EGM96与EGM2008大地水准面模型拟合精度分析

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基于EGM2008矿区高精度似大地水准面分析

究矿区高精度似大地水准面的建立。
１ＥＧＭ２００８简介ＥＧＭ２００８是由美国国家地理空间情报局在充分
地面重力数据处理的目标是：由离散的地面重力异常或扰动重力数据计算适当分辨率的地面平均空间异常，内容主要包括离散重力异常计算、潮汐基准转换、椭球校正以及地面重力格网化计算等。２．３参考重力场元与剩余高程异常计算
为深入贯彻落实《国务院办公厅关于转发国土资源部等部门找矿突破战略行动纲要（２０１１—２０２０年）的通知》（国办发［２０１１］５７号）精神，各地人民政
府都提出本地区的意见或建议，总结其基本任务主
要分为三点：基础调查、矿产勘查、矿产开发。这几点任务都离不开基础测绘的支持和保障，而基础测绘的一项重要工作是高程问题的解决，采用水准测
量等常规方法不仅消耗大量的人力、财力，而且效率
—
剩余高程异常计算的目标是：由地面平均空间
异常或平均扰动重力与参考重力场的差异（剩余空间异常或扰动重力）按Ｓｔｏｋｅｓ积分公式计算（零阶）剩余高程异常。地面剩余高程异常计算方案如图２

综合egm2008、剩余地势模型及地面重力数据的大地水准面精化

综合EGM2008、剩余地势模型及地面重力数据的大地水准面精化中文摘要（作者：康靖玉指导教师：吴琼）GPS测量具有较高的效率，能够在地面观测不通视的情况下测得WGS84坐标基准下的经纬度以及大地高，并且不依赖于气候条件。

GPS测量结合（似）大地水准面模型可以获得测量点的正（常）高，利用GPS测量大地高并将其转为高程的精度由两个因素决定：第一是根据GPS测量获得的大地高的精度，第二是由大地水准面模型导出的大地水准面差距（高程异常）精度。

随着GPS测量技术的发展以及测量方式的改进，通过使用GPS接收机联测IGS跟踪站或者使用CORS系统等方式均能快速获得高精度的大地高，因而如何获取高精度的大地水准面模型成为GPS高程测量中需要解决的关键问题。

本文根据EGM2008全球重力场模型的原理、特点及其计算方式，介绍了恢复重力场模型高频信号的剩余地势模型法、模型的基准面不一致改正方法，以及确定大地水准面差距的Stokes理论和实测重力数据的处理方法，并根据“移去-恢复”法计算了大地水准面差距。

以兴城娘娘庙地区以及吉林省地区为例，首先根据实测的GPS数据计算出了基准面不一致参数，对水准面模型进行改正；之后基于剩余地势模型恢复了EGM2008全球大地水准面模型的高频信号；基于实测重力数据和“移去-恢复”法建立了重力大地水准面模型；并根据实测GPS/水准数据，对两种计算方法进行精度评估，提出了综合剩余地势模型与地面测得的重力数据精化大地水准面的计算方法。

在使用综合方法的过程中进行残差拟合时，分别用了三次样条差值法、反距离加权、二次曲面拟合法三种方法，对每种方法的计算效果进行对比和分析，并比较其差异。

最后根据研究区的GPS数据和水准数据分别对剩余地势模型法、“移去-恢复”计算法以及综合法的精化结果进行精度评定，并根据不同地区的位置、地势、范围大小等特点，分析各种改正的效果，确定最佳改正方案。

结果表明，在兴城娘娘庙研究区内，单独使用剩余地势模型改正后的EGM2008模型比原始模型精度提高约1cm，而利用重力数据计算获得的大地水准面差距的精度比原始的EGM2008模型提高了2.5cm左右，其精度以及可靠性均高于RTM模型。

