湖南省似大地水准面模型对比研究

正常高系统是以似大地水准面为基准的高程系统,也是中国目前采用的高程系统。随着GNSS定位技术的广泛应用,已能在10-7~10-9的精度量级上获得测量点的平面位置,但是却一直未能以相应的精度求解点的高程值。因此,通过建立高精度、高分辨率的区域似大地水准面模型提升高程测量的精度,成为重要的技术手段。该文通过对湖南省2007似大地水准面模型后期各似大地水准面模型的对比研究,找到模型的差异,并对差异较大的地区进行特征分析,查找形成差异的原因,可为全省二、三等水准网测量和大地水准面再精化工作提供参考。

特大型跨海桥梁工程似大地水准面精化实践与分析

特大型跨海桥梁工程似大地水准面精化应用实践极少。为解决风浪大、长距离等复杂海况下海上施工的高精度定位和放样等难题,本文对某特大型跨海桥梁工程进行高精度似大地水准面精化,基于地形、重力数据等基础数据和先进的理论模型,采用应用广泛的第二类Helmert聚集法计算得到似大地水准面模型。经实践验证,该似大地水准面模型精度达±0.008 m,应用实测平均精度为±0.0118 m,成果满足设计精度要求;同时,通过将格网模型植入该桥梁建设所建立的工程用连续运行基准站(CORS)系统内,方便大桥日常建设中采用网络实时动态定位(RTK)实现高精度的施工放样,提高工作效率,为大桥顺利建设提供重要的基础技术支持和保障。

似大地水准面与大地水准面转换分析

传统的似大地水准面与大地水准面近似转换在地形复杂的山区难以满足精度需求。本文基于似大地水准面与大地水准面严密转换方法,计算珠峰地区转换改正数值大小,分析似大地水准面与大地水准面转换的空间变化。结果表明,严密方法计算的转换值变化范围为-3.270~-0.119 m,其中地形位差改正极值达到1.272 m,重力梯度改正极值达到-0.138 m,这两项改正影响幅度较大,在山区需顾及;严密方法计算和近似计算结果都与地形高度具有一定的相关性,但前者结果相较于后者更为平滑,在布格重力异常与地形变化的共同影响下,严密方法局部特征与地形高度负相关。

基于GNSS水准的钱营孜矿区似大地水准面精化研究

矿区高精度似大地水准面模型可以取代传统水准测量方法测定正常高,实现利用GNSS技术快速获取地物三维坐标,在矿区地形图更新、实景三维模型建立、矿山数字高程模型构建方面应用较为广泛。利用GNSS静态测量和二等水准测量求得矿区范围内19个参考点的高程异常,分别采用多项式平面拟合、四参数曲面拟合和二次曲面拟合3种方法进行了钱营孜矿区似大地水准面拟合。计算结果表明,二次曲面拟合效果最好,各拟合点的最大残差为3.4 cm,与检查点的最大差值为4.6 cm,能够满足矿区地形图更新的需要。

似大地水准面高程异常拟合方法分析研究

通过对似大地水准面拟合方法及必要性进行分析研究,单一拟合模型普遍具有一定的局限性,难以满足地形复杂区域拟合精度要求。针对该弊端,本文以某地区高程控制测量项目为研究对象,利用GNSS水准联测数据分别构建多项式拟合模型、多面函数拟合模型,然后通过最优加权平均算法对单一拟合模型拟合成果进行组合处理,形成最优加权平均模型,对研究区似大地水准面进行拟合,通过对3种模型的内外符合精度、检核点误差及误差分布情况进行对比分析,验证了最优加权平均模型相较于单一模型能够更为准确地对区域似大地水准面进行拟合精化,整体拟合效果大大提升,同时最优加权平均模型适用性较高,可操作性较强,能够实现不同地形条件区域似大地水准面的精确获取。

似大地水准面精化工程标准化探讨

我国开展区域似大地水准面精化工程已经超过20年,目前多个省市都开展了高精度似大地水准精化工作,但在标准化工作上只有《区域似大地水准面精化基本技术规定》一个国家标准规定了工程实施的技术要求,而在成果检验、成果服务应用等方面还没有出台相应标准,对应用影响较大。本文结合各省市开展此类工作实际,对应用方面存在的问题进行分析,并提出相关标准建设的基本思路。

