大地测量3区域似大地水准面精化

区域似大地水准面精化方法在测量中的技术路线及应用摘要：区域似大地水准面精化方法能为测量工作提供技术支撑，具有科技、经济和社会应用价值。

在实际的测量工作中，利用GPS测量代替一部分的水准测量，使区域似大地水准面的精度及其分辨率提高，推进数字化区域建设进程。

本文就区域似大地水准面精化方法的原理和技术要点进行分析，阐述此方法在测量工作中的应用和实施。

关键词：区域似大地水准面精化方法；测量工作；GPS测量一、区域似大地水准面精化方法技术原理大地水准面是假设地球表面由完全静止的海水所包围的曲面。

正高是沿重力方向地面上任意一点到大地水准面的距离，在位差理论中，正高的算法是用沿水准路线的位差比重力平均值。

由于重力平均值无法准确得出，所以较难求解出正高值。

为了解决这个问题，用地面点的正常重力值替换重力平均值，而对于水准路线上的重力使用实测重力值。

高程起算面由于重力值的改变发生变化，此时的测量的大地水准面应为似大地水准面，是经过理论处理的大地水准面。

海洋上的似大地水准面与大地水准面相一致，但根据原理，陆地上的似大地水准面就有所不同。

沿重力方向，地面点与似大地水准面之间的距离为正常高，所以似大地水准面作为正常高的起算面，而这样的高程系统为正常高系统。

正常高系统是我国的法定高程系统。

定义一个参考椭球面作为大地高的起算面，当参考椭球面的设定不同时，所计算出的大地高也不同。

大地水准面差距（N）是参考椭球面到大地水准面的距离，而参考椭球面到似大地水准面的距离为高程异常（ξ）。

所以地面点的大地高（H）等于其正高加上大地水准面差距，或者等于正常高加上高程异常。

已知任意地面点的大地高和高程异常，就可以求出其正常高。

精化似大地水准面的基础就建立在采用GPS定位，测出大地高，精确确定区域内的高程异常，就能转准确得出区域的正常高。

二、区域似大地水准面精化方法在测量中的技术路线常用来区域似大地水准面精化的方法，就是根据莫洛坚斯基理论，结合重力测量资料、地形数据，利用高阶次的重力场模型以及移去恢复技术，将区域重力似大地水准面计算出来。

似大地水准面精化水准面精化大地高是指以参考椭球面作为高程基准面的高程系统，是地面点沿法线到参考椭球面的距离。

正高是地面点沿重力线到大地水准面的距离。

正常高是指从一地面点沿过此点的正常重力线到似大地水准面的距离。

似大地水准面精华的目的就是为了求得高程异常，以实现大地高和正常高的相互换算。

大地水准面：也称为重力等位面，它既是一个几何面，又是一个物理面，相当于地球完全静止的海水所包围的一个曲面。

物体沿该面运动时，重力不做功（如水在这个面上是不会流动的）。

大地水准面是描述地球形状的一个重要物理参考面，也是海拔高程系统的起算面。

大地水准面的确定是通过确定它与参考椭球面的间距--大地水准面差距（对于似大地水准面而言，则称为高程异常）来实现的。

似大地水准面：似大地水准面严格说不是水准面，但接近于水准面，只是用于计算的辅助面。

它与大地水准面不完全吻合，差值为正常高与正高之差。

但在海洋面上时，似大地水准面与大地水准面重合。

精确求定大地水准面差距，则是对大地水准面的精化。

精确求定高程异常，则是对似大地水准面的精化。

我国采用的是正常高系统，正常高的起算面是似大地水准面。

因此，我国主要是对似大地水准面的精化，也就是按一定的分辨率精确求定高程异常值。

精化大地水准面对于测绘工作有重要意义：首先，大地水准面或似大地水准面是获取地理空间信息的高程基准面。

其次，GPS（全球定位系统）技术结合高精度高分辨率大地水准面模型，可以取代传统的水淮测量方法测定正高或正常高，真正实现GPS技术对几何和物理意义上的三维定位功能。

再次，在现今GPS 定位时代，精化区域性大地水准面和建立新一代传统的国家或区域性高程控制网同等重要，也是一个国家或地区建立现代高程基准的主要任务，以此满足国家经济建设和测绘科学技术的发展以及相关地学研究的需要。