利用EGM2008重力场模型进行GPS高程拟合的精度分析

市ＩＰ控制网利用ＥＭ０８力场模型ＳＧＳ水级ＧＳＧ２０重ｎＰｆｌ准观测数据进行ＧＳＰ高程拟合的精度分析，探讨应用ＥＭ０８Ｇ２０重力场模型在一定条件下进行ＧＳＰ高程拟合所能达到的水准精度。
程异常可由式（）获得。２
联测值ｈ间正常高较差值Ｖ，Ｖ的最大值应满足以水ｈｈ
下关系：
鳖笠兰塑鲞錾
生兰旦
（）３
８７
Ｖ＝插ｈ ≤ ±２０≤ ±４（ｍｈｈ一水０ｍ）
ＩＧＳ级Ｐ点连测了三等水准作为高程检核点使用，占
理，并利用ＥＭ０８型进行ＧＳ高程拟合，分析了该方法在一定条件下所能达到的水准精度等级。Ｇ２０模Ｐ
［关键词］ＥＭ０８ＰＧ２０；ＧＳ高程拟合；精度分析［中图分类号］Ｐ２２８［文献标识码］Ａ［文章编号］１７ — ０９（０１２０８ — ３６４５１２１）０ — ０６０
／
超高阶地球重力场模型，该模型的阶次完全至２５１９（另外球谐系数的阶扩展至２９，次为２５）１０１９，相当
ＳｓｍＡＰｍｓｒｉ）（ｉｐｎｎ）
（）２
利用ＥＭ０８力场模型求得重力模型下的高Ｇ２０重程异常 ‘ ，然后通过ＧＳＰ水准点上的实测高程异１年４月４０１

基于EGM2008模型的小区域似大地水准面模型构建与优化

基于EGM2008模型的小区域似大地水准面模型构建与优化摘要：本文阐述利用EGM2008模型构建优化区域似大地水准面，利用EGM2008的2190高阶模型，结合区域已知水准成果，进行模型的拟合优化，针对模型误差较大的区域，进行实地几何水准测量，改善误差较大区域的水准成果。

利用EGM2008模型构建的正常高成果精度为±13.7cm，利用水准改进的2次模型优化，正常高成果精度为±4.8cm，满足一般工程测量的应用。

关键字：EGM2008；似大地水准面；模型优化；高程异常Abstract: this paper using EGM2008 model building optimization area like the geoid, the use of EGM2008 2190 high order model, in combination with regional known level results, the fitting model optimization, in view of the model error larger area, field geometry level measurement, improve the level of the large area error results. EGM2008 model is built using the normal GaoChengGuo accuracy of + /-13.7 cm, use level improvement 2 times model optimization, normal GaoChengGuo accuracy of + /-4.8 cm, meet general engineering measurement applications.Keyword: EGM2008; Like the geoid; Model optimization; Abnormal height 引言似大地水准面模型在全国多地已经开展，国内应用较多的是利用武汉大学李建成院士的移去恢复法，利用WDM94等重力模型构建的省域似大地水准面模型，利用该法可有效建立高精度区域似大地水准面。

基于EGM2008模型的GPS高程转换的精度分析

中图分类号：Ｐ２２４文献标识码：Ａ文章编号：ｌ６７２一ｌ１４４（２０ｌ４）ｏ５ —０１５８ —０４
ＴｈｅＡｃｃｕｒａｃｙＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＧＰＳＥｌｅｖａｉｔｏｎｌｉ＇ａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＥＧＭ２００８Ｍｏｄｅｌ
ｂｙＧＰＳｔｏｏｒｔｈｏｍｅｔｒｉｃｈｅｉｇｈｔｓ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｐｌａｃｅｌａｂｏｒ－ｉｎｔｅｎｓｉｖｅｎｄａｉｎｅｉｃｆｉｅｎｔｄｉｆｅｒｅｎｔｉｌａｌｅｖｅｌｉｎｇ．Ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ，ｔｈｅ
Ｖ０】．１２Ｎｏ．５Ｏｃｔ．，２０１ｎ．１６７２ —１１４４．２０１４．０５．０３２
基于ＥＧＭ２００８模型的ＧＰＳ高程转换的精度分析
ｃｏｍｍｏｎｐｒａｃｔｉｃｅｉｎＧＰＳｅｌｅｖａｔｉｏｎｔｒｎｓａｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｓｏｂｔａｉｎｉｎｇｈｔｅｈｅｉｈｔｇａｎｏｍａｌｉｅｓｏｆｔｈｅｃｏｎｔｏｌｒｐｏｉｎｔｓａｎｄｈｔｅｎｃａｌｃｕｌａｔ・
第ｌ２卷第５期
２０１４年１０月
水利与建筑工程学报

利用EGM96和EGM2008模型，分别计算计算高程异常、重力异常和垂线偏差。

利⽤EGM96和EGM2008模型，分别计算计算⾼程异常、重⼒异常和垂线偏差。

1.前⾔⾼程异常是似⼤地⽔准⾯⾄地球椭球⾯的⾼度，在GPS⽔准中，求解⾼程异常的⽅法是⽤⽔准测量的⽅法联测GPS⽹中的若⼲GPS点的正常⾼，然后根据GPS点的⼤地⾼求出各公共点的⾼程异常，然后由公共点的平⾯坐标和⾼程异常⽤数值拟合的⽅法拟合出区域的似⼤地⽔准⾯，最后即可求得各点的⾼程异常值，进⽽求出各点的正常⾼。

