聚理论引入Molodensky框架,可以解决以其他重力场参数（如扰动重力、垂线偏差等）为边界条件的似大地水准面精化问题。     

河源市cm级似大地水准面模型的确定

综合利用地球重力场模型、数字高程模型、重力数据和高程异常数据,采用"移去-恢复"法和三次多项式拟合算法,确定了河源市cm级似大地水准面模型;研究了地形复杂的城市级似大地水准面模型计算的关键技术难点,并提出了优化方法。     

WorldView-2影像双介质摄影测量的浅海地形测绘试验

主要研究利用高分辨率WorldView-2卫星影像和双介质立体摄影测量方法进行浅海地形测绘的可行性,同时解决双介质立体摄影测量精定位算法(即折射改正算法)适用性差的问题。首先依据通用的双介质物像几何关系,提出了一种普适的双介质立体摄影测量折射改正算法;然后以海南省三沙市甘泉岛、珊瑚岛周围浅海区域为试验场,利用两个地区的WorldView-2立体影像,运用双介质立体摄影测量方法进行了浅海地形测绘试验。试验成功提取到了两个地区浅海海底的数字高程模型(DEM)。其中,甘泉岛地区的浅海DEM精度达到2.08 m(剔除其中的高程异常点后的结果)。研究表明:提出的折射改正算法,无论"空中同名光线延长线是否相交"都是适用的,且能改善浅海地形测绘精度。在水体清澈、无海浪情况下,利用相应的WorldView-2立体影像和双介质立体摄影测量方法进行浅海地形测绘是可行的。     

利用EGM2008模型与加权组合模型进行高程异常拟合

高程异常拟合是GPS高程测量应用于实际工作的重要技术手段,高精度地求解高程异常是技术关键。本文提出了顾及EGM2008重力场模型的高程异常拟合方法,通过EGM2008重力场模型计算高程异常长波项,并对剩余高程异常利用加权组合模型进行拟合。通过江苏省某市的实测数据验证顾及EGM2008重力场模型的加权组合模型拟合方法。结果表明,该方法的精度达到了厘米级,高程异常拟合效果最大提升了30%。     

浅析无人船在水下地形测量中的应用

水下地形测量因其局限性大、成本高、作业效率低,常规人工测量方法难以开展。随着测绘技术的发展,无人测绘船被投入水域测量工作。通过将GNSS RTK与声呐测深技术相结合,实现实时定位测量水底底面的高程,测量精度可达到厘米级,能够极大地提高作业效率,减少作业周期及成本。本文首先对无人测量船作业原理和流程进行了简单的介绍,结合应用实例,进一步论述了利用无人船测量水下地形的作业过程和方法。     

基于遗传Elman神经网络进行矿区GPS高程拟合

目前,城市、平原地区的似大地水准面建立精度已经达到厘米级,但在矿区进行高程拟合时,由于地面高低起伏没有规则,其似大地水准面的拟合精度并不理想。针对此问题,本文提出利用遗传算法优化Elman神经网络的方法精化似大地水准面,采用移去-恢复法对残差进行建模,使用EGM 2008地球重力场模型和地形起伏信息来精化求解似大地水准面和参考椭球面之间的高程异常,同时着重分析了地球重力场模型以及地形变化信息对高程异常求解的重要性,并使用某矿区实测数据(GPS、水准)对所提方法进行验证,实验结果表明:文中所提方法的精度要优于二次曲面拟合模型和单一Elman模型,其外符合精度达到了1.14 cm,可以代替四等水准测量。     

高精度海岸带重力似大地水准面的若干问题讨论

针对海岸带多源重力数据和地形特点,通过理论分析和试算,对若干影响cm级似大地水准面确定的关键问题进行了剖析,得出了一些有益的结论。我国海岸带Molodensky一阶项对高程异常的贡献在10～30cm,需在Molodensky框架中精化重力似大地水准面;精细处理地形影响是提升多源重力场数据处理水平的重要途径;地球外空间不同高度、任意类型重力场参数的地形影响、地形补偿和地形Helmert凝聚算法可以统一;重力场数据处理中大地测量基准不一致的影响会随数据处理算法的不同而变化,在多源重力数据处理时此类影响易变得不可预测和控制;将地形Helmert凝聚理论引入Molodensky框架,可以解决以其他重力场参数(如扰动重力、垂线偏差等)为边界条件的似大地水准面精化问题。     

