移去恢复法的深入探讨与混合拟合模型的建模研究

高精度GPS高程转换是GPS理论与应用研究的热点问题,其研究对GPS测量成果的实际应用至关重要。本文从探求移去恢复法的本质出发,以二次曲面拟合模型和多面函数拟合模型为基础,建立混合拟合模型,并以实验证明该方法有效可行。

移去恢复法在逆Stokes公式计算中的精度分析

给出了逆Stokes公式的一种新的推导方法,以此为基础和用已知的重力场模型作为观测数据来具体分析与讨论移去恢复法的精度问题,并重点讨论了积分区域的大小和所移重力位的阶数,其结论对实际处理卫星测高数据有一定的参考价值。

基于多项式拟合的移去恢复法求解对流层天顶延迟的研究

本文针对基于区域GPS网内插流动站对流层天顶延迟(ZTD)时存在的问题,提出了基于多项式拟合的移去恢复法。该方法利用对流层天顶延迟与高程之间的强相关性,通过多项式拟合将对流层天顶延迟中与高程相关的信息移去后再进行内插求解。采用SCIGN的GPS数据进行实验,结果表明:基于多项式拟合的移去恢复法的插值精度明显高于传统的反距离加权直接内插法,特别对于高程明显偏离参考站总体高程的流动站具有较好的改进效果。

基于EGM2008“移去恢复”法的GPS高程拟合精度分析

通过对2008地球重力场模型的介绍,阐述了基于EGM2008"移去恢复"法的原理,应用工程的实例数据,对比直接构建的一次曲面、二次曲面以及多面函数数学模型的精度,分析检查点的内符合与外符合差值,结果该方法较常规方法精度有较大的提高。

基于EGM2008“移去-恢复”法建立矿区似大地水准面模型

本文讨论利用分辨率为5'×5'的算计EGM2008地球重力场模型,首先需要计算模型高程异常,这一过程通过EGM2008模型进行计算,然后把模型中模型高程异常值(中长波部分)从水准联测点上移走,通过数学模型拟合剩余部分(短波部分),在待定点上通过数学拟合和EGM2008模型拟合,对数据进行恢复,使最终的高程拟合值达到一个较高的精度。最后通过实例对确定高程异常的多种方案进行比较分析,选取最适合于矿区似大地水准面的数学模型。

移去-恢复法校准重力异常场及其应用

对经典移去-恢复法进行改进,利用EGM2008地球重力场模型、地表重力/GPS联合观测数据和ASTER数字地形模型,提出考虑地形梯度特征的区域重力场校准算法,同时针对我国动态重力区域网布设情况,对重力场的校准区域范围进行更为合理的设定。通过与经典移去-恢复法在川西地区实际应用的比较发现,改进模型能够将川西地区重力场模型数据的标准差从65.09 mGal降至61.24 mGal,在结合地形梯度影响后,能够将标准差进一步降至59.31 mGal。采用国际重力局最新发布的283个重力数据对喜马拉雅东构造结及邻区的重力场进行校准,结果表明,布格重力异常和地形数据有很强的正相关,该区中东部存在明显的均衡重力异常低值区。

基于移去-恢复法的区域大气负荷影响精化——以滇西地区为例

传统的大气负荷改正根据全球大气压模型计算获取,但全球大气压模型中、长波信号占优,缺乏突显区域特征信息的短波信号,而在研究高精度的区域大气负荷影响时,空间信息中的短波信号不可忽视。为此,根据地球重力场理论,引入移去-恢复思想,结合ECMWF提供的全球大气压变化数据和区域高分辨率大气压变化数据(CLDAS-V2.0),基于负荷球谐系数和区域负荷格林函数方法得到大气压变化对滇西地区的负荷影响。结果表明,得到的大气负荷形变场在空间和时间分变率上均有一定提高。利用移去-恢复法计算区域大气压负荷影响,可为固体地球形变和CORS站时序分析提供参考。

