似大地水准面精化替代水准测量差异分析
广州市似大地水准面精化
广州市似大地水准面精化在现代城市的发展和建设中，地理空间信息的精确获取与应用至关重要。
广州市作为我国南方的重要城市，其在城市规划、工程建设、地理测绘等领域对高精度的地理数据有着迫切需求。
其中，似大地水准面精化工作的开展，为广州市的发展提供了重要的基础支撑。
似大地水准面是一个与大地水准面十分接近的曲面，它反映了地球重力场的分布情况。
通过对似大地水准面的精化，可以将大地高转换为正常高，从而为工程建设、地形测绘等提供更为准确的高程基准。
广州市似大地水准面精化工作是一项复杂而系统的工程。
首先，需要进行大量的重力测量和水准测量。
重力测量用于获取地球重力场的信息，水准测量则用于确定不同地点的高程差异。
这些测量工作需要在广州市的广阔区域内进行，包括市区、郊区以及周边的山地、河流等地形复杂的地区。
为了保证测量数据的准确性和可靠性，测量人员需要使用高精度的测量仪器，并遵循严格的测量规范和操作流程。
在重力测量中，常用的仪器包括绝对重力仪和相对重力仪。
绝对重力仪可以直接测量重力加速度的绝对值，相对重力仪则用于测量不同地点之间的重力差值。
在水准测量中，水准仪是主要的测量工具，测量人员需要按照规定的路线和间距进行测量，并对测量数据进行仔细的记录和处理。
在获取了大量的测量数据之后，接下来需要进行数据处理和计算。
这是似大地水准面精化工作中的关键环节，需要运用复杂的数学模型和计算方法。
通过对测量数据的分析和处理，可以建立起广州市的重力场模型和似大地水准面模型。
在数据处理过程中，需要考虑多种因素的影响，例如地球的自转、地形的起伏、地壳的密度变化等。
为了消除这些因素的影响，需要采用一系列的改正方法和技术手段。
同时，还需要利用现代计算机技术和软件工具，对大量的数据进行快速而准确的计算和分析。
广州市似大地水准面精化的成果具有广泛的应用价值。
在城市规划方面，精确的高程数据可以为城市的道路、桥梁、排水系统等基础设施的规划和设计提供重要依据。
简析似大地水准面精化
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。
大地测量3区域似大地水准面精化
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一、似大地水准面精度与分辨率
(2)似大地水准面的精度由格网平均高程异常相对 于本区域内各高程异常控制点的高程异常平均中误 差表示。
(3)似大地水准面以一定分辨率的格网平均高程异 常来表示，主要用于不同比例尺地形图的高程点测 定，按照用途的不同，划分为国家似大地水准面、 省级似大地水准面和城市似大地水准面。这种划分 方法主要基于三种主要地理范围和应用范围。
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二、似大地水准面精化基础数据要求
各级似大地水准面计算采用的格网平均重力异常分 辨率应不低于下表的规定。
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二、似大地水准面精化基础数据要求
格网平均重力异常的精度以格网平均重力异常的代表误 差表示。格网平均重力异常的代表误差计算公式为
式中: 为格网平均重力异常代表误差,单位为10-
新埋设的高程异常控制点，其标石可采用GB／T l8314--2009规定的天线墩，其上埋设满足GPS和 水准测量的标志。
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三、高程异常控制点的布设
当利用已有大地控制点和水准点时，应检查该 点的稳定性、可靠性和完好性，符合要求方可利 用。
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二、似大地水准面精化基础数据要求
用于确定似大地水准面的高程异常控制点等基础 数据，其成果必须具有一定的可靠性和现势性。考 虑到我国国土范围大，各区域地形地貌复杂，基础 数据多种多样等情况，在保证似大地水准面的精度 和应用的前提下，《区域似大地水准面精化基本技 术规定》(GB/T 23709-2009)提出了高程异常控 制点等基础数据的最低要求。
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一、似大地水准面精度与分辨率
(5)我国似大地水准面按范围和精度，分为国家似 大地水准面、省级似大地水准面和城市似大地水准 面。各级似大地水准面的精度和分辨率应不低于表 1-7的规定。
GPS RTK与区域大地水准面精化技术代替数字测图中的控制测量的应用探讨
换 为正 常高 。一 级导线 控制点 使用 Ｌ ｃ Ｃ ０ 施 ｅｉ Ｔ ７ ２ ａ
