基于CORS的高程参考框架的动态监测与维护

通过InSAR技术对山东省地表形变监测发现,黄三角、鲁西南等地区地表沉降明显,这些地球形变的发生,使测绘基准成果的可靠性变差,严重影响了测绘基准的应用服务。高程参考框架本身也是动态的,开展高程参考框架的动态监测与维护是必要的。通过对CORS站网2015—2019年的连续观测成果进行精细处理,2019年开展对CORS站、B级和C级点、水准点进行二等水准观测,通过2015年、2019年两期水准成果检核CORS站点正常高值,探索出一种基于CORS实现对大地高程参考框架的动态监测与维护的新方法,通过研究还发现,大多数水准点发生了沉降,少数水准点发生了抬升,CORS和水准的数据成果也验证了InSAR对地表形变的监测结果。

国际高程参考系统在珠峰地区的实现

2020珠峰高程测量,首次确定并发布了基于国际高程参考系统(IHRS)的珠峰正高。在珠峰地区实现国际高程参考系统,采用的方案是建立珠峰区域高精度重力大地水准面。利用地球重力场谱组合理论和基于数据驱动的谱权确定方法,测试优选参考重力场模型及其截断阶数和球冠积分半径等关键参数,联合航空和地面重力等数据建立了珠峰区域重力似大地水准面模型,61点高精度GNSS水准高程异常检核表明,模型精度达3.8 cm,加入航空重力数据后模型精度提升幅度达51.3%。提出顾及高差改正的峰顶高程异常内插方法,采用顾及地形质量影响的高程异常——大地水准面差距转换改正严密公式,使用峰顶实测地面重力数据,基于国际高程参考系统定义的重力位值W_(0)和GRS80参考椭球,最终确定了国际高程参考系统中的高精度珠峰峰顶大地水准面差距。

卫星定位综合服务系统参考站高程联测精度分析

本文采用数字水准仪和钢尺分段向竖直方向传递高程直至参考站观测墩安装天线底部。通过对数字水准仪精度和钢尺丈量的精度分析并结合国家的测量规范规定,得到观测墩安装天线底部的高程精度。虽然向位于高层建筑楼顶的参考站传递高程难度大,高程传递困难,但通过适当的施测方法和理论估算分析,可以获得高精度的参考站点高程,为以后的超高层建筑的精密高程传递提供了一种思路。

2020珠峰测量与高程确定

为实现中国和尼泊尔共同宣布珠峰高程,我国于2019—2020年开展了珠峰高程测量工作,并于2020年5月27日完成峰顶测量。首次在珠峰北侧区域实施航空重力测量、开展峰顶地面重力测量,首次联合航空和地面重力等数据确定了基于国际高程参考系统(international height reference system,IHRS)的珠峰区域重力似大地水准面模型和峰顶大地水准面差距。此次珠峰测量,各种先进测量装备尤其是国产测量仪器全面担纲,通过多种技术手段相互验证和严密检核计算,确保了珠峰高程测量成果的精度和可靠性。最后,中尼双方合作开展数据处理,共同确定珠峰峰顶雪面正高(海拔高)为8848.86 m。

顾及噪声的CORS站高程非线性建模方法

针对当前连续运行参考站(CORS)高程坐标的数据预测,仅建立了包含周期项、趋势项的模型,未考虑到噪声项影响的问题,提出1种顾及噪声的CORS站高程非线性建模方法:对高程时间序列,建立非线性最小二乘周期拟合模型;对得到的模型残差项(噪声项),建立自回归(AR)预测模型;最后将非线性最小二乘周期拟合模型与AR模型进行组合,对CORS站高程分量进行预测。实验结果表明,非线性最小二乘周期拟合和AR的组合模型,较传统的非线性最小二乘周期拟合模型预测精度高。