近年来，我国经济发达地区及中、小城市，在地形图测绘方面，对厘米级似大地水准面的需求十分迫切。

高精度的似大地水准面结合GPS定位技术所获得的三维坐标中的大地高分离求解正常高，可以改变传统高程测量作业模式，满足1：1万、1：5000甚至更大比例尺测图的迫切需要，加快数字中国、数字区域、数字城市等的建设，不但节约大量人力物力，产生巨大的经济效益，而且具有特别重要的科学意义和社会效益。

似大地水准面精化似大地水准面的精化似大地水准面精化似大地水准面的精化摘要随着科技的进步及城市测量基准的发展，高分辨率、高精度的城市级似大地水准面已成为现代测绘发展，尤其是信息化城市所必需的基本条件。

利用GPS定位技术以及现代地球重力场的确定理论和方法，来建立好精度、高分辨率的区域似大地水准面，具有特别重大的科学意义、社会意义和经济效益。

本文首先系统地介绍了GPS水准拟合法在确定似大地水准面中的应用，将常规的几何拟合法分为函数模型法、统计模型法、综合模型法三大类，详细介绍了他们的原理与特点，在此基础上介绍了GPS水准数据结合地球重力场模型和地形改正模型，采用移去一拟合一恢复法精化大地水准面的理论与实施步骤。

文章最后重点研究了以我国新一代似大地水准面CQG2000为平台，结合GPS水准数据精化区域似大地水准面的理论与方法。

将其作为一个平台，结合部分高精度GPS水准数据，借鉴移去恢复法原理提高区域(似)大地水准面的计算精度。

此外，本文给出了具体思想和计算步骤，并对移去恢复方法的可行性和优越性作了分析和探讨，并研究了GPS水准点个数和间距对精化结果的影响。

关键词：似大地水准面；GPS水准；移去-恢复技术；CQG2000ABSTRACTWith the progress of science and technology and the development of city measurement datum, high resolution and high precision level city like the geoid has become a modern surveying and mapping development, especially the information necessary to the city fundamental conditions. Using GPS technology and modern determination of the planet’s gravitational field theory and method, to build good precision, high resolution areas like the geoid, have special major scientific significance, social significance and economic benefits.This paper first introduces GPS to determine the level of legal in like the geoid, the application of the conventionalgeometric intends to legal divided into function model method, statistical model method, integrated model method three categories, detailed introduces their principle and features are introduced in this paper with GPS leveling data earth gravity field model and topographic correction model, a move to a unity to refining geoid recovery act the theory and implementation procedures.Finally, in our country mainly studied a new generation like the geoid CQG2000 as the platform, combined with GPS leveling data refine the area like geoid theory and method. Will it as a platform, combined with high level of GPS data, from the recovery act to remove the principle to improve regional (like) geoid calculation accuracy. In addition, this paper gives the specific ideas and calculation steps, and to remove the feasibility and advantage of recovery method is analyzed and discussed, and the GPS leveling point number and the spacing to refine the affect the result.Keywords：Like the geoid; GPS level; Remove-recovery technology ；CQG2000目录第一章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.1.1大地水准面似大地水准面 (1)1.1.2研究的目的及意义 (1)1.2国内外研究的现状 (3)1.2.1国外研究现状 (3)1.2.2国内的研究现状 (5)1.3本文主要研究内容 (7)第二章城市区域似大地水准面精化的误差分析 (9)2.1各种起算面及其相互关系 (9)2.1.1参考椭球面、大地高系统与大地高 (9)2.1.2 大地水准面、正高系统与正高 (10)2.1.3似大地水准面、正常高系统与正常高 (10)2.2区域似大地水准面精化的误差分析 (12)2.2.1 GPS水准精度及分辨率对高程异常的影响.. 122.2.2重力异常精度和分辨率对高程异常的影响.. 132.2.3 DTM精度和分辨率对似大地水准面的精度的影响 (16)2.3小结概述 (17)第三章利用GPS水准数据精化似大地水准面的方法.........193.1函数模型法 (19)3.1.1平面拟合法 (20)3.1.2多项式拟合法 (20)3.1.3多面函数拟合法 (21)3.1.4移动曲面法 (22)3.1.5神经网络法 (22)3.2统计模型法 (23)3.3综合模型法 (23)3.3.1最小二乘配置法 (23)3.3.2半参数模型法 (26)3.4顾及重力场模型和地形起伏的移去拟合恢复法 (26)3.4.1移去拟合恢复法的思想和计算步骤 (26)3.4.2重力场模型值的计算方法 (27)3.4.3地形改正影响的计算方法 (27)第四章以CQG2000的城市区域似大地水准面精化...........294.1 关于CQG2000似大地水准面 (29)4.2 以CQG2000的区域似大地水准面精化 (29)4.2.1 COG2000似大地水准面的特点和问题 (29)4.2.2 以CQG2000的区域似大地水准面精化的基本思路 (30)4.3 常用插值方法介绍 (30)4.3.1 线性插值、二次多项式插值、邻近点插值.. 304.3.2 Shepard插值原理 (31)4.4 以COG2000的移去，恢复法确定未知点高程异常 (31)4.4.1理论与实施步骤 (31)4.4.2 计算实验 (32)4.5利用GPS水准数据精化COG2000 (34)4.5.1思路和步骤 (34)4.5.2 计算试验 (35)第五章结论与展望 (38)5.1 结论 (38)5.2 展望.......................................... 40 致谢................................ 错误！未定义书签。