广泛应用 。但 是 ＧＰ Ｓ采集 的是 ＷＧ －４坐标 ， 比 Ｓ８ 大
例尺地形 测 图需要 的是 地 方 坐标 系 ， 且 在 实 际工 并 作中， 常用 的是 正 常 高 系统 ， ＧＰ 而 Ｓ采集 的是 基 于 椭球 面的大 地 高 ， 大 地 高 向 正 常 高转 换 过 程 中 ， 在 经常导 致 高 程精 度 的差 异 。如 果 有 了 高 精 度 城 市
区域 大地水 准面精化成 果 ， 这个 问题 就迎 刃而 解 了。 本 文 通 过 在 大 比 例 尺 数 字 测 图 中应 用 Ｇ Ｓ Ｐ
准确性 ， 选用两套仪器和选用不 同的时间观测段 。
Ｒ ＴＫ技术作 直接 用于碎步 测 图的控制 测量 的试 验 ，
同时用 导线测量 的 方 法进 行检 核对 比 ， 有关 的精 对 度 进行 分析 ， 提 出一些技 术建议 。 并
的 １８ ９ ０西 安 坐标 系 ， 高程 系统 为 １ ８ ９ ５国家 高程 基 准 。而 ＧＰ Ｓ卫 星观测 的坐 标 、 程 系统 为 ＷＧＳ８ 高 －４ 和大地 高 ， 需要 与 当地 坐 标 系统 进 行转 换 。 由于本 次数 字测 图做 为起 算 点 的高 等级 点 （ Ｓ Ｃ、 ＧＰ Ｄ级 ）
具体作 业 情 况 ： 测 待 定 点 之 前 设 置 机 内精 观 度 。机 内精 度 指标 预设 为 点位 中误差 ±２ ０ｃ 高 ． ｍ，
程 中误差 ±３ ０ｃ ． ｍ。观测 时注 意点位几 何 图形强度
２ 应用分析
在测 量 工作 中 ， 据 当地 的需 要 ， 般 使 用 与 根 一 本 地相 一致 的坐标 系统 ， 本次 数字 测 图为 １： ０ 如 ５０
GPS大地高高差代替水准高差的探讨
GPS大地高高差代替水准高差的探讨一、前言在工程项目对高程精度要求高、水准测量又十分困难的情况下，在局部区域内,利用GPS大地高高差代替水准高差进行等级水准平差，既能达到等级水准测量精度，又能节约成本，从而提高工作效率。
二、常用的高程系统及基准面1、高程系统（1）、大地高系统大地高系统是以地球椭球面为基准面的高程系统，是地面点沿通过该点的椭球面法线到椭球面的距离，大地高也称为椭球高，大地高系统的基准面是地球参考椭球面。
（2）、正常高系统正常高系统是以似大地水准面为基准的高程系统。
正常高是由地面点沿通过该点的铅垂线至似大地水准面的距离。
正常高系统的基准面是似大地水准面。
（3）、大地高与正常高之间的关系似大地水准面和参考椭球面之间的距离，称为高程异常，记为ζ；大地高用符号H 表示，正常高用H 表示。
则大地高与正常高之间的关系可表示为：H = H + ζ2、基准面（1）、似大地水准面地面任一点P的正常高计算公式为为大地面沿垂线至大地水准面之间的平均重力值。
如果沿地面各点的正常重力线，按其正常高向下截取一系列的点把它们联接起来就形成一个连续的、闭和的曲面，这个曲面就叫做似大地水准面。
似大地水准面是正常高系统的高程基准面。
地面点的正常高是地面点沿正常重力线到似大地水准面的距离，正常高可以精确求得。
我国规定国家水准网的计算采用正常高系统，似大地水准面就是水准网计算的基准面。
似大地水准面只是辅助的数学曲面，它不是水准面，但接近于水准面。
它与大地水准面的差距不大，在山区不过2-3米，在平原只有几厘米，而在平均海水面上，它和大地水准面重合。
由此可见，大地水准面和似大地水准面都通过水准零点，国家高程基准(1956年黄海高程系或1985国家高程基准)对正高系统或正常高系统都是适用的。
我国现行的大地测量法规定，高程采用正常高系统。
(2)、参考椭球面参考椭球面定义在测量中，用来代表地球的椭球叫地球椭球，它是地球的数学代表。
CORS技术替代等级水准测量的精度研究
CORS技术替代等级水准测量的精度研究摘要：随着现代测绘技术的不断发展，获取高精度的三维空间信息已成为当前测绘领域中的重要研究方向。
本文主要从CORS技术的基本概述入手，重点从静态观测和网络RTK技术高程误差方面来分析替代传统等级水准测量的可行性，并结合现行CORS技术替代等级水准测量的案例来论证，力求通过工程实践分析降低测量误差，提升等级水准的测量作业效率。
关键词：CORS技术；替代等级水准；测量精度连续运行多基准站参考服务系统（CORS），依托特定测区内的固定GNSS大型参考站，有效避免了传统工程测绘覆盖范围小、坐标框架不统一的缺点和不足，为区域测绘提供了稳固的矿机基准。
利用VRS或FKP技术构建的CORS服务系统，通过似大地水准面精化、虚拟参考站和高程曲面拟合等相关技术，极大提升了平面与高程数据采集的精度。
鉴于传统等级水准测量中，存在的作业周期长、测绘成本大、误差累积显著等特点，研究CORS-RTK替代等级水准的可行性，具有重要现实性意义。
