基于重力与GPS水准组合法的大地水准面精化分析

许锦辉

摘 要：地球物理、大地测量等学科中都对大地水准面精化有过深入的研究与分析。而且，这也为一种重要的测绘项目。在当今大地测量学研究中，确定厘米级的局部似大地水准面已经成为了其中的热点，它可以将充分的测绘服务为气象预报、交通、水利、海洋科学、国防建设、放在减灾等学科的研究提供出来。为了能够将测量准确性进一步提升，文章通过下文对重力与GPS水准组合法相结合的大地水准面精华测量技术进行了分析，首先对基于重力与GPS水准组合法的大地水准面精化分析法的探究背景进行了分析，然后着重的分析了相关的精华分析方法。那么，通过文章下文的分析，从而为有关单位及工作人员在实际工作中提供一定的的理论和技术支撑。

关键词：重力 GPS水准 大地水准面 精化分析

中图分类号：TU991 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）02（c）-0000-00

确定高分辨率、高精度大地水准面的目的是：将重力和GPS水准组合法结合起来，然后将区域内的大水准面精确的研究并确定出来，紧接着将精度高的高程异常值求解出来，从而大大的提升测量的精确性和效率。

1 研究背景分析

局部重力场通常将精化大地水准面作为发展目标，也是时变重力场效应、大地测量应用自身和研究活动构造地壳运动的需要。在增多了观测数据后，也在某种程度上提升了观测精度，而且也提升了地球重力场模型精度。近年来，开始不断的深入研究者大地水准面的相关内容，各国也将分辨率和精度更高的大地水准面模型研究了出来，并且，对于这方面的研究，我们国家也开始高度的重视起来，区域似大地水准面或者厘米级区域，在我们国家中也将陆续被建立起来。并且，随着时代的发展，技术的不断革新，更高分辨率和更高精度的大地水准面也将会被研制出来。

2 精化分析

2.1 正高与正高系统、大地水准面

以椭圆面为基准完成GPS测高的，以水准面为基础的高程系统即我们平时所说的常规测量。

大地水准面为一重要的基准参考面。将地球形状确定出阿里是大地测量的主要任务，而在对地球形状进行表达时，大地水准面的作用是最明显的。分析大地测量的具体用途，正高系统的高程基准面也可以用它来表示。在地球重力场中，大地水准面是一个等位形式的面，物理形式的曲面。只要将一个点的重力位值给出来，就会确定出过此点的等位面，地球同大地水准面之间的密合效果非常优越。大地水准面参考系统就是在此基础上被确定出来的。

以大地水准面为基础的高程系统即为正高程系统。大地水准面和某个点的铅垂线交点到该点之间的距离即为这个点的正高。为对正常高进行区别分析，用H正高表示正高。椭圆面与大地水准面间的距离用N表示，这样可以通过下式表示大地高和正高之间的关系：

H正高=h-N；h=H正高+N

2.2 GPS水准组合法的应用

因为数据点的分布受样条函数所带来得与影响较大，并且，线状的区域有限，所以，在对地区数据进行计算时就不会应用到样条拟合法，所以，在拟合时，可以通过多面函数及移动曲面两种方式的结合来完成。

在这样两类函数模型的基础上，所以，可以通过这样几个方案来比较和计算试验数据：①将不同数量、分布较为均匀的已知点个数确定出来，在拟合时通过移动曲面模型来完成；②选取不同个数的参考点与不同个数的已知点来组合，拟合时用多面函数法来完成。这时，可以将0.05设定为统一选平滑因子；③选取不同的平滑因子与相同个数的已知点，拟合时也通过多面函数来实现。表1为拟合外符合精度比较。其中，参数点个数用第一行各列来表示，不同平滑因子用第一列各行来表示。

2.3 重力在大地水准面中应用

文章以某工程为例进行论述，图1为重要的研究案例图：

通过图1分析能够得知，0.0666为较差最大值，0.8845为最小值，0.3630为平均值，对此能够得知，通过地球模型对N值进行计算时，将地区性与全球性大地水准的特点充分的表示了出来，然而，对局部的一些情况还很难表达，然而有着长波特性存在于地球位模型中，能够密切的结合其他方法，从而将大地水准面的精度有效的提升。移去恢复法就是一个典型的例子，它就是通过GPS水准及重力数据同地球模型的结合，然后将大地水准面计算出来。

为了提升地球重力场的精确性，对全面表面的信息都应该重视起来，但是，因为一些技术条件的制约，测量的精度还差强人意。例如在海洋、南北极、沙漠或者特大山区中进行测量，因为受特殊环境的制约，这样测量精度上往往会受到较大的影响。加之，地球自身的物理性质与几何形状过于复杂，人类还很难非常透彻的进行认识，所以，这些因素对大地水准面的精度都会带来极大的影响。所以，必须要将相应的技术结合到一起，才可以发挥出相应的测量作用。

例如神经网络通地球位模型的结合，尤其是在高程异常变化的地带非常适合应用该方法。因为不规则曲面为大地水准面的主要特征，短波特征与长波特征为其起伏的频谱形式，然而，对于这样一点，地球重力场模型是完全拥有的。所以，在通过神经网络对高程进行拟合以前，可以先移去地球位模型内部所存在的比较精确的重力场，这样，不但能够将所剩高程异常的光滑度提升，并且，也可以在（0.1，09）处控制目标函数的值域范围，从而有效的防止了归一化处理神经网络输入值。将神经网路的应用范围也能够进一步扩大，把此方法的实用性能不断的增强，在地形更加复杂的地带处也能够非常有效的被应用。

3 结语

重力及GPS相结合的水准法，操作简单、直观性强，通过水准测量仪、计算软件和GPS接收机就可以计算大地水准面。但是，因为这是一种全新的技术方案，在实际应用中，因为种种方面因素的制约，难免会遇到一些难题。所以，这就需要有关工作人员在具体操作中要相互配合，积极的吸收工作经验和教训，只有多学习、多练习，才可以切实的掌握此项技术。

参考文献

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