似大地水准面精化水准面精化大地高是指以参考椭球面作为高程基准面的高程系统，是地面点沿法线到参考椭球面的距离。

正高是地面点沿重力线到大地水准面的距离。

正常高是指从一地面点沿过此点的正常重力线到似大地水准面的距离。

似大地水准面精华的目的就是为了求得高程异常，以实现大地高和正常高的相互换算。

大地水准面：也称为重力等位面，它既是一个几何面，又是一个物理面，相当于地球完全静止的海水所包围的一个曲面。

物体沿该面运动时，重力不做功（如水在这个面上是不会流动的）。

大地水准面是描述地球形状的一个重要物理参考面，也是海拔高程系统的起算面。

大地水准面的确定是通过确定它与参考椭球面的间距--大地水准面差距（对于似大地水准面而言，则称为高程异常）来实现的。

似大地水准面：似大地水准面严格说不是水准面，但接近于水准面，只是用于计算的辅助面。

它与大地水准面不完全吻合，差值为正常高与正高之差。

但在海洋面上时，似大地水准面与大地水准面重合。

精确求定大地水准面差距，则是对大地水准面的精化。

精确求定高程异常，则是对似大地水准面的精化。

我国采用的是正常高系统，正常高的起算面是似大地水准面。

因此，我国主要是对似大地水准面的精化，也就是按一定的分辨率精确求定高程异常值。

精化大地水准面对于测绘工作有重要意义：首先，大地水准面或似大地水准面是获取地理空间信息的高程基准面。

其次，GPS（全球定位系统）技术结合高精度高分辨率大地水准面模型，可以取代传统的水淮测量方法测定正高或正常高，真正实现GPS技术对几何和物理意义上的三维定位功能。

再次，在现今GPS 定位时代，精化区域性大地水准面和建立新一代传统的国家或区域性高程控制网同等重要，也是一个国家或地区建立现代高程基准的主要任务，以此满足国家经济建设和测绘科学技术的发展以及相关地学研究的需要。

近年来，我国经济发达地区及中、小城市，在地形图测绘方面，对厘米级似大地水准面的需求十分迫切。

高精度的似大地水准面结合GPS定位技术所获得的三维坐标中的大地高分离求解正常高，可以改变传统高程测量作业模式，满足1：1万、1：5000甚至更大比例尺测图的迫切需要，加快数字中国、数字区域、数字城市等的建设，不但节约大量人力物力，产生巨大的经济效益，而且具有特别重要的科学意义和社会效益。

区域似大地水准面精化的精度评定摘要：根据多年一线区域似大地水准面精化的工作经验，以区域似大地水准面精化的意义为研究对象，从三个方面对其测量精度进行了验证，结果表明，区域似大地水准面精化成果的精度完全满足四等及等外水准点的测量、各种比例尺地形测图及相应比例尺航测像控点布设的要求，基于此，笔者给出了重点应用方向，全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华，相信对从事相关工作的同行能有所裨益。

