我国大陆高精度、高分辨率大地水准面的研究和实施

首先结合高分辨率的 DTM和现有重力资料推算我国局域重力大地水准面 ;然后再和我国 GPS水准所构成的高程异常控制网拟合 ,推算了具有分米级精度 ,1 5′× 1 5′分辨率的我国大陆大地水准面。     

中国似大地水准面

采用移去-恢复技术,利用我国高分辨率DTM和重力资料推算我国大陆重力大地水准面;然后再和我国GPS水准所构成的高程异常控制网拟合,推算具有分米级精度,15′×15′分辨率的我国大陆大地水准面.利用全国地壳运动监测网络的80余个高精度GPS水准点进行外部检核,检核结果证实和原设计精度完全一致即该大陆大地水准面的绝对精度,在东经120°以东,高于±0.3 m,在东经120°以西,北纬36°以北,±0.4 m, 36°以南,±(0.4～0.6) m.利用卫星测高数据计算垂线偏差,反解我国海域大地水准面.为了检核,由测高垂线偏差反演为重力异常,与海上万余点船测重力值进行了外部检核;同时将上述反演的重力异常推算大地水准面,与直接解得的相应结果进行比较作为内部检核.由重力和GPS水准数据推算的上述大陆大地水准面,和主要由卫星测高数据确定的海洋大地水准面,二者之间一般都存在以系统误差为主的拼接差.顾及这一现象和结合我国在陆海大地水准面拼接区重力资料稀疏的实际,研究提出了扩展拼接技术,即在沿海选取部分陆海毗邻的局部地区,在这局部地区内,陆地用实测平均重力格网数据,海洋用测高平均重力格网数据,统一推算陆海局部重力大地水准面.然后利用这一局部大地水准面的陆地部分和已经GPS水准校正的陆地大地水准面进行拟合.最后将拟合参数校正中国全部海域的测高重力大地水准面,而保持陆地部分大地水准面不变,以最大限度的削弱拼接点和测高海洋大地水准面的系统误差.     

用FFT计算川西地区的高程异常

川西地区地势复杂,进行常规测绘工作很艰难。若采用GPS作为1:5万航测图的控制,既可以减轻大地测量工作的困难,也有很好的经济效益。但在高程方面,必须将GPS测定的大地高转换为正常高。如此需有高分辨率的似大地水准面。本文用平面近似的Stokes公式,并顾及Molodensky一阶项,用FFT计算了Δφ=14°Δλ=12°川西地区5′×5′的似大地水准面,结果与该区的天文重力水准及GPS水准比较,精度约为±1米,并认为顾及剩余重力异常较单纯用位系数模型的结果精度高20％。此外,还认为用0.5′×0.5′的DTM,再顾及Molodensky一阶项,精度还可提高20％。     

基于EGM2008和SRTM模型确定的新疆地区似大地水准面及其精度评估

基于EGM2008重力场模型(2190阶)和SRTM数字高程模型,在Molodensky理论框架下,确定了新疆地区15′×15′似大地水准面,并与新疆地区15个点位的实测GPS/水准数据进行了比较,结果表明,所确定的新疆地区15′×15′似大地水准面的精度约为0.2m。     