这种⽅法在实际运⽤中操作不便，⽽且耗时耗⼒，精度不⾼。

如果⽤EGM96或EGM2008求得的⼤地⽔准⾯差距之差能以较⾼的精度将 GPS测定的⼤地⾼差转换为正常⾼差, 那么测区内既不需要联测GPS⽔准点 ,也不需要测量正常⾼差,只需1～2个已知⽔准点就能够解决测区所有GPS点的⾼程转换问题。

因此，利⽤EGM模型计算⾼程异常在实际应⽤中是⾮常重要的步骤。

EGM96模型是美国 NASA/GSFC和国防制图局 (DMA)联合研制的 360 阶全球重⼒场模型 , 被公认为是同阶次模型中最好的⼀个。

美国国家地理空间情报局 (NGA)最新给出了EGM2008重⼒场模型 , 该新⼀代地球重⼒场模型达到2159阶次(球谐系数的阶扩展⾄2190,次为2159),空间分辨率约为5′。

⾼精度、⾼分辨率局部或区域⼤地⽔准⾯不仅为⼤地测量、地球物理、地球动⼒学及海洋学等地球科学的研究和应⽤提供基础地球空间信息,⽽且也是当今构建数字地球必不可少的信息之⼀。

下⽂就利⽤EGM2008模型计算⾼程异常的⽅法进⾏了总结。

2.步骤⼀、从ICGEM⽹站获取EGM96和EGM2008模型数据。

发现⽹站上并没有数据，于是求助同学。

只找到了EGM96数据，下⾯以EGM96数据为例，说明编程的思路和步骤。

⼆、利⽤Matlab对EGM96数据⽂件进⾏读取，为了⽅便编程，对EGM数据进⾏了预处理。

⾸先利⽤结构体存储每⼀列，然后再分别利⽤数组，对⽂件中的l,m,c,s进⾏存储。

EGM2008地球重力场模型在地下水位统测中的应用

EGM2008地球重力场模型在地下水位统测中的应用摘要：文章结合“淮河流域（山东段）地下水统测”项目,简要探讨了依据EGM2008地球重力场模型的高程拟合方法在项目地下水位统测中的应用情况。

经验证，该技术精度较高, 可以较大程度地减轻工作强度，提高工作效率。

该模型的应用在水文点测量工作中有着重要实际意义，可以借此较高质量地完成该项目中的水文点高程测量工作,希望能对类似工程起到借鉴作用。

关键词：EGM2008模型、地球重力模型、水位统测、高程拟合0引言近年来，GPS测量技术的发展,特别是CORS技术的出现，给地质勘查工程项目测量工作带来了根本性的改变,大大提高了工作效率。

依靠这些技术可快速确定测区平面、高程转换参数,但在大面积工作区域，所需测得的高程成果不能直接用于地质勘查，必须经过高程拟合。

近年来，EGM2008地球重力场模型的出现，给我们的工作带来了较大的帮助。

根据这个模型，我们可以获得我们所用的地球椭球上任何一点的高程异常。

该模型能够以较高的精度将测定的大地高转换为正常高,转换不需要同时联测多个已知控制点，只需少量控制点就可以能够有效解决整个测区所有的水文点的高程测量的问题。

[2-3]国内许多专家对此项技术的应用作了大量研究借鉴这些研究成果,本文结合山东省地质调查院近期开展的“淮河流域（山东段）地下水统测”中水文点高程测量工作,提出了基于EGM2008重力场模型的GPS点高程拟合方法。

该方法采用先进的数据解算软件,对基于EGM2008模型的拟合高程与普通高程拟合的高程数据进行了对比分析,并利用常规水准限差的方法来评定此次高程测量所能达到的水准限差等级，并评判其可否应用在水文点高程测量工作中。

1.应用分析1.1项目概况随着近年山东省经济的发展、地表水水资源的短缺和污染日益严重,地下水已经发展成为了山东省淮河流域主要的供水和补给水源,地下水水质的问题已经发展成为居民饮水不安全的主要影响因素之一[5]。