1 CORS下高程测量原理与优缺点基于传统网络RTK与现代数据通讯方法，CORS定位技术构建起全天候、连续运行的参考站网络系统，数据传输过程中，通过收集测量信息传送到相应的控制中心，经数据中心的处理和分析，将整个数据网络进行综合解算，达到整个网络的数据估算。
在对原有的网络数据中，对系统的实际误差做好修正，建立起本测区的误差改正模型，最后向CORS技术用户发出精准RTCM/CMR差分改正数据，用户仅需一部接收机，即可实现精确定位测量目标点三维数据。
CORS技术在高程测量中体现在：测量速度相对较快，测量的精度较高，不需架设基准站；在相对精度方面，CORS技术能建好后进行测试，且事后静态高程定位精度5mm内，实时定位的高程精度可控制在5cm；CORS技术适用性较强，全天候运行且不受地域性通视条件限制，能及时准确的测定点位三维坐标。
但CORS技术在测量高程方面仍然存在以下的缺点：（1）平面坐标与高程系统转换中，需求解起始转换参数，且参数转换的精度对后续测绘关联性较强；（2）高程施测过程中，常受到外界因素干扰较多，潮汐等外部的作用和条件发生异常时，对高程测量精度有一定影响。
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
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。
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 ： Ｐ ２ ２ 文献标识 码 ： Ａ
文章 编号 ： １ ６ ７ ２— ５ ８ ６ ７ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ２— ０ ２ １ ７— ０ ３
Ｔ ｈ ｅ Ｑｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ Ｔ ｅ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｃ ｉ ｔ ｙ Ｑｕ ａ ｓ ｉ — － － ｇ ｅ ｏ ｉ ｄ ｓ
（ Ｙｕ ｎ ｎ ａ ｎ Ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｃ ｅ Ｔ ｅ ｓ ｔ Ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｓ ｕ ｒ ｖ ｅ ｙ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｍａ ｐ ｐ ｉ ｎ ｇ Ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ￣，Ｋｕ ｎ ｍｉ ｎ ｇ ６ ５ ０ ０ ３ ４ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
第４ ０卷 第 ２期
２ ０ １ ７年 ２月
测 绘 与 空 间地 理 信 息
Ｇ Ｅ ＯＭＡＴ Ｉ Ｃ Ｓ＆ Ｓ Ｐ ＡＴ Ｉ Ａ Ｌ｜ ＮＦ ｏＲ ＭＡ ＴＩ ｏＮ ＴＥ Ｃ Ｈ ＮＯ Ｌ ＯＧＹ
Ｖｏ １ ． ４ ０， Ｎｏ ． ２
Ｆ ｅ ｂ． 。２ ０ １ ７
基于 Ｅ ＧＭ２ ０ ０ ８城 市 似 大 地 水 准 面 精 化 成 果 的质 量 检 验 与 分 析
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｔ ｅ ｓ ｔ ｔ ｈ ｅ ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｉ ｔ ｙ ｑ ｕ ａ ｓ ｉ—ｇ ｅ ｏ ｉ ｄ ｒ ｅ ｉ ｆ ｎ ｉ ｎ ｇ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＥＧＭ２ ０ ０ ８ ｅ ａ ｒ ｔ ｈ ｇ ｒ ａ ｖ ｉ ｔ ｙ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｑ ｕ ａ ｄ ｒ ｉ ｃ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｆ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ，ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｕ ｓ ｅ ｄ ａ ｃ ｅ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｎ ｕ ｍｂ ｅ ｒ ｏ ｆ ｈ ｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ａ ｎ ｏ ｍａ ｌ ｙ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ ｔ ｏ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ａ ｓ ｅ ｔ ｏ ｆ ｑ ｕ ｌｉ ａ ｔ ｙ ｔ ｅ ｓ ｔ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ， ｗ ｈ ｏ ｓ ｅ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｗ ａ ｓ ｂ ｅ ｔ ｔ ｅ ｒ ｔ ｈ ａ ｎ ±５ ． ０ ｃ ｎ １ ．Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｑ ｕ ｌｉ ａ ｔ ｙ ｔ ｅ ｓ ｔ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ａ ｎ ｌｙ ａ ｚ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｅ ｄ
陆地区域_似_大地水准面精化的理论和方法
袁国辉等
陆地区域 ( 似 ) 大地水准面精化的理论和方法
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陆地区域( 似) 大地水准面精化的理论和方法
袁国辉
*
吴云 广州 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 DT M 以
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城
市
勘
测
2005 年
场。其实质就是利用重力和 DT M 数据改进由重力位 模型确定的区域 ( 似) 大地水准面, 主要是改进其中短 波分量。 这一方法的应用大致有 2 种方式。 第 1 种是把 ( 似 ) 大地水准面分为 3 个部分: ( 1) 由全球定位模型计算的模型 ( 似 ) 大地水准面 高及模型重力异常; ( 2) 由局部地形影响计算的 ( 似 ) 大地水准面高和 高程异常的短波分量 ; ( 3) 由观测重力异常分别减去第一、 第二部分的重 力异常得到的观测重力异常的残差重力异常以及由此 格网数据计算的残差 ( 似 ) 大地水准面高 , 这种方式比 较适合于拥有高分辨率的地面重力数据。 第 2 种方式 是把 ( 似 ) 大地水准面 高分为 2 个部 分: ( 1) 由全球定位模型计算的模型 ( 似 ) 大地水准面 高及模型重力异常; ( 2) 地面重力异常移去第 1 部分模型值的残差重 力异常以及由此计算的残差( 似 ) 大地水准面高。经过 以往试算比较, 一般采用此种方法计算重力 ( 似 ) 大地 水准面。 重力大 地 水 准面 的 计算 采 用 经 典的 斯 托 克 斯 ( St okes) 公式和莫洛金斯基 ( Mo lodensky) 级数 ( 顾及 一次项) 。由于 F FT / F H T 应用于斯托克斯公式和莫 洛金斯基级数的技术已很成熟, 经典公式仍然是目前 国际上绝大多数国家计算重力 大地水准面的 首选公 式。重力归算采用经典的地形均衡模型( Airy - H eis kanen 系统) 。 2 2 GPS 水准( 似) 大地水准面的确定 众所周知, 任意 1 点的大地高与正常高 ( 海拔高 ) 之间的差距即为该点的高程异常。一般来说, 区域大 地水准面的精化需要建立 C 级 GPS 控制网 , 同时还应 施测 等或 等水准测量。 C 级 GPS 网点的大地高 等 测定精度一般为 2~ 5 cm ; 水准网的传递误差 ( 以
似大地水准面精化方法
似大地水准面精化方法大地水准面精化是指通过一系列测量方法和数据处理技术，对大地水准面进行精确的测量和修正，以提高其在地球表面的水平精度。
大地水准面是指在地球上表示出重力势的等势面，是地球上得以确定和准确描述水平面的参考面之一。
众所周知，地球不是一个完全规则的椭球体，而是存在着地形起伏，地壳运动、地球潮汐等因素的影响。
因此，为了能够准确地描述地球上的水平面，需要对大地水准面进行精化。
大地水准面精化一般包括以下几个步骤：基准点的选择与测量、水准线的连接与观测、数据处理与解算、精化结果的验证与分析。
首先，选择合适的基准点是大地水准面精化的基础。
基准点的选择应尽量遵循准确、稳定、可靠、参照面上分布均匀等原则。
一般选择全球一级基准点作为初始基准点，然后通过测量和观测，逐步扩展形成一个完整的基准网。
当然，在选择基准点时还需要考虑到地区特殊性，比如海陆交界处的基准点需要考虑到潮汐因素的影响。
接下来，需要连接已知的基准点，并进行水准线的观测。