似大地水准面模型精度评定方法比较

准确评定似大地水准面模型精度是应用似大地水准面模型的重要参考依据。本文针对现有精度评定方法计算的结果存在差异的问题,分析了各个方法的适用性。首先,利用实测高程异常和模型高程异常的差异分析模型精度,以该精度作为真值,分析空点法、循环空点法和误差特性法在不同地形类型下精度评定结果的可靠性,及在不同地类下的适用性。然后,选取我国三个具有典型地形特征的试验区进行分析,结果表明:在地势平坦、地表类型较为一致的地区,空点法和循环空点法能较好地评价模型精度,空点法对选点要求较高;若地势复杂、地表形态多变,循环空点法确定的精度更为接近实际;误差特性法受地形影响小,计算的精度整体偏高。

不同插值方法下重力场模型的似大地水准面构建精度分析

因高程系统和GPS系统的坐标基准不同,导致GPS高程无法直接应用到水准成果。常规的方法是通过数学模型进行高程异常拟合,但纯数学模型难以满足三等和四等水准的精度要求。使用EGM2008重力场模型的三种插值方法计算中长波,使用数据模型拟合短波,能够有效提高高程异常拟合精度。经过计算,三种插值方法的双二次插值法精度最高,4个检核点的绝对误差达到3.3 cm以内。

我国陆地区域似大地水准面对数字化测图的适用性分析

全球导航卫星系统(GNSS)与区域似大地水准面能够代替低等级水准测量,获取正常高成果。为服务于各省不同比例尺测图项目,本文分析我国陆地区域似大地水准面对数字化测图的适用性。首先,统计国内各省(市)的区域似大地水准面精度情况;然后,推导不同比例尺测图中,似大地水准面模型为满足不同地形类别下高程点的限差应达到的精度。结果表明,大多数省(市)的区域似大地水准面模型均优于±0.1 m,能够满足中大比例尺测图需要,可以为各省开展不同比例尺测图提供技术服务。

似大地水准面精化工程标准化探讨

我国开展区域似大地水准面精化工程已经超过20年,多省市都开展了高精度似大地水准精化工作,但只有《区域似大地水准面精化基本技术规定》国家标准规定了工程实施的技术要求,在成果检验、服务应用等诸多方面还没有相应标准出台,对应用影响巨大。本文结合各省市开展此类工作的实际,对应用方面存在的问题进行分析,提出相关标准建设的基本思路。

长庆油田似大地水准面精化软件应用探析

为了验证长庆油田似大地水准面精化软件在场站高程控制测量方面的精度和可行性,本文研究了长庆油田似大地水准面精化软件在控制测量中的应用效果。首先,采用最小二乘配置法进行拟合,根据残差进行粗差探测与剔除;其次,采用移动拟合方法计算,建立高精度、高分辨率似大地水准面模型,并根据模型构建的原理进行编程,编译形成长庆油田似大地水准面精化软件;最后,结合某处理厂高程控制测量实际案例,把大地高直接输入精化软件计算出正常高,对计算结果进行精度分析。研究结果表明,采用长庆油田似大地水准面精化软件输出成果能代替低等级水准测量,可为站场高程控制测量提供新方案。

基于BP神经网络似大地水准面精化精度分析

针对BP神经网络似大地水准面精化在山区和平原等地形区域的差异,采用BP神经网络+残余高程异常的方法,建立残余高程异常与坐标的非线性函数关系,并以南方某山区和华北某平原为研究对象,对比分析了BP神经网络似大地水准面精化不同地形区域的精度。结果表明,在平原和山区均能达到较高的精度(±5 cm以内),且平原优于山区,因此BP神经网络可应用于大面积的不同地形区域的似大地水准面精化,精度可满足1∶500~1∶2000大比例尺地形图测量的需求。

成都市高精度似大地水准面模型建立及精度分析

在平原、丘陵、山区等多地貌覆盖的成都地区,利用2215个点重力数据、300个GNSS水准控制点及7.5"×7.5"数字高程模型,以EIGEN01C地球重力场模型作为参考重力场,采用Airy-Heiskanen地形均衡归算模型,由第二类Helmert凝集法,建立了成都市高精度似大地水准面新模型。经多种实测数据进行数学精度和可靠性检核,模型整体精度优于±0.017 m,模型具备全域覆盖、精度高且均匀可靠的特点,可有效支撑成都市现代测绘基准服务体系。