关键词：区域；似大地水准面；精化；水准测量；地形测量；摄影测量1 全国精化似大地水准面成果情况关于精化似大地水准面，中国工程院院士宁津生曾这样论述过：大地水准面是指与全球平均海平面（或静止海水面）相重合的水准面。

精化大地水准面对于测绘工作有重要意义。

首先，大地水准面或似大地水准面是获取地理空间信息的高程基准面。

其次，GPS（全球定位系统）技术结合高精度高分辨率大地水准面模型，可以替代传统的水准测量方法测定正常高，真正实现GPS技术对几何和物理意义上的3维定位功能。

2 某市区域似大地水准面精化成果的建立及应用分析2.1 成果建立某市区域似大地水准面精化模型的建立是由贵阳市测绘院、国测一大队及武汉大学测绘学院共同合作完成。

平面系统采用区域内连续运行参考站网作为骨架网，同时联测国家IGS跟踪站，在精化区域内均匀布设间距约为8-12公里的GPS C级控制网点，水准采用1985国家高程基准，按二等水准测量标准布设水准网，形成精化区域内约82个GPS/水准点――高程异常控制点，供区域似大地水准面精化模型计算、内符合精度检测及外符合精度检测使用，结合重力数据及地形数据，采用最新理论模型，最终形成分辨率为2’×2’网格的，外符合精度优于±0.01 m的区域似大地水准面精化模型。

2.2 应用方向分析某市区域精化似大地水准面的成果应用原理：利用精化区域范围内的某点WGS-84坐标系下的3维坐标成果（通常是利用GPS获得），即可通过区域内似大地水准面精化计算软件求出待求点的正常高。

第4期陆地区域(似)大地水准面精化的理论和方法袁国辉3　吴云孙(广州市房地产测绘所,广东广州　510030)摘　要:首先阐述了精化(似)大地水准面的重要意义,然后系统地介绍了利用现有的重力资料、高分辨率的D TM以及GPS/水准数据来精化大陆区域(似)大地水准面的理论和方法,最后结合我国部分省市在精化(似)大地水准面的成功经验,得出了一些有益的结论。

关键词:大陆重力　(似)大地水准面　GPS/水准中图分类号:P22 文献标识码:A1　引　言众所周知,大地水准面和似大地水准面都是大地测量定义高程系统的参考面。

正常高以似大地水准面为起算面,大地高以参考椭球面为起算面。

正常高与大地高的互相转换必须通过似大地水准面做媒介。

在空间大地测量时代,似大地水准面(或大地水准面)似乎比以前显得更重要,因为GPS测量大地高的精度可以很容易达到厘米级,如果配以厘米级的似大地水准面,便可得到厘米级的正常高。

用这种方法代替耗时费力的几何水准,准实时地得到厘米级的正常高,正在成为大地测量追求的目标之一。

当然,对于某些工程测量来说,还是需要高精度的水准测量来进行高程传递。

我国规定采用的高程系统是正常高系统,参考面是似大地水准面,这个面相对参考椭球面的起伏为高程异常,是一点的大地高与该点正常高之差异。

正常高、高程异常和似大地水准面是Molodensky(莫洛金斯基)理论中的概念。

似大地水准面不是重力等位面,但在海洋上,当略去海面地形影响时则它与大地水准面重合,因此用水准测量测定正常高的起算基准也是由验潮站确定的平均海面。

与确定大地水准面类似,由常规大地测量方法确定似大地水准面,通常采用天文大地测量方法建立大地坐标系和用天文重力水准测定高程异常差,参考椭球的定位是在高程异常平方和最小的原则下,实现参考椭球面与似大地水准面的密合。

同样,GPS水准也可直接测定高程异常,将GPS 大地高减去同一点正常高即得。

为了得到高分辨率、高精度(例如厘米级)的区域大地水准面,应综合应用地球位模型、重力数据、地形数据和GPS水准数据。

区域似大地水准面精化主要综合利用重力资料、地形资料、重力场模型与gps水准成果，采用物理大地测量理论与方法，应用移去--恢复技术确定区域性精密似大地水准面。

重力归算与格网平均重力异常计算
第一次移去一恢复，计算出基础格网地面平均空间重力异常。

面是由点组成的，如果有足够的高程异常点，则可以组成似大地水准面，但是测量的重力点总是有限的，为了用网格状的数值来表示似大地水准面上的变化状况.则对地面上离散点重力值进行归算，利用dem通过空间改正、层间改正、局部地形改正和均衡改正，获得高平滑度的地形均衡重力异常，通过推估内插，形成平均地形均衡重力异常的基础格网数据。

