高精度_高分辨率区域_似_大地水准面精化若干问题的探讨

简析似大地水准面精化简析似大地水准面精化【摘要】由于地球是个不规那么的球体，地面起伏不平，采用常规水准测量和重力测量等常规方式，进行地表变形周期观测，任务量繁重，困难大，所以建立研究区域的似大地水准面精化模型尤为重要，。

本文通过对一定区域内似大地水准面建立的模型和解算概述，说明该技术的有效性和可行性。

一、似大地水准面的概念和作用大地水准面既是几何面又是物理面，就好比于地球让静止不动的海水所包围的一个曲面。

是正常高的起算面，也称为重力等位面。

根据位差理论，H正高=W∕Gm 其中Gm是重力平均值，W是该点沿水准路线所测得的位差。

由于Gm不能准确的求出，所以正高解算的时候有困难。

所以，大多采用待定点的正常重力值Rm替换沿重力线到大地水准面的重力平均值Gm。

水准路线上重力采用实测重力值。

因此，重力值的改变相当于高程起算面发生了变化，即不再是大地水准面，而成为似大地水准面。

在海洋上，似大地水准面同大地水准面一致，但陆地上就有差异了，是正常高的起算面，也就是说沿重力线到似大地水准面的距离称为正常高。

定义的高程系统是正常高系统，目前我国采用的法定高程系统是正常高系统。

精确求定大地水准面的差距N，那么是对大地水准面的精化，精确求定高程异常ξ，那么是对似大地水准面的精化。

国内采用正常高系统，对似大地水准面精化就是按一定的分辨率求定高程异常值。

随着GPS技术的开展，在测量中的应用日渐成熟，成为了似大地水准面精化的首选手段，利用GPS定位技术可以直接求出单位的的坐标和大地高，只要在一个区域内精确确定高程异常ξ，就可以得到正常高，颠覆了以前传统测量用水准测量得到正常高的技术。

这是目前精化似大地水准面的特殊和魅力之处。

二、精化似大地水准面的方法几何法重力学法几何与重力学联合法三、精化似大地水准面的设计1 设计原那么，与国建测绘基准结合，规划和建设地方根底测绘控制网，利用已有数据，与全国似大地水准面精化一致。

2 水准点边长确定3 水准点大地高测定精度四、外业观测及数据处理GPS各等级的观测按照GPS控制网观测进行，水准观测按GB/T 12897-2006，GB/T 12898-2021相关规定执行。

珠江口水域高精度似大地水准面的确定俞成明【摘要】陆海统一的似大地水准面模型是实现深度基准面和国家高程基准面转换的基础。

利用珠江口水域收集到的重力资料以及22个高精度的GPS水准数据建立了该水域的似大地水准面数值模型，模型覆盖面积超过13000 km2，是目前国内海域范围最大、精度最高的区域性似大地水准面。

通过内外符合性检查进行精度分析表明，应用重力和GPS水准融合确定的珠江口水域似大地水准面的精度达到±1.1 cm。

%Quasi-geoid model based on the unified height datum of terrestrial and marine is the foundation to realize the transform between the depth datum and the national elevation .By collecting the pearl river estuary waters gravity model and 22 GPS leveling points with high precision ,the waters quasi-geoid numerical model in pear river estuary is es-tablished.It is the present domestic regional waters quasi-geoid,covering the biggest area more than 13 000 km2 and with the highest precision .Through the internal and external compliance-check and accuracy analysis show that ,the ac-curacy of the quasi-geoid determined by gravity and GPS leveling fusion methods reaches +/-1.1 cm.【期刊名称】《城市勘测》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】3页(P87-89)【关键词】高程;GPS;似大地水准面;第二类Helmert凝集法;精度分析【作者】俞成明【作者单位】广东海事局海测大队，广东广州 510320【正文语种】中文【中图分类】P229.2高程测量问题是当今大地测量现代化发展的最后一道难关。

高精度海域似大地水准面模型的建立刘立;张乙志;温旭;李凉;初理伟【摘要】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.【期刊名称】《全球定位系统》【年(卷),期】2017(042)003【总页数】3页(P70-72)【关键词】似大地水准面;高精度;重力场模型【作者】刘立;张乙志;温旭;李凉;初理伟【作者单位】浙江省第一测绘院,浙江杭州310012;浙江省第一测绘院,浙江杭州310012;浙江省第一测绘院,浙江杭州310012;浙江省测绘质量监督检验站,浙江杭州310012;浙江省第一测绘院,浙江杭州310012【正文语种】中文【中图分类】P228.4随着测绘科技的发展,用于建立和维持大地测量基准的技术手段、工具和理论方法发生了巨大的变化。

GNSS定位技术由于其高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便等特点,已经成为人们获取有关空间位置的一种重要手段。