基于EGM2008城市似大地水准面精化成果的质量检验与分析

中图分类号：Ｐ２２文献标识码：Ａ
文章编号：１６７２— ５８６７（２０１７）０２— ０２１７— ０３
ＴｈｅＱｕａｌｉｔｙＴｅｓｔａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅＣｉｔｙＱｕａｓｉ — －－ｇｅｏｉｄｓ
（ＹｕｎｎａｎＰｒｏｖｉｎｃｅＴｅｓｔＳｔａｔｉｏｎｏｆＳｕｒｖｅｙｉｎｇａｎｄＭａｐｐｉｎｇＰｒｏｄｕｃ￣，Ｋｕｎｍｉｎｇ６５００３４，Ｃｈｉｎａ）
第４０卷第２期
２０１７年２月
测绘与空间地理信息
ＧＥＯＭＡＴＩＣＳ＆ＳＰＡＴＩＡＬ｜ＮＦｏＲＭＡＴＩｏＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏ１．４０，Ｎｏ．２
Ｆｅｂ．。２０１７
基于ＥＧＭ２００８城市似大地水准面精化成果的质量检验与分析
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｔｅｓｔｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｃｉｔｙｑｕａｓｉ—ｇｅｏｉｄｒｅｉｆｎｉｎｇｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｏｎＥＧＭ２００８ｅａｒｔｈｇｒａｖｉｔｙｉｆｅｌｄｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅｑｕａｄｒｉｃｆｕｎｃｔｉｏｎｉｆｔｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｕｓｅｄａｃｅｔｒａｉｎｎｕｍｂｅｒｏｆｈｅｉｇｈｔａｎｏｍａｌｙｃｏｎｔｒｏｌｐｏｉｎｔｓｔｏｂｕｉｌｄａｓｅｔｏｆｑｕｌｉａｔｙｔｅｓｔｍｏｄｅｌ，ｗｈｏｓｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｗａｓｂｅｔｔｅｒｔｈａｎ ±５．０ｃｎ１．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｕｓｅｄｔｈｅｑｕｌｉａｔｙｔｅｓｔｍｏｄｅｌｉｎａｎｌｙａｚｉｎｇａｎｄｉｎｓｐｅｃｔｉｎｇｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｃｏｍｐａｒｅｄ

EGM96模型与EGM2008模型在高程转换中的应用比较分析

精度最好、阶次最多的全球重力场模型。由于
球科学联盟大会上推出．该模型在以往构建地球
重力场模型的经验和理论基础上，采用最先进的建模技术与算法，以ＰＧＭ２００７Ｂ（ＰＧＭ２００７Ａ的变种模型）为参考模型，利用ＧＲＡＣＥ卫星采集的重力数据和全球５ ×５的重力异常数据，ＴＯＰＥＸ卫星测
中图分类号
近年来，随着ＧＮＳＳ技术的持续发展，测量仪器精度的提高，ＧＮＳＳ高程拟合技术越来越多地应
估算精度：误差最小为３．０４５ｃｍ，最大为１０２．１９４ｃｍ，均方根误差（ＲＭＳ）为１１．１３７ｃｍ。
有线性拟合法、曲面拟合法等，ＥＧＭ９６模型与
ＥＧＭ２００８模型是目前求解高程异常相对较为准确的两种地球重力场模型，而ＥＧＭ２００８模型是
ＥＧＭ９６模型的进一步延伸，在曲面拟合中引人这
要水准高程难。以施测的情、况下往往考虑采用地区，２高程拟合的主要原理与方法ＧＮＳＳ … … … … … … … … 一
，
拟合高程代替几何水准高程，而大地水准模型的
２０１７年第３６卷第１期・ＤＷＲＨＥ

EGM2008重力场模型的高程异常精度分析

EGM2008重力场模型的高程异常精度分析王作钰【摘要】利用两条设计铁路的GPS水准点数据，对EGM2008模型解算的高程异常进行精度统计分析。

结果表明，EGM2008模型解算的高程异常在地形平缓的地区精度优于地形起伏较大的山区，且在两个实验区中误差都优于±10 cm。

结合一定数量的GPS水准数据，可用于1：2000航测地形图外控点的高程拟合。

【期刊名称】《地理空间信息》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】2页(P110-111)【关键词】EGM2008;高程异常;精度分析【作者】王作钰【作者单位】中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉 430063【正文语种】中文【中图分类】P223.0EGM2008是精度和分辨率都比较高的地球重力场模型[1-4]，但ICGEM并没有将其用于验算中国区域的相关数据。

本文以国内区域为实验对象，利用EGM2008重力场模型直接求解高程异常，进行高程转换，通过与施测的GPS水准点数据进行对比，来对EGM2008解算的高程异常精度进行评定，以期获得一些有价值的结论。