两种新的基于遥感影像的南极DEM精度比较与分析

南极参考高程模型(Reference Elevation Model of Antarctica,REMA)和TanDEM-X DEM是国际上新发布的两种基于遥感影像的高分辨率数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)。采用Cryosat-2卫星测高数据及冰桥计划机载测高数据对两个数字高程模型在南极冰盖上的精度进行验证比较,并考虑雷达信号穿透性和坡度等因素进行分析。结果表明:在南极冰盖范围内,与CryoSat-2数据相比较,REMA的平均高程差为-0.742 m,标准差为5.269 m,TanDEM-X DEM的平均高程差为2.946 m,标准差为5.755 m。在南极内陆地区TanDEM-X DEM与冰桥计划数据之间的高程差异略小于冰盖边缘地区的高程差异,总体高程差异相比于REMA和冰桥计划数据之间的高程差异要更明显。REMA的高程值略高于TanDEM-X DEM的高程值,两个数字高程模型之间的平均高程差为3.742 m,标准差为2.807 m,这与TanDEM-X DEM的数据源使用X波段雷达波对积雪的穿透性有关。

“动中观动”的垂直变形观测

“动中观动”的观测方法，是从“定中观动”和“动中求稳”的观测方法中，发展，引申出来的，以变形观测点为零（起算）的视准轴水平面－－“±0方便面”动中观动“观测方法的高程参考面，是探求的主题，本文是从精度分析入手，采取对比的方式，论证采用“±0方便面”进行垂直变形观测的可行性和优越性。

独立坐标系统建立方法探讨

本文主要介绍了为了减小高程归化与投影变形产生的影响,建立独立坐标系的方法,使在实际工程放样中计算出来的长度不需要做任何改算。

全球高程基准研究进展

建立统一的全球高程基准是国际大地测量科学界的核心目标之一,也是全球尺度地球科学研究、跨境工程应用等的必要基础设施。国际大地测量协会(international geodesy association,IAG)2015年发布了国际高程参考系统的定义,并于2019年提出了建立国际高程参考框架的目标。从全球高程参考系统的理论基础和定义出发,对国际高程参考系统与框架的理论、方法和实际问题开展论述与研究,主要包括全球大地水准面重力位W的确定、基于高阶重力场模型的重力位确定、基于区域重力场建模的重力位确定,并重点论述和分析了IAG组织的科罗拉多大地水准面建模试验和中国2020珠峰高程测量实现国际高程参考系统2项典型案例研究。结果表明,在平坦地区和一般山区,重力大地水准面模型精度能达到1 cm(重力位0.1 m^(2)/s^(2)),即使在珠穆朗玛峰这样的特大山区,也有望达到2~3 cm精度(重力位0.2~0.3 m^(2)/s^(2))。综合典型案例研究结果、观测技术、数据资源和区域分布等因素,提出了建立国际高程参考框架的初步策略,包括IHRF参考站布设、重力位确定方法、数据要求、应遵循的标准/约定和预期精度指标等,展望了光学原子钟与相对论大地测量对于全球高程基准统一的潜在贡献。

多准则约束的ICESat/GLAS高程控制点筛选

激光测高卫星在获取全球高程控制点方面具有独特的优势,本文针对ICESat(Ice,Cloud and land Elevation Satellite)卫星上搭载的地球激光测高系统GLAS(Geo-science Laser Altimetry System),提出了一种多准则约束的高程控制点筛选算法。算法综合利用全球公开版的SRTM(Shuttle Radar Topography Mission)DEM数据对GLAS进行粗差剔除,然后利用GLA14产品中的云量、姿态质量标记、饱和度参数、增益参数等多种与测距有关的属性参数进行粗粒度的筛选,保留受云层、大气、地表反射率等影响较小的激光足印点,最后结合GLA01的波形特征参数做进一步精细筛选,提取出高精度的激光点作为高程控制点。本文还采用天津、河北两个实验区的数据,利用高精度的DEM成果数据对筛选的结果进行了验证。实验结果表明,经多准则约束筛选后的激光足印点具有很高的高程精度,能够作为1∶50000甚至1∶10000立体测图时的高程控制点使用,研究结论可为国产高分辨率卫星在境外地区进行无地面控制点的立体测图提供参考。