通过水准仪等测量工具，沿着水准线对各个测点进行测量，获得一系列的高程数据。
这些高程数据需要考虑到大气压力、高程视线等因素的修正，以提高测量的精度。
然后，进行数据处理与解算。
在这一阶段，需要对所有的测量数据进行仔细筛选、检查和校正。
对于异常数据和误差较大的数据进行剔除，然后采用差分水准方法、高程异常平差等数学模型，对数据进行处理和解算，从而得到更加准确的大地水准面模型。
最后，需要对精化结果进行验证与分析。
通过将精化后的大地水准面与其它地理信息数据进行对比，并进行检验和分析，验证精化结果的可靠性和准确性。
如果存在明显的偏差或不符合要求，需要进行进一步的修正和改进。
总的来说，大地水准面精化是一个复杂而繁琐的工作，需要借助先进的测量工具和数学模型，同时还需要对数据进行精细的处理和解算。
只有通过科学的方法和严谨的过程，才能够实现对大地水准面的精确修正，提高其在地球表面的水平精度。
大地水准面精化
大地水准面精化1. 概述大地水准面是地球表面上一个虚拟的参考面，用于测量地球各点的高度。
由于地球是一个不规则的椭球体，所以大地水准面并不是完全平坦的。
为了提高测量精度，需要对大地水准面进行精化，以减小测量误差。
2. 大地水准面的定义大地水准面是由重力垂线确定的，它在一个给定的地点上与铅垂线的交点定义为该点的高程。
大地水准面通常由一系列水准测量点连接而成，这些点之间的高度差通过水准测量仪器进行测量。
然而，由于地球表面的地形和地壳运动的影响，测量得到的水准面并不是完全精确的。
3. 大地水准面的精化方法为了精化大地水准面，需要考虑以下几个因素：3.1 大地水准面的非均匀性大地水准面的高度在不同地区存在差异。
这是由于地球的自转、地壳运动以及地球内部的密度分布不均造成的。
为了处理这一问题，可以通过重力场数据进行分析，并采用数学模型对大地水准面进行修正。
3.2 地质地貌的影响地质地貌的起伏和变化也会对大地水准面造成影响。
例如，山脉和盆地的存在会导致大地水准面的波动。
为了解决这个问题，可以使用数字高程模型（DEM）数据，并结合地质学知识进行分析和修正。
3.3 大地水准面的变形地球的地壳运动会导致大地水准面的变形。
例如，地震、板块运动等都会对大地水准面产生影响。
为了精化大地水准面，可以使用全球定位系统（GPS）测量数据，并采用变形模型对其进行修正。
4. 精化结果的应用精化后的大地水准面可以用于各种测量和工程应用。
以下是一些应用示例：4.1 三角测量和测量基准精化后的大地水准面可以作为参考面用于三角测量，测量地点的相对位置和测量基准的确定。
这对于地图制作和工程测量非常重要。
4.2 洪水预测和防洪工程大地水准面的精化结果可以用于洪水预测和防洪工程中，通过测量地点的高程变化来确定洪水的水位和水流方向，以及设计防洪工程的高度和位置。
4.3 海岸线变化监测海岸线的变化对于沿海地区的规划和管理非常重要。
精化后的大地水准面可以用于监测海岸线的变化，并提供准确的高程数据。
工程测量（水平面代替水准面的限度及测量工作概述）
工程测量（水平面代替水准面的限度及测量工作概述）
1. 对水平距离的影响及对高差的影响
当测区范围较小时，可将大地水准面近似当作水平面看待，从而使绘图和计算工作大为简化。
水平面代替水准面的影响
得出结论：
在半径为10km的范围内，地球曲率对水平距离的影响可以忽略不计
当距离为100m时，高差误差接近1mm，这对高程测量来说影响很大，所以在进行高程测量时，必须考虑地球曲率对高程的影响。
2. 测量的基本工作
在测量工作中，地面点的空间位置用坐标和高程来表示，但坐标和高程通常不是直接测定的，而是通过测出待定点与已知点之间的几何关系，观测其他要素后计算得出的。
水平距离（钢尺或全钻仪）、水平角（经纬仪或全钻仪）及高差（水准仪）是确定地面点相对位置的3个基本几何要素。
水平距离测量采用钢尺
角度测量和距离测量采用全站仪
水准仪高差测量
3. 测量工作的基本原则
测量工作中将地球表面复杂多样的形态分为地物和地貌两大类。
在测区内选择A、B、C、D等控制点，用精确的方法测定这些点的坐标和高程，然后根据这些控制点分区观测，测定其周围的地物和地貌特征点的坐标和高程，最后才能拼成一副完整的地形图。
（如图1）施工放样也是如此。
但无论采用何种方法，都必须遵循测量工作的基本原则：
a 由高级到低级，由整体到局部，先控制后细部。
b 每项工作必须有检查。
c 测量成果满足工程需要并达到相应精度。
图1地形测图示意图
数字化成图。
广西似大地水准面精化在高程测量中的应用
0 引言在传统的高程测量里，主要的作业方法是水准测量和三角高程测量。
水准测量难免遇到作业效率低、生产周期长，不能全天候作业等问题。
三角高程测量受到距离和高差的影响较大。
同时，传统的水准测量，需要大量的水准标石来维持其基准的稳定性，当水准标石遭到破坏，没有了水准起算点或者起算点离测区很远，传统的水准测量就难以为继。
