基于EGM2008地球重力场模型的GPS高程转换研究

针对地形起伏较大地区纯粹采用数值逼近方法进行GPS高程转换精度不高的事实,提出了一种在＂移去—拟合—恢复＂思路的基础上,综合利用EGM2008地球重力场模型和数值逼近算法进行GPS高程转换的方法。通过贵州某段高速公路首级测量控制网实例验证了该方法的有效性和实用性,证实该方法在地形起伏较大的重山区能够达到较高的精度。     

区域似大地水准面精化及水利工程应用前景

为了从由GPS观测的高程信息中获得GPS观测点的正常高,利用某区域平均分辨率优于5.0′×5.0′的重力数据和GPS/水准数据,EGM96全球重力场模型以及该区域30″×30″数字高程模型并采用移去-恢复技术计算了该区域2.5′×2.5′分辨率似大地水准面模型.该模型内、外符合精度均优于0.060 m,与GPS观测数据相结合可以得到四等及四等以下几何水准精度要求的正常高,真正实现GPS技术在几何和物理意义上的三维定位功能.最后对似大地水准面在水利工程中的应用前景进行了展望,认为GPS平面与高程一体工程控制网为水利工程水准施测困难区域高程测量提供了新的途径.     

重力位模型和GPS/水准数据确定区域似大地水准面

为了有效的利用GPS观测的高程信息,实现GPS观测值中的椭球高向正常高转化,采用EGM96和EIGEN-CG01C重力位模型和某区域的GPS/水准观测数据,应用几何方法确定了该区域1.5'×1.5'分辨率的似大地水准面格网数值模型.该似大地水准面模型内插高程异常与实测GPS/水准点的高程异常进行比较,内符合精度和外符合精度均优于0.040米.表明在地形平坦地区,用平均点间距为10KM的GPS/水准点成果,可以确定厘米级的似大地水准面模型,结合GPS观测成果可以取代四等及以下几何水准测量.     

顾及高频影响的局域GPS水准高程的“RR”方法

地形起伏可以视为重力场的噪声 ,它极大地影响局域内GPS水准高程的精度 .通过分离高频短波分量 (由地形变化引起 ) ,对中、长波分量作二次解析模拟 ,利用广义最小二乘法进行高程异常值估计 ,将估计出的高强异常值加上用物理方法测定的高频分量即得地面点的高程异常值 .此外 ,讨论了GPS水准误差来源及GPS水准高程的质量准则 .该方法有助于改善地形起伏地区高程异常的精度 ,有广泛的应用前景 .     

长距离高精度GPS跨障碍高程传递的进一步研究

基于垂线偏差与高程基准无关的性质,由GPS水准实施垂线偏差的低通滤波,并精确估计其二次变化率,最终实现无重力数据的长距离、高精度跨障碍高程传递.对新方法的滤波及拟合过程进行数值分析,并将其截断误差转换为频域表达形式,再通过球谐函数建立代表误差与重力场阶方差的关系式.考虑到局部重力场的高频甚高频差异,根据GraaffHunfer经验公式和不同地形类别的代表误差统计值,将Tscherning-Rapp模型改造为区域阶方差模型,以精确估计具体地形条件下的代表误差.杭州湾大桥跨海高程控制测量的实验结果与模拟分析一致:31 km跨海高程传递成果与独立的一等几何水准比较,最大较差19mm,优于二等几何水准精度.     

GPS高程迭加拟合模型的研究

为提高GPS高程拟合模型在逼近高程异常曲面时的逼近精度和可信度,探讨了GPS高程转换的迭加模型(遗传神经网络模型和神经网络综合模型).通过实测的GPS水准数据对迭加模型和单一模型进行分析比较,结果表明迭加模型逼近高程的精度和可靠性均高于单一模型.     

GAMIT在似大地水准面精化中的应用

为了对在似大地水准面精化中的应用,利用TGO软件解算基线和网平差与GAMIT软件结合TFORM工具两种不同的方法分别处理GPS观测数据,获取大地高,同时利用三等水准数据获取正常高,再利用大地高和正常高的关系,在不考虑重力场模型和重力数据等影响的前提下,用二次曲面方法来拟合高程异常,在某市作了验证,两者的内符合精度相当,均能满足四等水准的精度要求.     

基于EGM2008大地水准面的GPS大地高差转换

提出了基于EGM2008重力场模型的GPS大地高差转换为正常高差的方法,以消除区域系统性偏差,对大地高差转换误差进行了分析,并利用平原地形和丘陵地形两个区域GPS/水准点数据,对EGM2008重力场模型和湖北省精化大地水准面模型(HBGEO-2007)进行试验和精度分析,结果表明:本方法在平原地形可达到四等高程精度,在丘陵地形高差中误差为0.043 m,HBGEO-2007高差中误差比EGM2008明显减小。     

基于EGM2008区域似大地水准面精度分析

青海省绝大多数单位采用EGM96模型进行高程拟合,EGM2008全球重力场模型并未被采用。文中利用软件为载体,分别导入EGM96和EGM2008地球重力场模型,计算得到所选点位模型正常高,然后利用正常高和大地高间的关系,得到高程异常,进而求得似大地水准面精度,通过比较,EGM2008地球重力场模型所得区域似大地水准面的精度明显高于EGM96,具有一定的参考价值。     

GPS高程水准拟合模型与精度分析

为了实现GPS观测时能同时获得实用的三维坐标,必须把GPS测量得到的高程信息,即大地高转换成我国常用的是正常高系统.从几何模型解析逼近的角度出发,结合具体实例研究了解析内插法和数学曲面拟合法,对不同拟合模型进行了精度评价,证明在平原地区GPS高程水准拟合方法能够达到四等水准的要求.     