“移去-恢复法”在机场工程大比例尺测图控制网中的应用

对大地高、正高与正常高的关系进行阐述,对机场工程场址条件较为困难时使用区域似大地水准面精化的方式满足大比例尺测图的可能性进行叙述,对"移去-恢复法"的计算方法、误差来源与精度评定方法进行论述,在实际算例中使用不同的EGM模型、不同的残差拟合方法所得到的结果进行比对,提出适合于机场工程大比例尺测图用控制网点正常高值拟合的方法。

基于区域CORS网精密天顶对流层延迟建模方法研究

利用区域CORS网参考站已知天顶对流层信息,提出一种不需要气象数据的天顶对流层新模型。利用广西CORS网实测数据,分析了新模型与反距离加权法和移去恢复法的精度,结果表明新模型精度有显著提高。

地表质量负荷数据与GRACE/GRACE-FO联合的大地水准面变化建模与分析

随着重力数据稀少、空白区的填充和老旧数据的替换与更新,国家级重力大地水准面模型总体精度有望在未来5~10年内达到1~2 cm。在以1~2 cm精度重力大地水准面模型定义、实现区域高程基准的背景下,不能忽略大地水准面变化信号的影响,因此有必要研究大地水准面变化在不同时间尺度上对高程基准的影响量级及特征规律,构建其随时间变化的动态模型。论文提出了基于地球负荷形变理论和移去恢复法的大地水准面变化构建方法,对大地水准面变化的各个贡献分量进行溯源分析和计算。研究了联合GRACE/GRACE-FO和地表质量负荷构建动态大地水准面变化模型的方法,为将来大地水准面静态模型与大地水准面变化动态模型相结合,实现现代化高程基准及其动态维持提供了理论框架与技术方案,有重要的参考价值和实际意义。论文的主要内容和研究成果如下。

组合式GNSS高程测量在藏区水电工程勘测中的应用研究

针对边境藏区基础测绘成果相对缺少,以及特殊的地理位置和自然环境造成水准测量、光电三角高程测量作业强度高、效率低的情况,本文提出了一种组合式GNSS高程测量方法,用于建立高程控制框架、高程控制点加密和碎部点测量。实践表明,该方法取代传统高程测量模式,可以高效率、低成本、较高精度地获取正常高,在藏区水电工程勘测项目中取得良好的工程应用效果,并得出一些有益结论。

XGM2019模型在似大地水准面精化中的应用

为了对即将发布的新一代全球重力场模型EGM2020(Earth Gravitational Model 2020)在似大地水准面精化上的提升进行评估,通过其试验版的全球重力场模型XGM2019(X Gravitational Model 2019)利用扰动位配合布隆斯公式计算出高程异常的长波项,以评估XGM2019(Earth Gravitational Model 2008)相较于EGM2008(Earth Gravitational Model 2008)在直接转换为正常高精度上的提升;利用"移去-恢复-拟合"法以及顾及由地形起伏变化引起高程异常的短波波分,通过内符合精度和外符合精度来对比其在似大地水准面精度上的提升。以河南省平顶山市某区域的实测数据为例验证了该模型和方法的GPS高程拟合精度。结果表明,在研究区域内使用XGM2019模型在计算高程异常长波精度上相比EGM2008有近1倍的提高,在应用"移去-拟合-恢复"法后两种模型的计算结果比较相近。

采用多源重力场数据提高区域GNSS高程拟合精度

为提高在无实测重力数据下,提高区域GNSS高程拟合精度的问题,提出了一种应用于区域GNSS高程拟合的新方法,即采用多源重力场数据的多元回归模型法,该方法通过使用地球重力场模型XGM2019e_2159(X Gravity Models2019e_2159)、EIGEN-6C4和EGM96(Earth Gravity Models96)作为多源重力场的模型选择,计算高程异常长波部分、重力异常和扰动重力,根据不同地球重力场模型的高程异常长波部分之间的标准差的大小,建立只包含高程异常长波部分或包含重力异常与扰动重力的多元回归模型。该方法与广泛使用的"移去-拟合-恢复"法的拟合结果进行了精度对比。研究结果表明,在三个研究区内,该方法的外符合精度相比采用XGM2019e_2159模型的"移去-拟合-恢复"法,最大约有3厘米的提升,最小有毫米级提升。因此可验证该方法在提高区域GNSS高程拟合精度的可行性,为提高GNSS高程拟合精度提供了可行的新方案。