随着测绘技术的发展，通过GPS 测量技术与似大地水准面技术，将会解决上述提到的问题。
其基本原理如图1所示。
图1 大地高与正常高关系图在图1中，利用GPS 方法获取的高程为大地高，其基准面是参考椭球面，利用水准测量方法获得的高程为正常高，其基准面为似大地水准面（即假想延伸到陆地上的海平面）。
大地高与正常高之间有一种几何关系，两者之间有一个差距，这个差距称为高程异常，每一点的高程异常组成了似大地水准面。
通过GPS 技术测定某一点的经纬度和大地高，由该区域的似大地水准面模型求解该点的高程异常，即可求得该点的正常高。
1 广西似大地水准面模型的建立及精度广西似大地水准面模型由广西壮族自治区测绘地理信息局与武汉大学测绘学院合作完成，使用了101130个点重力数据和96个GNSS 水准资料,EIGEN6C4地球重力场模型作为参考重力场，采用了航天飞机雷达地形测绘任务(SRTM)的空间飞行任务数据库DTM 资料，由第二类Helmert 凝集法完成了大地水准面的计算。
分辨率2.5′×2.5′，1985国家高程基准下，检测外符合精度为±0.033m，局部区域精度优于±0.030m，该成果达到国际先进水平。
2 广西似大地水准面模型在高程测量中的应用2.1 在高程测量中的直接应用2.1.1 直接应用步骤（1）GPS 控制网布设，按照国家相关要求，联测高等级起算点进行观测；（2）在WGS84坐标系下进行三维无约束、三维约束平差，求得控制点的经度、纬度和大地高（B、L、H）；（3）利用广西似大地水准面模型，将控制点的大地高H 转换成85正常高。
浅谈似大地水准面精化的方法
浅谈似大地水准面精化的方法摘要：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,在高精度、高分辨率(似)大地水准面模型的支持下,利用GPS技术可以直接测定正高或正常高,从而取代传统复杂的水准测量方法,使得平面控制网和高程控制网分离的传统大地测量模式成为历史。
因此,精化大地水准面是一个国家或地区建立现代高程基准的主要任务之一。
关键词：似大地水准面；精化Abstract: the geoid or like the geoid is geographic space information for the elevation datum, in high precision, high resolution (like) the geoid model, with the support of using GPS technology can be determined directly ZhengGao or normal high, can replace the traditional complex level measurement method, and makes the plane control nets and elevation control network of traditional land measurement separation mode become history. Therefore, refining geoid face is a country or region to establish a modern elevation is one of the main tasks of the benchmark.Keywords: like the geoid; Refine the1、大地水准面的概念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。
似大地水准面精化成果的检核及其应用分析
似大地水准面精化成果的检核及其应用分析作者：王永盛来源：《城市地理》2017年第09期摘要：高精度的似大地水准面结合GPS定位技术能快速获取正常高，改变了传统的几何水准测量作业模式，实现了GPS测量的高程直接代替四等水准及以下的高程。
本文首先对似大地水准面精化方面的工作进行了简单的论述，同时讨论了似大地水准面精化成果的两种检核方法，在此基础上分析了基于湖南省连续运行卫星定位服务系统（HNCORS）的城市似大地水准面精化成果的应用情况，希望给广大同行提供借鉴。
关键词：似大地水准面；内符合精度；外符合精度；网络RTK1引言近年来，为了确立高精度的坐标基准和三维空间框架，我国一些地区和城市相继开展了区域似大地水准面的精化工作，同时取得了一些突破性的成果，有些地区似大地水准面的精度甚至达到了厘米级，为经济建设提供了巨大的帮助。