再利用高分辨率的dem将每个格网的地形均衡异常按地面重力归算的逆过程，分别减去层间改正、局部地形改正和均衡改正，恢复基础格网地面平均空间异常。

重力似大地水准面计算
第二次移去--恢复，计算出重力似大地面和高程异常。

采用莫洛坚斯基公式对残差法耶异常进行积分计算，求出每个格网中点的残差重力
fft技术计算位模型的高程异常，并将加上残差高程异常，得到重力似大地水准面。

区域似大地水准面精化成果检验方法探讨概述区域似大地水准面精化成果是地理测量领域的重要研究方向之一，它涉及到了大地水准面的精度评定和精化方法的研究。

本文将对区域似大地水准面精化成果的检验方法进行探讨，包括基本原理、常用方法和实际应用。

基本原理区域似大地水准面精化成果的检验是通过比较测量值和真实水准面之间的差异来评估成果的准确性和精度。

根据大地测量的基本原理，大地水准面是一个复杂的曲面，由地球引力场和地球形状共同决定。

而测量值则基于一定的测量理论和技术手段获得，因此在成果检验中需要将这两者进行对比和校验。

常用方法1. 绝对水准测量法绝对水准测量法是一种最直接的成果检验方法，它通过在研究区域内进行绝对水准测量，获得真实水准面的近似形状和高程数据，然后将这些数据与区域似大地水准面精化成果进行比较，从而评估成果的准确性和误差水平。

2. 相对水准测量法相对水准测量法是另一种常用的成果检验方法，它通过在研究区域内进行相对水准测量，得到一系列高差观测值，然后利用这些观测值构建起相对水准网，再将该网的高程数据与区域似大地水准面精化成果进行比较，判断其一致性和准确性。

3. 差值法差值法是一种间接的成果检验方法，它通过计算区域似大地水准面精化成果与真实水准面之间的高程差值，然后进行统计分析和假设检验，检验结果可以用来评估成果的准确性、精度和可靠性。

4. 统计分析法统计分析法是一种基于数理统计原理的成果检验方法，它通过对区域似大地水准面精化成果与真实水准面之间的差异进行统计分析，包括均值、方差、偏度、峰度等指标的计算，以及正态性和独立性的检验，从而得到成果的统计特征和误差估计。

实际应用区域似大地水准面精化成果检验方法的实际应用非常广泛。

它可以用于评估地表变形和地质灾害的监测结果，判断其可靠性和准确性；用于地理信息系统中的高程数据质量控制和验证；用于国土测绘和工程测量领域的准确性评估等。

同时，随着测量技术和数据处理方法的不断进步，新的成果检验方法也在不断涌现，为区域似大地水准面精化成果的检验提供了更多的选择和可能性。

大地测量 ............................................................................................................................................. 错误!未定义书签。

1、简述国家各等级大地控制网旳布设目旳和技术规定。

《国家大地测量基本技术规定GB2-》错误!未定义书签。

2、简述国家各等级高程控制网旳布设目旳和技术规定。

《国家大地测量基本技术规定GB2-》错误!未定义书签。

3、简述国家各等级似大地水准面旳技术规定。

《国家大地测量基本技术规定GB2-》......... 错误!未定义书签。

4、简述B、C、D、E级GPS网观测旳基本技术规定。

（《全球定位系统(GPS)测量规范GB/T18314-》）错误!未定义书签5、简述似大地水准面计算流程。

（《区域似大地水准面精化基本技术规定GB/T 23709-》）错误!未定义书签。

6、简述高程异常控制点旳布设原则。

........................................................................................ 错误!未定义书签。

7、简述似大地水准面精度检查原则和精度评估措施。

............................................................. 错误!未定义书签。

8、简述不一样坐标系坐标转换计算流程。

................................................................................ 错误!未定义书签。

9、计算题：计算GPS观测工程费用、时间和人力。

................................................................ 错误!未定义书签。