基于Qt框架的DSM水域高程处理软件研究

数字表面模型DSM作为测绘项目4D产品中的重要一项,其处理结果将直接影响后续DOM、DLG数据生产工序的进行。受限于大数据量、复杂地形、自动匹配算法等问题,DSM的水域高程处理向来是人工处理的一项复杂工序。本文结合基于Qt框架的软件研发成果对DSM数据水域高程的自动化处理展开研究。     

利用改进的Stokes-Helmert边值理论解算高精度似大地水准面

利用改进的Stokes-Helmert边值问题实现了临沂市厘米级似大地水准面精化。首先,基于Stokes理论和Molodensky理论,联合精密确定地表及其外部扰动引力位的严密解算理论,给出Stokes-Helmert边值问题的数学描述,以及直接地形影响和间接地形影响的严密理论表达式;然后,利用多源观测资料,根据"移去-恢复"技术构建临沂高精度的重力似大地水准面模型;最后,利用GPS/水准高程异常对重力似大地水准面模型进行控制拟合,求得最终的大地水准面模型,其外符合精度达到1.6 cm。     

EGM2008模型在地形测量RTK高程转换中的应用

对于缺乏高程控制点的测区,在确保成果精度的前提下,以EGM2008模型高程异常代替实际高程异常,推导出了大比例尺地形测量RTK高程转换的近似公式及其精度估计公式,并对高程测量限差m、实际高程异常短波部分的平均变化率q和作业距离限制d三者间的关系进行了深入分析。结果表明,在缺乏高程控制点的测区,在作业距离限制范围内开展大比例尺地形测量时,直接利用EGM2008模型进行RTK高程转换,其结果精度能满足有关规范的要求,无需开展更多的水准测量或三角高程测量工作。     

高程系统定义分析与高精度GNSS代替水准算法

从高程系统定义出发,探讨高程基准面的重力等位性质,测试分析不同类型高程系统地面点高程之间的差异,考察GNSS代替水准与实际水准测量成果的一致性,进而提出新的GNSS代替水准算法。主要结论包括:(1)当精度要求达到厘米级水平时,正常高的基准面也应是大地水准面。中国国家1985高程基准采用正常高系统,其高程基准面是过青岛零点的大地水准面。(2)近地空间中等解析正高面与大地水准面平行,GNSS代替水准能直接测定地面点的解析正高,但正常高系统更有利于描述地势和地形起伏。(3)本文给出的GNSS代替水准测定近地点正常高算法,大地高误差对正常高结果的影响比大地水准面误差大,前者影响约为后者的1.5倍。     

中国地区3"SRTM高程误差特征

系统评估了中国地区航天飞机雷达地形测绘任务（Shuttle Radar Topography Mision,SRTM）3″高程误差的分布及其与地形和地表覆盖因素的关系。通过单因子分析法,使用从50多万个样本点中提取的地表特征属性确定误差的变化规律。结果显示:SRTM高程误差与不同地形和地表覆盖类型关系密切;坡度增大误差由正变负,误差绝对值增大;正误差集中在偏北坡向,负误差集中在西南坡向;误差随植被覆盖增加而增大;冰川、沙漠、湿地区域误差整体为负,城镇建筑区的误差整体为正;坡度作为主导因素,同时影响其他因素对高程误差的作用。数据在某些区域存在明显高程异常,在平坦地区存在条带现象。整体上SRTM高程误差在中国地区呈现复杂的变化规律。     

星载激光测高技术在地形测绘中的应用研究

当前地形测绘技术已由过去的野外测绘发展为利用多种手段进行自动测绘,而利用机载或星载激光雷达进行地形测绘是一种先进的测绘手段,目前在国际上已被普遍采用。该方法与传统的野外测绘比较,具有全天候、精确性高、实时性强等诸多优点。本文主要介绍利用星载激光雷达和航天飞机雷达地形测绘任务数字高程模型(SRTM DEM)来建立地面高程模型的方法,并对其结果进行综合评价。     

给定内插高程异常值的精度时对GPS水准网格间距的考虑

在已布设GPS水准网的地区，若需内插其中任意一点的高程异常值时，应该了解该内插值的精度。导出了该内插点高程异常值的精度评定方法，并具体给出在我国C级GPS水准网中，该内插点高程异常推估值精度和该地区的地形和栅格重力异常分辨率的数学关系式和实例。在给定内插点高程异常值精度的局域大地水准面时，按不同地形和栅格重力异常分辨率的密度，根据这些数学关系式，可以设计间距合理的B级或C级GPS水准网。