高精度的似大地水准面结合GPS定位技术能快速获取正常高，改变了传统的几何水准测量作业模式，实现了GPS测量的高程直接代替四等水准及以下的高程，节约了大量人力物力的同时又产生了巨大的经济效益，加快了数字城市的建设，具有特别重要的社会效益和科学意义。
本文首先对似大地水准面精化方面的工作进行了简单的论述，同时讨论了似大地水准面精化成果的两种检核方法，在此基础上分析了基于湖南省连续运行卫星定位服务系统（HNCORS）的城市似大地水准面精化成果的应用情况，希望给广大同行提供借鉴。
2似大地水准面精化简述正常高系统是我国采用的高程基准，而它又是以似大地水准面为基准的高程系统，水准测量测定高程的参考框架是由精密水准测量建立的地区或国家性高程控制网组成的。
我们知道，GPS能测量出精度很高的大地高，但因为没有一个具有相应精度的与高分辨率的似大地水准面模型，导致GPS大地高转换成正常高时精度不能符合规范的要求。
GPS技术结合高分辨率、高精度的似大地水准面模型，改变了传统大地测量中的平面控制网和高程控制网不能同时进行的模式，可以同时测定平面位置和高程，从而真正实现GPS技术在物理和几何意义上的三维定位功能。
似大地水准面精化替代水准测量差异分析
似大地水准面精化替代水准测量差异分析作者：王天文来源：《科技创新与应用》2017年第05期摘要：文章基于沈阳市的高精度似大地水准面模型值与四等水准测量实测值值，进行了对比及分析，以真实数据阐述似大地水准面精化成果替代水准测量的理论性与可能性。
关键词：似大地水准面精化；控制点高程拟合；差异分析；取代水准引言随着GPS定位技术的高速发展，人们已经能够在10-7-10-9精度量级上，简捷而经济地解求测点平面位置，但却不能以相同精度解求测点高程；水准测量可以精确解决高程问题，但对于城市测量应用，测量过程稍显复杂，劳动强度、作业时间及人力成本投入较大。
为兼顾这一问题，GPS定位技术与似大地准面拟合技术的有机结合，使城市空间三维坐标的获取变得越来越简单、越来越便捷、也越来越精准。
似大地水准面精化成果究竟能否取代水准，或者在什么范围程度上取代水准测量，文章就以沈阳市似大地水准面拟合模型实地定位测量数据与水准测量值对比分析结果为基础，阐述其理论与实际操作的可能性。
1 实验方案（1）在沈阳市似大地水准面精化范围内，选取18个均匀分布的点位，间距约为2km，点位选取需同时满足RTK观测要求及水准测量要求，选线区域贯穿沈阳市的三个建成区，总长度约35km。
（2）采用天宝双频GPS接收机（内置似大地水准面拟合模型），南方双频GPS接收机（内置似大地水准面拟合模型），分别测取待求点的平面坐标及拟合高程值。
观测要求：RTK天线三脚架稳定支撑，有效观测卫星数≥4，固定解且收敛稳定，观测平面收敛阈值不超过2cm，垂直收敛阈值不超过3cm；每点3测回以上，每测回不少于10个观测值，取平均值作为最后结果。
（3）采用高精度莱卡DNA03电子水准仪及配套因瓦尺，按四等水准测量精度要求，闭合水准测量方式，逐点测量待求点高程，按四等闭合差要求进行平差计算，求取高程及高差值。
2 比对方案（1）不同GPS接收机三维坐标差异值（x、y、z）比对。
桂林市似大地水准面模型精化与精度评定
桂林市似大地水准面模型精化与精度评定方辉;周淼;刘锟【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GPS 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GPS水准点成果和网络RTK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±1.4 cm,动态检验精度为±4.4 cm,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.【期刊名称】《城市勘测》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】4页(P77-80)【关键词】似大地水准面精化;高程异常;精度检验;桂林市【作者】方辉;周淼;刘锟【作者单位】桂林市测绘研究院,广西桂林 541000;桂林市测绘研究院,广西桂林541000;桂林市测绘研究院,广西桂林 541000【正文语种】中文【中图分类】P2231 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 7.8 cm，分辨率为2.5′× 2.5′；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±5.5 cm，外部符合精度为±6.2 cm。
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±1.6 cm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CORS相结合的实时动态应用精度可优于 5 cm[1～7]。