尽管GNSS技术可以获得所测点位的高精度三维空间坐标,但由于缺少相应精度和高分辨率的似大地水准面模型,致使GNSS所测得的大地高转换为海拔高时精度损失严重,未能获取相应精度的水准高(海拔高)。

因此,建立区域性高分辨率、高精度的似大地水准面模型就变得迫切重要[1-2]。

高精度海域似大地水准面模型的建立便于沿海和海岛地区实现由卫星定位直接获取海拔高,提高了工作效率,降低了工作成本。

采用格网高程数据、重力观测数据和地球重力场模型,利用新理论计算方法、重力场模型和球冠谐融合技术可以建立高精度海域似大地水准面模型,其中常用的地球重力场模型有:WDM94、EGM96、EIG01C、EIG03C、EIG04C、GGM02C和EGM2008等[3]。

参考椭球面实在就是我们所做的参考椭球表面是一个理想化的球面，可以完全利用数学公式表示球面上的点，大地水准面：设想一个与静止的平均海水面重合并延伸到大陆内部的包围整个地球的封闭的重力位水准面。

大地水准面是大地测量基准之一，确定大地水准面是国家基础测绘中的一项重要工程。

它将几何大地测量与物理大地测量科学地结合起来，使人们在确定空间几何位置的同时南极地区布格大地水准面，还能获得海拔高度和地球引力场关系等重要信息。

大地水准面的形状反映了地球内部物质结构、密度和分布等信息，对海洋学、地震学、地球物理学、地质勘探、石油勘探等相关地球科学领域研究和应用具有重要作用。

似大地水准面；似大地水准面——从地面点沿正常重力线量取正常高所得端点构成的封闭曲面。

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。

正高与正常高的差值大小，与点位的高程和地球内部的质量分布有关系，在我国青藏高原等西部高海拔地区，两者差异最大可达3米，在中东部平原地区这种差异约几厘米。

在海洋面上时，似大地水准面与大地水准面重合。

他们之间的关系以及用途是这样的：正高是指从一地面点沿过此点的重力线到大地水准面的距离。

是天文地理坐标(Ψ，λ，Hg)的高程分量。

因此，大地水准面则是正高的定义基础。

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。

因此，似大地水准面则是正常高的定义前提。

我国规定采用的高程系统是正常高系统。

如果不是进行科学研究，只是一般使用，正常高系统结果在国内也可以称为海拔高度。

大地高是指从一地面点沿过此点的地球椭球面的法线到地球椭球面的距离。

是大地地理坐标（B，L，H）的高程分量H。

大地高与正常高的差异叫做高程异常，GPS测定的是大地高，要求正常高必须先知高程异常。

在局部GPS网中巳知一些点的高程异常（它由GPS水准算得），考虑地球重力场模型，利用多面函数拟合法求定其它点的高程异常和正常高。

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。

2018年8月第4期城市勘测Urban Geotechnical Investigation &Sur^^eyingAug.2018No.4文章编号=1672-8262(2018)04-77-04中图分类号:P223文献标识码:A 桂林市似大地水准面模型精化与精度评定方辉周淼，刘锟(桂林市测绘研究院，广西桂林541000)摘要:似大地水准面精化是建立和维持现代城市测绘基准的主要内容之一，其精度大小将直接影响城市基础设施及大型工程的建设。

因此，开展桂林市似大地水准面的精化，对桂林市的现代测绘基准的建立与维持具有重要的现实意义。

本文联合G P S观测值、精密水准资料、数字地面高程模型数据、重力场基础数据对桂林市似大地水准面进行精化，利用静态G P S水准点成果和网络R T K测量结果分别对桂林市似大地水准面精化模型进行静态和动态检验。

结果 表明：静态检验精度为±1.4cm，动态检验精度为±4.4cm，由此表明构建的桂林市似大地水准面精化模型可以满足绝大部分工程或用户对于高程精度的要求。

关键词：似大地水准面精化；高程异常;精度检验;桂林市1引言现代测绘基准的建立与维持可为城市基础设施和 大型工程的建设提供基准保障,随着现代城市建设的 发展，对测绘基准的精度要求日趋增强。

而似大地水 准面模型精化是测绘基准建立与维持的主要内容之 一。

与此同时，随着现代空间技术（如GNSS)在大地 测量中的应用，建立和维持大地测量基准的技术手段、工具及理论方法也发生了改变。

近年来，为了满足现代城市发展的要求，全国多个省及地区相继建立了各 自的似大地水准面精化模型。

如江苏省建立了省域似 大地水准面精化模型，其精度为7.8cm,分辨率为2.5^ x2.5、浙闽赣地区建立了其似大地水准面精化模型，模型内符合精度为±5.5cm,外部符合精度为±6.2cm。

此外，部分城市也构建了其似大地水准面模 型，如重庆市建立了精度为±1.6cm的似大地水准面 模型;惠州市也建立了其似大地水准面模型,模型与 C0R S相结合的实时动态应用精度可优于5cm[l〜7]。