下载文档原格式
测绘技术中的大地水准面测量原理与方法近年来，随着城市建设的日益发展和对精准测绘数据的需求不断增长，大地水准面测量成为测绘技术的重要组成部分。
本文将介绍大地水准面测量的原理与方法，并探讨其在测绘领域的应用。
一、大地水准面测量的原理大地水准面是指地球表面上任意两点之间连结得到的曲面。
大地水准面测量的原理基于重力和地球的形状。
根据物理学的原理，重力的作用会使水平面成为大地水准面，即重力的方向垂直于大地表面。
大地水准面测量主要涉及测量高程的变化，即在不同地点测量的高度差。
为了实现高精度的测量，需要考虑以下因素：1. 地球的椭球形状：由于地球并非完全规则的球体，其形状更接近一个椭球体。
因此，在测量过程中需要考虑地球的形状对测量结果的影响。
2. 引力效应：引力是测量高程差的关键因素。
根据牛顿定律，两个物体之间的引力与它们的质量和距离有关。
在实际测量中，需要考虑重力的变化对测量结果的影响。
二、大地水准面测量的方法大地水准面测量主要通过测量高度差的变化来实现。
以下是几种常用的测量方法：1. 高程差测量：采用测量仪器，如水准仪或全站仪，在不同地点进行高度测量，并计算两点之间的高度差。
此方法适用于小范围的测量，精度相对较低。
2. 高程差传递：为了实现更大范围的测量，常使用高程差传递的方法。
这种方法通过测量高度差的变化，将一个已知的基准点的高程传递给其他点。
具体操作是在基准点测量高度，并在其他点进行比较测量。
3. 大地水准网：大地水准网是一种用于实现大范围高程测量的方法。
它由一系列基准点和插值点组成，通过在基准点上测量高程，并使用插值技术计算其他点的高度。
这种方法适用于全球或国家范围内的高程测量。
三、大地水准面测量在测绘领域的应用大地水准面测量在测绘领域具有广泛的应用，下面列举几个主要应用场景：1. 地形图制作：地形图是测绘领域中常见的产品之一。
通过测量不同地点的高度差，可以制作出地理区域的高程图，以展示地形的起伏变化。
简析似大地水准面精化由于地球是个不规则的球体，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，但陆地上就有差别了，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，则是对大地水准面的精化，精确求定高程异常ξ，则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技术的发展，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 设计原则，与国建测绘基准结合，规划和建设地方基础测绘控制网，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（误差来源，仪器误差，GPS测量时候的误差，水准测量时候的误差，重力测量时候的误差，DEM的误差）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 12898-2009相关规定执行。
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。
大地水准面精化1. 引言大地水准面是地球上一种重要的地理参考面，它可以作为测量地形高程和确定位置的基准。
然而，由于地球表面存在不规则的地形和地壳运动，使得现有的大地水准面并不完全精确。
因此，为了提高大地水准面的精度，需要进行精化处理。
本文将介绍大地水准面精化的方法和步骤，以及其在测量和地理信息系统中的应用。
2. 大地水准面的不精确性分析为了理解大地水准面的不精确性，我们需要了解引起其不精确性的因素。
主要有以下几个方面：2.1 地理地貌地球上存在各种复杂的地理地貌，包括山脉、河流、海洋等。
这些地理地貌的存在使得大地水准面在不同的地区产生变化。
2.2 地壳运动地球的地壳是不断运动的，包括板块运动、地震活动等。
这些地壳运动会导致大地水准面的变化。
2.3 大气压力变化大气压力的变化会对大地水准面的测量结果产生影响，因为大气压力变化会引起水平面的变化。
2.4 仪器误差在大地水准面测量过程中，仪器的精度和稳定性也会对测量结果产生影响。
3. 大地水准面精化方法为了提高大地水准面的精度，可以采用以下几种方法进行精化处理：3.1 大地水准线的测量通过测量大地水准线，可以获取地球表面上一系列基准点的高程数据。
这些高程数据可以用来构建大地水准面的数学模型。
3.2 地壳运动的监测通过地壳运动的监测，可以了解地球地壳的变化情况，并将这些变化纳入大地水准面的精化计算中。
3.3 大气压力的补偿通过对大气压力的测量和监测，可以将大气压力的变化对大地水准面的影响进行补偿。
这样可以提高大地水准面的精确度。
3.4 仪器校正定期对仪器进行校正和检查，确保仪器的测量精度和稳定性，从而提高大地水准面的测量精度。
4. 大地水准面精化的应用大地水准面精化的应用主要有以下几个方面：4.1 测量应用通过精化大地水准面，可以提高地形高程的测量精度，为城市规划、水资源管理等提供高精度的地形数据。
4.2 地理信息系统应用大地水准面是地理信息系统的基础数据之一，通过精化大地水准面，可以提高地理信息系统的精确度和可靠性。
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]。