基于多期区域似大地水准面的自动化正常高转换方法及应用研究

为了提高正常高转换的效率,减少人为因素对转换结果的影响,降低质量风险,本文提出一种基于多期区域似大地水准面的自动化正常高转换方法。首先,将多期区域似大地水准面模型进行拼接,实现水准面模型自动化选取;其次,提出一种文本格式泛化识别思路,实现多种源文件的数据格式统一。实际应用表明,该方法功能全面,可实现自动化监控式作业,既能大幅提高工作效率,又能确保质量,可在生产中推广应用。

灵丘北部山区似大地水准面精化应用研究

灵丘北部山区地形构造复杂、高差起伏大,由于塔地火山、金属矿产等分布其中,区域内存在重力高异常区,建立一个高分辨率的似大地水准面精化模型更适合山区的高程转换。文章通过灵丘北部山区实测重力数据结合等级控制网高程异常,得到该区域厘米级精度似大地水准面,模型分辨率9″×9″,与测绘局解算的点位高程异常进行对比,外检精度3.0cm,表明此成果模型可用于山区大地高到正常高的转换。

海洋重力似大地水准面与区域测高似大地水准面的拟合问题

研究了将陆地重力似大地水准面与GPS水准似大地水准面拟合的处理方法推广到海洋的问题,首先从理论上证明了当存在海面地形,则海洋大地水准面与似大地水准面不重合,导出了在海洋上大地水准面差距与高程异常之间差值的公式,由此给出了求定平均海面相对于区域高程基准的正常高以及测高似大地水准面的计算公式。由于测高平均海面与GPS大地高有相近的精度,提出了将海洋重力似大地水准面与区域测高似大地水准面拟合的处理方法,并利用当前最新的海面地形模型和测高平均海面模型做了数值估计。

省级似大地水准面再精化可行性分析

GNSS和水准成果是研究似大地水准面精化的重要控制数据,充分发挥GNSS水准高精度的优势,有利于提升似大地水准面模型的精度。本文针对已有省级似大地水准面模型现势性不够和精度偏低的问题,提出了省级似大地水准面再精化方案,利用新的GNSS水准成果,采用反距离加权法对已有似大地水准面进行拟合纠正,并与常规完整精化方案作对比分析,研究其可行性。试验结果表明,省级似大地水准面再精化方案可在一定程度上提升水准面精度,3个试验区提升比例分别为24%、38%和41%,但提升幅度不如常规精化方案。试验结论对今后省级似大地水准面精化工作有一定的参考意义。

粤港澳陆海统一似大地水准面模型构建与分析

采用75251个重力点数据和221个GNSS水准资料,以SGG-UGM-2地球重力场模型作为参考重力场,由Stokes-Helmert凝集法计算了2′2′格网粤港澳似大地水准面模型(模型2021),实现了陆海一体、覆盖粤港澳全域的高程基准统一。经精度检验及新旧模型差异分析,模型2021有效覆盖粤港澳全域及领海基线内海域,外符合精度从原有的±4.8 cm提升到±2.9 cm,其中,粤港澳大湾区模型精度达到了±1.8 cm,粤北山区、粤东沿海区域精度显著提升。

鹤岗矿区似大地水准面精化及成果应用

为解决CORS-RTK测绘矿区地面大比例尺地形图和开采沉陷区域日常监测高程测量精度不足的问题,基于鹤岗矿区首级(C级)GNSS控制网静态观测大地高和联测85高程系三等水准成果,结合EGM2008模型的“移去-恢复”组合法,精化矿区似大地水准面模型。结果表明,文中方法得到了鹤岗矿区范围内的高程异常最或是值,使得CORS-RTK施测地面点的高程精度从大于20 cm提高到小于2 cm。该研究成果对这类问题的简单、高效解决具有指导意义,可以拓宽RTK的在矿区地表沉陷监测的应用场景。

GDCORS和粤港澳大湾区似大地水准面在验潮站水准点高程测定中的应用

基于广东省陆海一体现代测绘基准体系建设成果,以江门市沿海的5个验潮站水准点作为试验点,同时在试验点周边选取4个高程控制点作为检核点,分别从高程和高差两个方面进行全球导航卫星系统(GNSS)静态高程测量替代国家三等、四等水准测量的误差对比分析,探究GNSS静态高程测量在不同观测时长下的精度情况。试验结果表明,在结合广东省连续运行卫星定位服务系统(GDCORS)和粤港澳大湾区高精度似大地水准面模型的情况下,对沿海地区验潮站水准点进行2和4 h以上的GNSS静态高程测量分别可以达到国家四等和三等水准测量的精度要求,此试验为其在广东省海洋测绘领域应用提供了价值参考。