根据Bruns公式，利用地球重力场模型计算地球表面上任意点的高程异常公式为[5,6]：式中，φ、λ、ρ为P点的地心纬度、地心经度及地心向径，为引力常数与地球质量的乘积，γp为点的正常重力值；ɑ为参考椭球的长半径，取GRS80对应的值。

N为地球重力场模型展开的最高阶数为完全规格化球谐位系数为完全规格化Legendre函数，可采用标准行向量递推算法或跨阶次递推算法，当模型阶次很高时一般采用跨阶次递推算法。

目前通过GPS方法可高精度确定地面点的大地高。

若采用水准测量同时确定了该点的正常高，则可以精确地确定该点的高程异常。

同时，根据该点坐标及EGM2008重力场模型由公式（1）可计算该点的模型高程异常，通过比较实测高程异常和模型高程异常值，就可以分析模型高程异常的精度，进而确定直接用重力场模型进行高程转换的精度及可行性。

基于EGM2008模型的高程拟合

基于EGM2008模型的高程拟合摘要：本文以EGM2008模型提供的高程异常为基础，结合RBF神经网络法，利用GPS-水准观测数据进行高程拟合研究。

以实际工程算例进行验证，应用EGM2008模型和少量GPS-水准数据进行高程拟合，精度可达3～4，可以满足大部分工程测量的需要。

关键词：EGM2008模型；高程拟合；误差；精度分析Abstract:The paper research elevation fitting by GPS-leveling data using RBF neural network method, based on height anomaly from EGM 2008 model. The practical example showed that this method can achieve the accuarcy of 3～4 cm only need a few GPS-leveling data ,and can be applied in most project.Key words:EGM 2008 model, elevation fitting ,error,accuracy analysis1 引言2008年4月，美国发布了新一代地球重力场模型：EGM2008地球重力场模型[5]。

该模型是在构建以往地球重力场模型的经验和理论基础上，采用最先进的建模技术与算法，以PGM2007B为参考模型，利用GRACE卫星采集的重力数据、全球的重力异常数据和TOPEX卫星测高数据以及现势性、分辨率高的地形数据，结合精度高、覆盖面广的地面重力数据所完成的新一代全球重力场模型(阶次分别为2190，2159)。

EGM 2008模型完全阶次共有4802666个位系数，这些系数可以从相关网站免费下载。

当该模型扩展至2190阶次时，截断误差已趋于0，所以其模型误差仅包含由位系数等误差传播引起的过失误差。

基于EGM2008区域似大地水准面精度分析

m o d elf o re l ev ati on f i tti ng i n Qi nghaiPro v i nc e. Thi sp ap e r， b y us i ng the s of tware asthe c ar ri e r， i ntr o d uce sEG M 2008 and EG M 96 r es pe cti v el yi nto earth gr av i ty f i e l d m o d el ， cal cul atesno r m al hei ght of the s etp o i nt. The d i f f er enc esb etw e en no r m al hei ght and the e ar th w e re us ed to cal cul ate q uas i geo i d ac curacy. EG M 2008 e ar th grav i ty f i e l d m o d elhashi gher p r eci s i o n than EG M 96. The m e tho d i ss i m pl e wi th hi gh p re ci s i o n ，whi ch hasthe cer tai n re f e re nc e v al ue . K : mod e le s tab l i s hm e n t ; ac curacy ev al uati o n ; d ata anal ys i s
� � � � � P E G M 2008
� � � � � � � B IT ， H A NG ， SH E NG T A ( The Fi rs t Surv eyi ng and M ap p i ng Ins ti tute o fQ i n ghaiP r ovi nce，Xi ni ng 810000 ， C hi na) : Al tho ugh EG M 2008 gr av i ty f i e l d m o d el i sa gl ob al l y us ed o ne，EG M 96 i ss ti l l the m ai n

EGM2008地球重力场模型精度分析与评价

EGM2008地球重力场模型精度分析与评价
张精明;闫建强;王福民
【期刊名称】《石油地球物理勘探》
【年(卷),期】2010(000)A01
【摘要】本文简要介绍了最新超高阶地球重力场模型EGM2008（Earth Gravitational Model）,该模型的阶次达到2159,且提供扩展到2190阶的参数。

结合国内三个代表区域实测GPS/水准数据,对EGM2008的模型精度进行了分析与评价,得知各区域内EGM2008模型计算高程与我国高程系统水准高程对比误差精度均在1m以内,可满足电法、磁法和化学勘探对高程精度的要求;对于重力勘探,则基于EGM2008模型,利用测区内部分水准点对GPS物理点高程进行平差校正或曲面拟合,即可得到各物理点的测量成果。

