无重力局部似大地水准面精化方法研究

论文摘要

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。确定高精度大地水准面是当今大地测量学研究的热点。它将为基础测绘、数字中国地理空间基础框架、区域沉降监测、环境预报与防灾减灾、国防建设、海洋科学、气象预报、地学研究、交通、水利、电力等多学科研究与应用提供必要的测绘服务,具有特别重要的科学意义以及巨大的社会效益和经济效益。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。本文首先介绍了似大地水准精化的研究进展和研究背景,并阐述了确定大地水准面的基本原理和常用方法,分别对其中的几何法和重力法以及组合方法进行了详细的讨论、分析、研究,考虑到我国大部分地区缺少重力点数据以及水准点比较稀少的现状,总结出基于地球重力场模型的大地水准面精化方法的研究方向,结合具体工程实例,运用了“移去—恢复”技术进行了无重力局部似大地水准面精化的试验与研究。并对影响大地水准面精度主要误差源进行了分析,给出了误差传播的计算公式。运用基于地球重力场模型的“移去—恢复”方法,进行了无重力局部似大地水准面精化模型的设计,建立了“基于重力场模型的GPS水准高程拟合系统”,并在此基础上,对本溪地区(山区)和松原白城地区(平原)两种不同地形测区的似大地水准面进行了精化研究及对比,充分地验证了“移去—恢复”技术在不同地形条件下的可行性和实用性。在约9000平方公里的中小范围山地地区,利用6个已知GPS/水准点,运用“移去—恢复”法得到的似大地水准面的绝对精度达到了1厘米以内；在缺少水准资料的约4万平方公里的平原地区,利用4个已知GPS/水准点,采用“移去—恢复”法得到的似大地水准面的绝对精度达到了0.2米范围以内。并对上述方法做了一些改进,两次运用了“移去—恢复”技术,对本溪地区进行了实验,误差中误差提高了0.002m,取得了更好的效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 大地水准面的作用
• 1.2 似大地水准面精化的研究进展
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 确定（似）大地水准面的理论与方法
• 2.1 确定（似）大地水准面的基本理论
• 2.1.1 Stokes理论
• 2.1.2 Molodensky理论
• 2.1.3 Stokes解与Molodensky解的比较
• 2.2 确定（似）大地水准面的基本方法
• 2.2.1 GPS/水准法
• 2.2.2 重力方法
• 2.2.3 组合法
• 第3章 无重力局部似大地水准面的确定
• 3.1 地球重力场模型
• 3.1.1 地球重力场模型及其在大地测量中的应用
• 3.1.2 重力场模型确定似大地水准面起伏
• 3.2 "移去—恢复"技术
• 3.2.1 "移去—恢复"法原理
• 3.2.2 "移去—恢复"算法
• 3.3 顾及重力场模型与地形改正的"移去—恢复"法
• 3.4 顾及重力场模型的"移去—恢复"法的改进方法—二次差法
• 3.5 算例分析
• 3.5.1 重力场模型优选
• 3.5.2 本溪地区（山区）似大地水准面精化实验
• 3.5.3 松原白城地区（平原）似大地水准面精化实验
• 3.5.4 本溪地区（山区）二次差改进方法算例
• 第4章 局部大地水准面精化的误差分析
• 4.1 GPS水准精度与分辨率对高程异常的影响
• 4.2 重力异常分辨率对大地水准面的影响
• 4.3 DTM（DEM）精度和分辨率对大地水准面的影响
• 4.4 本章小节
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录