中国新一代高精度、高分辨率大地水准面的研究和实施

采用移去恢复技术，利用我国高分辨率DTM和重力资料推算我国大陆重力大地水准面;然后再和我国GPS水准所构成的高程异常控制网拟合,推算了具有dm级精度、15′×15′分辨率的我国大陆大地水准面。利用全国地壳运动监测网络的80余个高精度GPS水准点进行外部检核，检核结果证实和原设计精度完全一致，即该大陆大地水准面的绝对精度,在东经102°以东高于±0.3m，在东经102°以西、北纬36°以北为±0.4m，36°以南为±(0.4～0.6)m。利用卫星测高数据计算垂线偏差，反解我国海域大地水准面。为了检核，由测高垂线偏差反演为重力异常，与海上万余点船测重力值进行了外部检核；同时用上述反演的重力异常推算大地水准面，与直接解得的相应结果进行比较作为内部检核。由重力和GPS水准数据推算的上述大陆大地水准面，和主要由卫星测高数据确定的海洋大地水准面，二者之间一般都存在以系统误差为主的拼接差。顾及这一现象并结合我国在陆海大地水准面拼接区重力资料稀疏的实际，研究提出了扩展拼接技术，即在沿海选取部分陆海毗邻的局部地区，在这局部地区内，陆地用实测平均重力格网数据，海洋用测高平均重力格网数据，统一推算这陆海局部重力大地水准面。然后利用这一局部大地水准面的陆地部分和已经用GPS水准校正的陆地大地水准面进行拟合。最后用拟合参数校正中国全部海域的测高重力大地水准面，从而保持陆地部分大地水准面不变，最大限度地削弱拼接点和测高海洋大地水准面的系统误差。     

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。     

一种有效的区域似大地水准面精度检测方法

利用大地水准面逼近严密理论Molodenskii级数解,结合GPS、水准、重力和地形资料精化区域似大地水准面,其精度已从分米级向厘米级、高分辨率方向发展。如何客观、高效地评价区域似大地水准面精度是本文研究的主要目的。作者以广西似大地水准面精度检测为例子,给出了一种综合考虑GPS/水准检测点GPS大地高和水准测量误差的区域似大地水准面精度检测方法。利用覆盖广西境内的446个C级GPS控制网和航控GPS控制网GPS/水准检测点,点间距约25km,采用加权平均法计算广西似大地水准面外符合检测精度为±0.041m。     

实现我国5分米级大地水准面的途径初探

本文分别利用重力综合法和ＧＰＳ／水准控制的重力内插方法计算某５°×１０°范围的区域大地水准面,其与ＧＰＳ／水准点的比较精度优于５分米,据此,对实现我国５分米级大地水信面的途径作了初步探讨。     

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。     

全国及部分省市地区高精度高分辨率似大地水准面的研究和实施

结合我国重力和地形资料及国内外较优的重力场模型,研制适合我国重力场特征的360阶重力场模型WDM94;建立中国新一代分米级似大地水准面CQG2000,包括建立新的以GPS/水准为基础的高程异常控制网、利用海洋卫星测高数据计算海洋大地水准面、陆地重力似大地水准面的研制及陆海似大地水准面的拼接等;研制江苏省、海南省、深圳市、大连市、南京市及"南水北调"西线工程具有厘米级精度的局域似大地水准面模型;结合GPS技术和高精度似大地水准面模型,研制GPS测图软硬件一体化系统.本研究项目获得2004年度国家科技进步二等奖.     

利用新方法确定的30′×30′全球大地水准面模型及其精度评估

利用不同于Stokes、Molodensky等经典理论的新方法确定了30′×30′全球大地水准面。该方法充分利用了高精度地球重力场模型EGM2008、数字高程模型DTM2006.0以及全球地壳密度模型CRUST2.0。计算的30′×30′全球大地水准面与同分辨率的EGM2008大地水准面及美国、澳大利亚GPS水准数据进行了比较,结果表明,计算大地水准面与截断至360阶的30′×30′EGM2008大地水准面的精度相当,在全球范围,两者差值的标准差为2.9cm;在美国、澳大利亚区域,计算大地水准面的精度分别为28cm和14cm。     

建立尤溪县基础测绘控制网和似大地水准面模型方法研究

分析了尤溪县基础测绘控制网的现状,结合目前GPS空间定位技术、水准测量技术、区域似大地水准精化技术等多种大地测量技术手段,提出建立尤溪县基础测绘控制网和似大地水准面模型的必要性及应用前景,研究探讨了建立尤溪县基础测绘控制网和似大地水准面模型的内容方法和过程。     