【总页数】4页(P230-233)
【作者】张精明;闫建强;王福民
【作者单位】中国石油东方地球物理公司综合物化探事业部测绘服务中心．河北涿州072751
【正文语种】中文
【中图分类】P312.1
【相关文献】
1.EGM2008地球重力场模型精度分析与评价 [J], 张精明;闫建强;王福民
2.联合EGM2008模型重力异常和GOCE观测数据构建超高阶地球重力场模型
SGG-UGM-1 [J], 梁伟;徐新禹;李建成;朱广彬
3.EGM2008地球重力场模型在城市正常高计算中的应用研究 [J], 刘军
4.基于EGM2008地球重力场模型进行大区域GPS高程拟合实践 [J], 谭荣杰;柴玉坤
5.利用EGM2008地球重力场模型研究川西地区水平构造应力场 [J], 毛经伦;李辉;祝意青;李忠亚
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基于EGM2008模型比对的区域似大地水准面精化

础地理信息的持续更新、国家经济和国防建设及有
关地球科学研究提供了重要基础 ¨ 。似大地水准
Ｔ＝』『 △ ｇｓ（
（２－１）
面的精化一般采用ＧＰＳ测量与水准测量成果相结合的方式进行计算，最后通过内插方法获得高精度的正常高。似大地水准面成果可以取代传统水准
ＥＧＭ２００８模型，加拿大建立的ＧＳＤ９５模型，其分
大地水准面高在计算时一般可以分解为三个分
量，即中长波分量、短波分量与残余部分，如果不顾及地形因素，也可以分成两部分，即位模型确定部分和残余部分（公式２ — ４），其中Ｎ为大地水准面高，
模型，我国已经建立了ＣＱＧ２０００模型，分辨率为１５ ×１５，这与世界上先进的水准模型相比，还是有一
定差距的。似大地水准面精化是非常重要的，本文基于小区域ＧＰＳ和水准测量成果，对该区进行了似大地水准面精化计算，并将成果与ＥＧＭ２００８模型数据进行比较，得出了可靠的精化成果。
收稿日期：２０１５— ０４一Ｏ１
来ＳＡｇ的推算出残差水准面高６Ｎ，而模型大地水准面高由公式２— ５计算。
进展，这为满足我国测绘事业的可持续发展、国家基

基于兰新线带状地区EGM2008模型GPS高程转换及适用性研究

基于兰新线带状地区EGM2008模型GPS 高程转换及适用性研究作者：郑加平来源：《时代经贸》2013年第05期【摘要】为实现GPS点的大地高向正常高转换，准确计算测量点高程异常是关键。

利用EGM2008模型计算高程异常对比GPS实测高程异常值比较获取差异，分析系统是否存在偏差，并对计算出对应的改正量数据。

综合利用“移去-恢复”方法检验模型在兰新线带状地区使用性，分析该方法在实际应用中的可行性，为无水准数据地区的GPS测量提供参考依据。

【关键词】GPS高程转换；EGM2008模型；系统偏差；移去-恢复1.引言为了克服水准测量在重山区实施困难的缺点，利用GPS测量的方法代替传统的几何水准测量，是目前GPS测量研究的一个热点，其实质是求解高程异常值。

按数据的来源划分，求解高程异常的方法可以分为两大类，即数值逼近法和重力场模型法。

数值逼近法是用数学模型来逼近某一区域内的高程异常。

假如，有一定数量既分布均匀，又同时具有大地高h和正常高H的点，那么就可根据式，计算得到各点的高程异常值。

然后，再建立一个数学模型拟合该区域的高程异常，这样就可以用数学内插的方法求解区域内任一点的高程异常值。

此时，如果在该区域内某点上通过GPS测量得到了大地高h，可以用模拟好的数学模型求解该点的高程异常值，进而根据式，就可以求得该点的正常高。

常见的拟合方法有：曲线拟合法、曲面拟合法、多面函数拟合法、BP神经网络算法、遗传算法、蚁群算法等，这些函数模型拟合的最大优点是对于有趋势变化的拟合效果很好，这些方法在地势平坦地区可达到四等水准测量的精度要求，但在地形起伏较大地区精度难以保证。

重力场模型法是指某点的高程异常是通过重力测量或者通过地球重力场模型计算得到。

由于重力数据的缺乏以及重力场模型绝对精度不高，使得该方法一直得不到实际工程应用。

根据数值逼近法和重力场模型法在求解高程异常中优缺点互补的特性，采用“移去—恢复”的方法在地势起伏比较大地区的精度有明显的提高，本文综合利用EGM2008地球重力场模型和“移去—恢复”的方法进行GPS高程转换的综合算法。

