GPS技术结合EGM2008重力模型在测量高程中的应用.pdfVIP

GPS 技术结合 EGM2008 重力模型在测量高程中的应用 GPS 测量技术结合 EGM2008 高程模型以及国家 85 高程基准提供的高等级 水准点在控制测量中低等级水准高程中求解的应用。 标签：EGM2008 高程模型 大地高 高程异常常数 随着现代科学技术的发展自 GPS 的问世，GPS 由军用逐步地在民间生产生 活中得以广泛的应用; GPS 技术不断走入人们的生活，并被人们所认知和熟 悉。GPS 测量技术也得到进一步的发展与应用。在全世界的人们已经通过全球 卫星定位系统获得高精度的 WGS84 大地坐标的大地高时，我国所采用的高程 是相对于似大地水准面正常高系统，而如何把大地高转换成正常高呢？如下图 所示： 正常高：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。 正高：指从一地面点沿过此点的重力线到大地水准面的距离。 大地水准面差距（geoid height ）：从大地水准面沿法线到地球椭球体面的 距离。包括：（1）绝对大地水准面差距，指从大地水准面沿法线到总椭球面的 距离，可用卫星大地测量方法求得，亦可根据全球重力数据按斯托克斯 （G·G·Stokes ）公式计算; （2 ）相对大地水准面差距，是大地水准面沿法线到参 考椭球面的距离，可用天文水准测量或天文重力水准测量方法求得，亦可用空 间测量技术测取。 高程异常：似大地水准面至地球椭球面的高度。高程异常值可在国家测绘 部门存有的高程异常图中查取。 大地高：指从一地面点沿过此点的地球椭球面的法线到地球椭球球面的距 离。是大地地理坐标（B 、L 、H ）有高程分量。 大地高=正常高+高程异常 大地高=正高高程+大地水准面差距 可以看出，求解高程异常 ξ 是转换的关键所在。而 EGM2008 模型是全球 范围内的重力场模型。它吸收了大量的卫星跟踪数据，相对均匀的、高分辩率 的地面重力数据及高精度的卫星测高数据，从而使其为全球测量工作提供了一 个更精确的大地水准面。因此，充分利用 EGM2008 的高分辩率和相对高精度 的特性，结合GPS 水准测量以及联测高等级水准点得到的数据，将会提高高程 异常的求解精度。 1 EGM2008 模型的介绍 EGM2008 是近年来由 NGA （US National Geospatial-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 （另外球谐系数的 阶扩展至 2190 次），相当于模型的空间分辨率约为 5′ （约9km ）。该模型采用了 GRACE 卫星跟踪数据（ ITG-GRACE03S 位系数信息以及相应的协方差信 息）、卫星测高数据和地面重力数据等，该模型无论在精度还是在分辨率方面均 取得了巨大进步，采用该模型以及 GPS/水准数据有望获得更高精度的区域似大 地水准面。利用此模型，可以计算全球或局部地区的重力异常△g ，垂线偏差南 北方向分量 ζ、东西方向分量η ，高程异常ξ 等地球重力参数，这里仅通过 EGM2008 重力模型对高程异常在测量中加以解析;结合天宝 TBC 解算软件计算 实地正常高程。以满足地质构造解释的需要。高程转换的关键是获得测点的高 程异常，GPS 测得的大地高误差相对较小，因此转换所得的正常高的精度主要 取决于似大地水准面的精度。EGM2008 重力模型提供的最终成果包括：2190 阶次的全球重力场模型，全球 5′×5′网络重力异常，全球 5′×5′、2.5′×2.5′ 网络大 地水准面，全球 5′×5′网络垂线偏差。 2 EGM2008 模型与 GPS 作用关系 目前国内对于EGM2008 重力场模型在我国区域内 GPS 高程转换方面的研 究尚处于初级阶段，有文献通过外部精度测试，认为 EGM2008 模型在我国大 陆总体精度为华东华中地区 12cm，华北地区 9cm，西部多山地区为24cm ，东 北吉林地区 11cm 结合从宏观角度肯定了 EGM2008 重力模型应用于日常工程测 量方面的具体情况做进一步研究。GPS 持术已经在许多领域中得到了广泛的应 用，它可以提供高精度的 WGS-84 三维大地坐标，即大地经度（L ）、纬度 （B ）和大地高（H ）。大地高