江苏省陆海统一测绘基准的建设探讨

至"十二五"末,江苏初步建立了由JSCORS,B、C级GNSS大地控制网和一、二等水准网,分辨率为2′×2′、精度为±3.0cm的似大地水准面构成的陆域现代测绘基准。在分析江苏已初步建成的现代测绘基准现状基础上,根据测绘技术发展的趋势和国民经济、社会发展、科学研究的需求,初步探讨了JSCORS站点加密,B级GNSS大地控制网点调整,重力控制网布设,一、二等水准网改造,陆海统一似大地水准面精化,平均海面获取,深度基准面确定及统一高程和深度基准的实现方式等内容,实现了几何基准与物理基准并置的成效,建设了较为完善的垂直基准体系,为江苏省陆海统一测绘基准建设提供了一些思路。     

我国大地测量学的进展和展望

回顾了我国大地测量工作的进展。面向 2 1世纪前期的我国经济和国防建设及科技和社会发展 ,展望了我国新世纪的大地测量 ,提出应逐步进入精确、动态、实时的现代化体系 ,即完善国家三维空间大地网 ;建立 GPS综合服务体系 ;提供导航和定位服务 ;测定地壳运动、电离层参数、大气中可降水份等信息 ;精化中国地区重力场参数 ;建立新的国家重力基准网 ;完成分米级精度的中国似大地水准面的推算 ;积极开展海洋和空间大地测量 ,为资源、环境的管理以及防灾监测做出应有的贡献。     

联合重力异常和GPS水准数据的最小二乘配置方法

本文对最小二乘配置的基本方法进行了简要介绍,讨论了局部协方差函数模型的确定方法,并利用GPS水准和重力数据,根据移去恢复法,运用最小二乘配置方法进行重力异常和GPS水准的联合配置计算,确定了某市2′30″×2′30″区域似大地水准面模型,并将最终结果与GPS水准数据进行比较分析,通过检核,精度达到±1.6cm。     

西藏墨脱地区工程精化似大地水准面的研究

采用地球重力场模型 ,考虑区域重力异常和地形改正 ,建立了西藏墨脱地区 1′× 1′似大地水准面模型。实际检测结果表明 ,该似大地水准面模型相对精度达到了± 0 .0 2 5m ,可代替几何水准测量 ,满足该地区工程建设的要求。     

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。     

论大地水准面的精密确定

本文论述了确定大地水准面的意义,详细分析了确定大地水准面所需数据及其分辨率要求。大地水准面的中、低频成分的改进主要依靠卫星大地测量技术,但局部高频成分需要综合利用ＧＰＳ、重力、水准和地形数据,因而大地水准面的精度是大地测量理论和技术的综合体现。文中以大量数据分析和试验计算论证了我国大地水准面的近期精化目标及实现这一目标的技术途径。     

高精度海域似大地水准面模型的建立

建立高分辨率、高精度的区域似大地水准面已成为信息化测绘体系建设、数字城市建设所必需的基本条件,尤其在地形图测绘、海洋调查等方面,对厘米级似大地水准面的需求十分迫切。本文基于新理论计算方法、重力场模型和融合技术建立高精度海域似大地水准面模型,厘米级的海域似大地水准面模型的建立对沿海地区快速获取高程信息很有意义,弥补了海域的空白。      

科技信息

科技新闻我国首个省级ＧＰＳＣ级网在江苏建成　　江苏省Ｃ级ＧＰＳ网由 4 72个点组成 ,其中 1/ 3以上的点经三等水准联测。该项目采用ＧＰＳ水准、地形和重力资料、全球重力场模型 ,严密计算了江苏省的似大地水准面 ,经外部检核 ,其精度为± 7.8ｃｍ。江苏省测绘工程院承担了选埋、观测和三等水准联测、数据预处理工作。武汉大学测绘学院负责对观测数据进行精处理、ＧＰＳ网平差、重力数据处理、似大地水准面数学模型的确定、海洋重力异常的计算、数据处理及数值结果分析等。武汉大学李建成教授获中国优秀青年科技创新奖　　近日 ,共青团中…