EGM96与EGM2008地球重力场模型精度比较

收稿日期 : 2009206229; 修回日期 : 2009212207 基金项目 : 国家自然科学基金 ( 40774031) ;全国优秀博士论文专项基金 ( 200344) ;卫星导航与定位教育部重点实验室 (B
类 )开放基金 ( GRC22009010) ;中科院动力大地测量学重点实验室开放基金 (L06206) 。作者简介 : 刘晓刚 (19832) ,男 ,甘肃天水人 ,博士研究生 ,主要从事卫星重力测量研究。
表2
两种模型计算的垂线偏差与实测数据差值结果统计
单位 : ( ″)
垂线比对 EGM96 EGM2008 EGM96 EGM2008 EGM2008 偏差项目 36阶 36阶 360阶 360阶 2159阶
最大值 121645 121704 131701 141082 131925
Δξ 最小值 - 121812 - 121859 - 161727 - 161893 - 161602 平均值 - 11507 - 11505 - 01851 - 01811 - 01838
最小值 - 1391981 - 1381637 - 1711744 - 1931851 - 1811289 60′×60′
平均值 21205 21216 21528 21456 21233
均方根 271744 271754 321254 331393 351840
由表 1 可以看出 , 36 阶、360 阶 EGM96、 EGM2008地球重力场模型计算的国内某地区 1′× 1 ′格网点重力异常与实测数据的差值均方差分别近似为 41m Gal、26mGal, 2159阶 EGM2008地球重力场模型的近似值为 22mGal; 5′×5′格网点重力异常与实测数据的差值均方差分别近似为 31mGal、 22m Gal, 2159 阶 EGM2008 地球重力场模型的近似值为 16mGal; 20′×20′格网点重力异常与实测数据的差值均方差分别近似为 25mGal、17mGal, 2159 阶 EGM2008 地球重力场模型的近似值为 18mGal; 60 ′×60 ′格网点重力异常与实测数据的差值均方差分别近似为 28mGal、33m Gal, 2159阶 EGM2008地球重力场模型的近似值为 35mGal。

基于EGM2008、EGM96大地水准面模型的高程拟合与纯数学模式高程拟合结果的比较

基于EGM2008、EGM96大地水准面模型的高程拟合与纯数学模式高程拟合结果的比较传统的控制测量主要是指平面控制+高程控制的测量技术，以GPS为主要手段的现代测量技术则是指平面控制+高程拟合的测量技术，其中高程拟合又包括精化的大地水准面的拟合和部分区域的纯数学模型的高程拟合等方法。

本文通过实例计算，对这两种高程拟合进行比较，以求探索最适合湛江地区公路勘测的高程拟合方法。

标签：GPS 高程拟合1引言卫星定位技术是指利用人造地球卫星进行点位测量的技术。

GPS测量技术的精度非常高，一般短基线可达毫米级精度，长基线经过高精度解算（比如利用gamit等软件）后可达10-9级。

然而，从WGS84坐标转换至地方坐标后，得到的高程与实际水准高程相差甚大，已远超工程建设所要求的测量精度。

传统的解决方式是进行实地水准高程测量，GPS测量技术给出的解决方法便是高程拟合。

2 EGM2008、EGM96大地水准面模型介绍目前在全球范围内利用得比较多的地球重力场模型有：360阶次的EGM96模型、EIGEN2CG01C模型和EGM2008模型等。

在中国范围内，应用得比较普遍的大地水准面模型是CQG2000模型、WDM94模型以及EGM系列模型。

EGM96的阶次达到360 ，而EGM2008则达到2160。

要利用EGM模型拟合，需在坐标转换时加载该模型。

3纯数学模式的高程拟合介绍利用纯数学模型进行GPS高程拟合的基本原理是通过少量已知GPS水准点的大地高和水准高获得该点的高程异常，由于高程异常在局部区域内的变化相对比较平缓，所以可以用一组近似的光滑的函数（曲线或者曲面）对之进行表示，然后利用已知点计算拟合系数，求出待定点的高程异常，进而获得该点的正常高。