基于EGM2008和GPS/水准的区域似大地水准面确定方法

介绍了EGM2008或GPS水准拟合确定似大地水准面的各自优缺点,采用移去—恢复法思想,并基于EGM2008与GPS/水准点实现了区域似大地水准面精化,提出了利用Arc GIS建立区域似大地水准面的具体做法,最后通过某带状区域数据,实现了该区域精化似大地水准面的建立,并进行了精度分析,得到了较高的外符合精度。

近海岛礁高程基准传递方法应用研究

针对近海岛礁测绘中面临的高程基准传递问题,在渤海湾某实验岛礁区域,结合陆域控制测量成果,通过对常规GNSS拟合方法与移去-恢复法比较分析,得出了利用顾及EGM2008重力场模型的移去-恢复法来进行高程传递可靠性较高,并将陆域国家85高程基准传递到距离岸线4km的岛礁上。传递后的高程同岛上同步验潮结果比较较差为3cm,传递后岛内GNSS拟合高程差值同三等水准观测差值较差为0.3cm。通过实验分析,该方法对近海岛礁高程传递,进而建立岛礁勘测垂直基准有一定的指导意义。

GPS长距离高程传递方法研究

基于"移去-恢复"原理,借助GPS天文水准理论,本文提出了一种GPS高程传递方法。首先,通过重力场模型移去高程异常中的低频部分,得到似大地水准面的残余面;其次,通过二次曲面拟合,获取似大地水准面的残余面形状和夹角偏差,并计算基准高程点和观测点间剩余高程异常差;最后,获取两点间正常高差。试验表明,该方法可获得三等水准测量的高程传递精度,对长距离高程传递,如跨河、跨海高程传递具有借鉴作用。

基于EGM2008模型的矿区似大地水准面精化方法研究

GPS所测得的高程是测站相对于WGS-84椭球面的大地高,我国所采用的高程系统是相对于似大地水准面的正常高系统,需要研究矿区大地水准面高程异常变化规律,建设矿区的大地水准面精化模型。文章结合工程实际,具体阐述了基于EGM2008模型"移去-恢复"法,及成果精度。

浅析建立Geoid Grid File大地水准模型的方法与应用一以德清县为例

本文以德清县为例主要介绍了采用EGM2008全球超高阶地球重力场模型结合GNSS控制网和水准高程,利用移去-恢复方法,使用格网工厂软件,建立德清Geoid Grid File大地水准模型文件的方法。经检核与精度分析,有效证明了该方法能提高RTK的高程精度,满足日常大比例尺测图的需要,从而提高作业效率及作业精度。

两种地球重力场模型在GNSS高程拟合中的适用性分析

为比较XGM2019e与EGM2008两种地球重力场模型在GNSS高程拟合中的适用性,基于“移去-恢复”法,使用平面拟合、二次曲面拟合及多面函数拟合在两个不同地形条件区域开展GNSS高程拟合实验。实验数据表明,在两个区域中,基于XGM2019e模型计算出3种不同拟合方法的外符合精度依次为2.22,1.62,1.85 cm及1.56,3.32,1.17 cm,均高于使用EGM2008模型计算出的外符合精度,表明在实验区域内使用XGM2019e模型进行GNSS高程拟合的效果优于EGM2008模型,将XGM2019e模型与不同GNSS高程拟合方法进行组合,还可进一步提升GNSS高程拟合精度。

基于区域CORS网天顶对流层延迟4D建模研究

利用区域CORS网参考站的天顶对流层信息建立了一种不需要气象数据,只与时间和位置有关的天顶对流层延迟新模型。通过广西CORS网实测数据,与反距离加权法和移去恢复法进行了对比分析,结果表明,新模型计算的天顶对流层值平均精度为8.5 mm,尤其在下雨天,新模型计算的天顶对流层延迟精度比其他两种方法有显著提高。将新模型法应用于测站PWV值估计,其平均精度为1.5 mm。