GPS测区的高程异常估算

对几种估算ＧＰＳ测区高程异常的方法进行了讨论和分析。实算结果表明，利用ＧＰＳ／水准结合重力场模型估算的高程异常可达到与普通ＧＰＳ高程测量相当的精度。     

利用超高阶重力场模型检测水准测量粗差的方法研究

当前水准测量仍然是高精度高程控制测量的首选方法,本文针对目前水准测量粗差缺乏有效检测方法这一问题,提出了基于超高阶重力场模型的粗差检测方法．以2个控制网为例展开研究,实验结果表明:1）EGM2008与EIGEN-6c4重力场模型均具有较高精度,应用上述2个模型计算的A、B测区测段粗差显著水平系数K满足三等限差K的比例≥78%,满足四等限差K的比例≥95%,显然高精度地球重力场模型为水准粗差检测提供了可能性;2）该方法应用于水准粗差检测效果良好,水准粗差越大,粗差检测的成功率就越高;3）采用移去-恢复法计算模型正常高后,该方法粗差检测的成功率有所提升．      

GPS在阿海水电站库区新建滑坡体监测中的应用

GPS技术的发展为边坡变形监测提供了一种简便可靠的手段．介绍了GPS技术用于滑坡变形监测的方法,并结合阿海水电站库区新建滑坡监测的实践,研究了在地形复杂、观测条件恶劣的山区进行GPS滑坡监测的整个过程．内容包括点位选择、监测网布设、外业观测、数据处理和变形分析等．监测结果表明,GPS用于变形监测的精度可达到毫米级,完全满足高精度滑坡监测的要求,且在监测速度、时效性、效益等方面都有明显的优势．     

山地GPS高程测量方法探索

在分析GPS测高理论的基础上，提出了用建立基础高程面和加入山区重力异常改正的方法，实现山地区域GPS精确测高，并用实例进行了栓核，达到了四等水准测高精度要求。该方法还可减少GPS测高中所需的水准联测工作量。     

基于数学曲面法的GPS水准拟合的研究与实现

GPS在测量领域的应用给传统测量带来了历史性变革，但GPS三维坐标中的Z坐标，即大地高未能在生产实际中发挥应有的作用，使得GPS测量在确定平面坐标之后还要在测站上进行几何水准测量。如何能有效利GPS的高程信息，把大地高转换成正常高，直接为测绘生产服务，实观GPS观测时能同时获得实用的三维坐标，值得研究。针对目前GPS水准高程研究的现状，本文引入数学曲面拟合法，并结合实例分析，总结了该拟合模型的优缺点，并给出了一些合理建议。     

顾及非线性高程归算的中国西北区域对流层天顶延迟模型

对流层延迟是影响高精度导航定位的关键因素,同时也是进行GNSS水汽反演的重要数据。中国西北区域地形起伏较大,目前中国西北地区对流层天顶延迟模型在高程方面顾及不足,无法满足实时高精度定位需求,因此建立高精度中国西北地区对流层延迟模型成为迫切需求。针对当前中国西北地区ZTD模型未同时顾及非线性高程归算以及季节变化等问题,本文将利用2015-2017年欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的ERA5资料建立顾及非线性高程归算的中国西北地区对流层天顶延迟模型(MZTD模型)。联合未参与建模的2018年ERA5资料和中国西北陆态网84个GNSS测站数据,验证MZTD模型的精度和适用性,并与目前使用广泛的GPT3模型进行精度对比。结果表明：以2018年ERA5资料和中国西北陆态网测站数据为参考值,MZTD模型的均方根误差(RMS)分别为3.14cm和2.81cm,相对于GPT3模型精度分别提高了约16.3%和21.7%,同时MZTD减少模型参数,提升了模型计算效率。因此,顾及非线性高程归算的MZTD模型在中国西北区域体现了更好的精度和适用性,可以为中国西北地区进行实时GNSS水汽探测和导航定位提供重要参考。     

高原山区地形对雷暴云地面电场影响规律的数值模拟

为了在高原山区有效利用雷暴临近阶段的地面电场数据实现雷电的精准预警,搭建了典型雷暴云和基本山体模型,并结合高程数据模拟了真实高原山区地形,然后通过有限元方法研究了高原山区地形对雷暴云产生的地面电场分布特点和演变趋势的影响规律。结果表明：基本山体表面的雷暴云电场会发生畸变,畸变程度与山体形态和观测位置有一定关系;真实地形表面的雷暴云电场分布因为地貌的高低不平出现起伏波动,但整体趋势与平坦地面情况下基本一致;雷暴云临近观测点时近地电场的演变过程呈现先大幅上升再小幅下降的规律,但观测点地形特征会影响电场变化幅度。     

广义延拓法在似大地水准面模型精化中的应用

为了确定广义延拓法在似大地水准面模型精化中的精度,采用理论分析与实验的方法,研究了GPS技术所获得的大地高数据和水准测量获得的正常高数据之间的关系,推导了广义延拓法的数学模型,用铁法矿区的实验数据,验证了广义延拓法的拟合结果。研究结果表明:其精度和计算时间均优于精度较高的有限元法,在不引入其他数据的情况下,在丘陵地区可以达到四等水准的精度要求。该成果对似大地水准面精化具有一定的参考价值和指导意义。     

东川矿区1∶5万重力资料地改及地质效果

在某一特定的重力勘探区，用统一的校正密度来作地改是不合理的．作者将新兴的几何学——分形分析理论引入重力勘探领域，把布格异常分形维最小的校正密度作为最佳校正密度．在此基础上，对东川矿区重力数据进行了处理，获得了本区的分区布格校正密度，并对其进行了三角面高精度的地形改正，得到了该区较为可靠的重力异常，使其地质意义更加明确．