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。     

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。     

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。     

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。     

重力数据分辨率对GPS/重力边值问题的影响研究

以GPS/重力边值问题为基本数学模型,利用不同分辨率扰动重力数据分别模拟了对GPS/重力边值问题的影响。数值模拟结果表明,数据分辨率与结果精度有密切联系,在丘陵地区,当数据分辨率在2 km时,可以满足cm级似大地水准面的要求,同时提出了一些现实可行的建议。     

扰动重力数据精度对GPS/重力边值问题的影响研究

以GPS/重力边值问题为基本的数学模型,通过数值模拟方法,对不同精度的扰动重力数据对GPS/重力边值问题的影响及误差量级进行了模拟和分析,得出了一些有意义的结论。     

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。     

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.     

利用Hotine积分与扰动重力数据确定区域大地水准面

随着GNSS、航空重力等技术的发展,扰动重力数据的获取变得越来越便捷。然而目前利用Hotine积分与扰动重力数据确定区域大地水准面的研究比较少。本文主要研究了Hotine积分中央区改正方法和Hotine积分核函数改进方法;利用改进的Hotine积分核函数结合扰动重力数据构建了区域大地水准面。实验表明,本文提出的中央区改正方法可以解决Hotine积分中央区奇异的问题;改进核函数的方法可以有效地削弱远区截断误差的影响并且可以提高数据的利用率。     

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。     

珠海市陆海统一似大地水准面的确定

针对通常的似大地水准面模型较少涉及海域的情况,该文基于重力数据和地形数据,采用顾及各类地形位及地形引力影响的第二类Helmert凝集法计算了珠海重力似大地水准面;利用高分辨率和高精度的地形数据来恢复大地水准面短波部分,提高了似大地水准面的精度;利用25个高精度全球卫星导航系统水准资料与重力似大地水准面进行了独立比较,其精度为0.012m;然后,采用球冠谐方法,将重力似大地水准面与25个全球卫星导航系统水准数据联合,建立了珠海市海陆统一的似大地水准面模型,其精度为0.008m;最后,利用15个全球卫星导航系统/水准点对似大地水准面模型进行了外部检核,精度为0.010m。     

二次曲面拟合GPS高程在台山水库灌区的应用

论述了二次曲面拟合GPS高程的基本原理,通过工程实例分析了不同的公共点分布方案对拟合结果的影响,验证了二曲面拟合似大地水准面求取正常高的可行性,总结了影响GPS高程拟合精度的主要因素,并在水利工程建设中进行了实际应用。     

利用重力成果解算GPS网点正常高

利用测区重力点成果及分布较均匀的GPS/水准成果 ,采用重力法及移去～恢复技术 ,确定测区分辨率为 2 .5′× 2 .5′的高精度大地水准面。并由此成果解算GPS网点的正常高     

网络RTK+北斗+后处理GNSS测量高程替代等级水准的方法分析

基于应用成熟的网络RTK及城市级高精度的似大地水准面模型,利用3台以上GNSS-RTK仪器同时观测,5 min为一个时段,采样间隔为1 s,记录包含北斗在内的多星同步静态数据,并按预先设计的观测计划与总时段数完成全部观测。使用商用随机软件对后处理数据进行基线解算,各项误差控制在1/3限差内,甄选高精度的基线组网平差,选定大致在网形中且成果可靠的某点为已知点,进行三维无约束平差,得到全部待定点的CGCS2000坐标。成果经检验合格后,使用当地包含精密似大地水准面模型的转换系统转换为地方坐标与正常高程。工程项目试验表明,用此方法获得的正常高有望替代等级水准。     

几何法确定区域似大地水准面及工程应用

为了充分利用GPS观测数据中的高程信息,获得GPS观测点的正常高,本文利用EGM96全球重力场模型和某区域GPS/水准数据,采用移去-恢复技术以几何方法计算了该区域2.5'×2.5'分辨率似大地水准面模型,经过内、外精度的检验,似大地水准面模型的精度优于0.07 m。结合区域内某工程布设的E级GPS控制网数据进行正常高的计算,并和水准实测高程进行比较,结果表明几何法确定的小区域似大地水准面模型结合GPS观测信息可以代替低等级的水准测量,满足一般工程对高程测量的需求。     

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。     

基于超高阶地球重力场模型的哈尔滨市区域似大地水准面确定

本文综述了EGM2008模型的发展情况,并以此模型为基础构建了哈尔滨市区域似大地水准面模型,接着对所建立的模型进行了实证分析,经过计算后,得到结论认为利用EGM2008构建的区域似大地水准面模型能够用于厘米级GNSS正常高测量.     

三明市现代测绘基准体系的建立

概述了三明市的地理概况和现代测绘基准框架体系建设的意义,详细介绍了GNSS控制网、水准网、似大地水准面精化的建设实施、数据处理和精度分析的有关情况,展望了三明市现代测绘基准框架体系的应用前景。