比较常用的拟合方法有平移、线性拟合、二次曲线拟合、三次曲面拟合等。

若测得某点的大地高为H，水准高为h，则高程异常ζ为ζ = H – h在公路勘测工程中，由于公路主线以曲线为主，所以二次曲线拟合效果最佳。

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０引言
定一个ＧＳ控制点的水准高程，采用两种大地水准面模
与人们的普遍看法不同，地球上各个地方的重力是不样的，也不是恒久不变的，而是随着地点和我们所在年份的变化而变化，而影响其变化的原因是海洋和大陆的不平均分布，气候变化等普遍因素相互作用而造成的。地球重力场作为地球的基本物理场，是大地测量、地球物理、地质、地震与海洋等学科重要的研究对象和手段。由于测量的标准不同，很多国家都进行过重力场模型的测量，而ＥＧＭ９６重力场模型以其空间分辨率高达５５Ｋｍ，为计算全球以及中国大陆重力场模型提供了高精度资料，而得到普遍的认可，但是这种模型发布年代早，缺乏中国地区重力数据所以高程转换精度较低，难以满足工程测量需要。近年来由美国ＮＧＡ（ＮａｔｉｏｎａｌＧｅｏｓｐａｔｉａｌ — ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅＡｇｅｎｃｙ）重力场研发小组发布了ＥＧＭ２００８大地水准面模型，ＥＧＭ２００８模型由ＮＧＡ（ＵＳＮａｔｉ０ｎａｌＧｅｏｓｐａｔｉａｌ — ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅＡｇｅｎｃｙ）释放的全球超高阶地球重力场模型，该模型的阶次完全至２１５９，相当于模型的空间分辨率约为５（约９ｋｍｏ该模型采用了ＧＲＡＣＥ卫星跟踪数据、卫星测高数据和地面重力数据等，利用重力梯度仪来测量地球的重力场。非洲中部和喜马拉雅山区等那些人类难以进入地区的重力测量也得以准确进行，并且还可以测量海洋的重力。本文将通过已完成项目的观测数据，固
ＴｈｒｏｕｇｈｔｈｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｏｆＧＰＳｓｔａｔｉｃｄａｔａ，ｔｈｅＧＰＳｃｏｎｔｒｏｌｐｏｉｎｔｓａｎｄｌｅｖｅｌｅｌｅｖａｔｉｏｎａｒｅｉｆｘｅｄ，ａｎｄｉｆｔｔｉｎｇｈｅｉｇｈｔｉｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄ，ｗｈｉｃｈｉｓｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｆｏｕｒｓｔａｎｄａｒｄｒｅｓｕｌｔｓ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅＥＧＭ２００８ｇｅｏｉｄａｌｍｏｄｅｌａｃｃｕｒａｃｙｉｓｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｔｈｅＥＧＭ９６ｇｅｏｉｄａｌｍｏｄｅ１．
摘要：在ＴｒｉｍｂｌｅＢｕｓｉｎｅｓｓＣｅｎｔｅｒ（ＴＢＣ）￥￣．件中分别加载ＥＧＭ９６与ＥＧＭ２００８两种大地水准面模型，通过观测的ＧＰＳ静态数据，固
定一个ＧＰＳ控制点的水准高程，计算出各点的拟合高程，与四等水准成果进行对比，结果表明ＥＧＭ２００８大地水准面模型精度优于
吴俊超ＷＵＪｕｎ — ｃｈａｏ
（新疆地矿局测绘大队，乌鲁木齐８３００１７）
（ＳｕｒｖｅｙｉｎｇａｎｄＭａｐｐｉｎｇＴｅａｍ，ＸｉｎｊｉａｎｇＢｕｒｅａｕｏｆＧｅｏｌｏｇｙａｎｄＭｉｎｅｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｕｒｕｍｑｉ８３００１７，Ｃｈｉｎａ）
ＥＧＭ９６大地水准面模型。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｇｅｏｉｄａｌｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｅｌｓｏｆＥＧＭ９６ａｎｄＥＧＭ２００８ａｒｅｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｌｏａｄｅｄｉｎＴｒｉｍｂｌｅＢｕｓｉｎｅｓｓＣｅｎｔｅｒｆＴＢＣ１ｓｏｆｔｗａｒｅ．
关键词：ＥＧＭ９６，ＥＧＭ２００８；ＴＢＣ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＥＧＭ９６；ＥＧＭ２００８；ＴＢＣ
中图分类号：Ｐ２２３
文献标识码：Ａ
文章编号：１００６ — ４３ｌ１（２０１５）１１－０１００ — ０２
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１００・
价值工程
ＥＧＭ９６与ＥＧＭ２００８大地水准面模型拟合精度分析
ＯｎｔｈｅＦｉｔｔｉｎｇＰｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆＥＧＭ９６ａｎｄＥＧＭ２００８ＧｅｏｉｄａｌＳｕｒｆａｃｅＭｏｄｅｌ