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似大地水准面精化替代水准测量差异分析
文章基于沈阳市的高精度似大地水准面模型值与四等水准测量实测值值，进行了对比及分析，以真实数据阐述似大地水准面精化成果替代水准测量的理论性与可能性。
标签：似大地水准面精化；控制点高程拟合；差异分析；取代水准
引言
随着GPS定位技术的高速发展，人们已经能够在10-7-10-9精度量級上，简捷而经济地解求测点平面位置，但却不能以相同精度解求测点高程；水准测量可以精确解决高程问题，但对于城市测量应用，测量过程稍显复杂，劳动强度、作业时间及人力成本投入较大。
为兼顾这一问题，GPS定位技术与似大地准面拟合技术的有机结合，使城市空间三维坐标的获取变得越来越简单、越来越便捷、也越来越精准。
似大地水准面精化成果究竟能否取代水准，或者在什么范围程度上取代水准测量，文章就以沈阳市似大地水准面拟合模型实地定位测量数据与水准测量值对比分析结果为基础，阐述其理论与实际操作的可能性。
1 实验方案
（1）在沈阳市似大地水准面精化范围内，选取18个均匀分布的点位，间距约为2km，点位选取需同时满足RTK观测要求及水准测量要求，选线区域贯穿沈阳市的三个建成区，总长度约35km。
（2）采用天宝双频GPS接收机（内置似大地水准面拟合模型），南方双频GPS接收机（内置似大地水准面拟合模型），分别测取待求点的平面坐标及拟合高程值。
观测要求：RTK天线三脚架稳定支撑，有效观测卫星数≥4，固定解且收敛稳定，观测平面收敛阈值不超过2cm，垂直收敛阈值不超过3cm；每点3测回以上，每测回不少于10个观测值，取平均值作为最后结果。
（3）采用高精度莱卡DNA03电子水准仪及配套因瓦尺，按四等水准测量精度要求，闭合水准测量方式，逐点测量待求点高程，按四等闭合差要求进行平差计算，求取高程及高差值。
2 比对方案
（1）不同GPS接收机三维坐标差异值（x、y、z）比对。
（2）不同GPS接收机似大地水准面精化拟合高分别与水准高的差异值比对。
（3）不同GPS接收机精化拟合高差与水准高差比对。
3 实验结果
3.1 天宝GPS接收机与南方GPS接收机三维坐标差异
从图1、图2检验结果可以看出，不同双频接收机平面定位差异值很小，均在2cm范围内，与设计的平面收敛域值相符，符合规范精度限差要求，同时也说明点位观测准确，没有飞点现象。
从图3可以看出，不同接收机间高程值有明显差异，最大差值9.0cm，最小值0.5cm，平均差值3.5cm。
结合图4高程差异值与大地高差异值曲线走向一致，说明不同的厂商GPS大地高解算模型存在差异，拟合高程与大地高差值正相关。
3.2 似大地水准面精化拟合高与水准高互差
从图5、图6中可以看出，不同接收机的精化成果与水准高成果差异较大，平均差值分别为2.2cm、3.0cm，最大差值分别为7.3cm、6.2cm。
将大于5cm的值作为粗差值剔除，则图5的粗差剔除率为19%，图6的粗差剔除率为16%。
说明精化水准面高程与水准高之间存在2-5cm左右的差异值，且局部点位受环境影响，会有少量的粗差值出现；结合两个图形对比，可以看出，差异走势有相似性（除第一点），说明不同仪器在相同环境下的高程影响值因子有相关性。
3.3 似大地水准面精化高差与水准高差互差图
将不同点间的精化拟合高差值与水准高差值进行比对，如图7、图8，可以看出，平均差值分别为2.2cm，2.0cm，最大差值为7.0cm，9.7cm。
差值在0值上下波动，两者间没有明显规律性。
4 水准测量精度分析
四等水准测量的闭合差限差值为20，五等水准闭合差限差值为30，当L值取8km或支水准路线长度取值4km时，允许点位中误差值分别为4cm、5cm。
取5cm作为GPS高程拟合值可以替代水准的阈值时，可判断出GPS拟合高程取代水准测量的值域范围。
因为水准测量的最弱点点位中误差随距离的增加而增大，而GPS拟合精度客观上不受距离的限制和影响，恒定在5cm范围，距离越远，置信值越接近100%。
5 结束语
经过如上数据及分析，可以得出如下结论：当两点间距离大于5km时，似大地水准面精化拟合高程可近似取代四等水准测量；点位间距大于4km时，似
大地水准拟合高程值可以代替五等水准测量精度；且相邻点间距离越长，替代效果越好。
当点位间距小于5km时，似大地水准测量结果达不到水准测量的精度，虽然拟合平均值可以达到2-3cm的量级，但置信区间达不到90%以上，勉强替代，风险很大。
参考文献
[1]陶本藻.GPS水准似大地水准面拟合和正常高计算[J].测绘通报.
[2]李春华.成都市似大地水准面精化分析[J].大地测量与地球动力学.
[3]成伟.GPS高程拟合的若干问题研究[J].地质测绘.。