我國(guó)GPS高程異常的研究第1頁(yè)/共17頁(yè)關(guān)鍵字：中國(guó)；GPS高程異常；正常高第2頁(yè)/共17頁(yè)目錄研究背景1高程異常的測(cè)定2我國(guó)高程異常分布3總結(jié)分析4第3頁(yè)/共17頁(yè)一、研究背景我國(guó)地勢(shì)的三大特征：西高東低、呈階梯狀分布、山區(qū)面積廣大。

國(guó)家高程基準(zhǔn)第4頁(yè)/共17頁(yè)一、研究背景高程系統(tǒng)

大地高系統(tǒng)——地面點(diǎn)沿橢球法線到參考橢球面的距離。

正常高系統(tǒng)——地面點(diǎn)沿正常重力線到似大地水準(zhǔn)面的距離。

正高系統(tǒng)——地面點(diǎn)沿鉛垂線至大地水準(zhǔn)面的距離。

第5頁(yè)/共17頁(yè)一、研究背景GPS測(cè)量依據(jù)的基準(zhǔn)面是WGS-84橢球,GPS高程是基于WGS-84橢球的大地高程系統(tǒng)。我國(guó)目前采用的高程系統(tǒng)是基于國(guó)家高程基準(zhǔn)的正常高系統(tǒng)。

似大地水準(zhǔn)面與橢球面之間的差距稱為高程異常。即，ζ=h-H高程異常第6頁(yè)/共17頁(yè)二、GPS高程異常的測(cè)定GPS水準(zhǔn)法高程異常測(cè)定GPS重力場(chǎng)模型法

我國(guó)似大地水準(zhǔn)面主要是通過天文重力方法測(cè)定的。其精度為1m左右，因此很難直接由GPS大地高求得正常高。

結(jié)合法第7頁(yè)/共17頁(yè)二、GPS高程異常的測(cè)定（一）、GPS水準(zhǔn)法

ⅰ.用水準(zhǔn)測(cè)量的方法聯(lián)測(cè)網(wǎng)中若干GPS點(diǎn)的正常高，再根據(jù)GPS點(diǎn)的大地高求得各點(diǎn)的高程異常值。ⅱ.然后由公共點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程異常采用數(shù)值擬合計(jì)算方法，擬合出區(qū)域的似大地水準(zhǔn)面，求得各點(diǎn)高程異常值，并由此求出各GPS點(diǎn)的正常高。

目前，國(guó)內(nèi)外主要采用純幾何的曲面擬合法。根據(jù)構(gòu)造曲面不同可分為，平面擬合法、曲面擬合法、多面函數(shù)擬合法、樣條函數(shù)法、非參數(shù)回歸曲面擬合法、有限元擬合法、移動(dòng)曲面法等。第8頁(yè)/共17頁(yè)二、GPS高程異常的測(cè)定平面擬合法在小區(qū)域且較為平坦的范圍內(nèi)，可以考慮用平面逼近局部似大地水準(zhǔn)面。設(shè)高程異常值ζ與平面坐標(biāo)關(guān)系式為，

公共點(diǎn)的數(shù)目大于3個(gè)，則可列出相應(yīng)的誤差方程：

寫成矩陣形式有

根據(jù)最小二乘原理可得，

該方法適用在120平方千米的平原地區(qū)，擬合精度3-4cm。

第9頁(yè)/共17頁(yè)二、GPS高程異常的測(cè)定

二次曲面擬合法似大地水準(zhǔn)面的擬合也可采用二次曲面擬合法，即對(duì)于公共點(diǎn)上的高程異常與平面坐標(biāo)之間，存在如下模型：

因此，至少6個(gè)公共點(diǎn)組成誤差方程：

此時(shí)，

該方法適用于平原與丘陵地區(qū)，小區(qū)域范圍內(nèi)，精度可優(yōu)于3cm。第10頁(yè)/共17頁(yè)二、GPS高程異常的測(cè)定（二）、GPS重力場(chǎng)模型法

地球重力場(chǎng)模型法是指用衛(wèi)星跟蹤數(shù)據(jù)、地面重力數(shù)據(jù)、衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)等重力場(chǎng)信息，由地球擾動(dòng)位的球諧函數(shù)級(jí)數(shù)展開式求高程異常。

第11頁(yè)/共17頁(yè)二、GPS高程異常的測(cè)定（二）、重力場(chǎng)模型與GPS水準(zhǔn)相結(jié)合法

在GPS水準(zhǔn)點(diǎn)上，將由GPS大地高和水準(zhǔn)正常高求得的高程異常ζ與由重力場(chǎng)模型求得的高程異常ζm進(jìn)行比較，可求得兩種高程異常的差值：然后再采用曲面擬合方法，由公共點(diǎn)的平面坐標(biāo)和異常差值推求其他點(diǎn)的異常差值，則可計(jì)算GPS網(wǎng)中未測(cè)水準(zhǔn)點(diǎn)的正常高。

第12頁(yè)/共17頁(yè)三、我國(guó)高程異常分布

從圖1可見,1、GPS高程異常從云南中東部、四川中部、陜西中部、內(nèi)蒙中西部向東呈現(xiàn)一種較均勻的梯次變化。2、在西藏東部、青海中東部、甘肅中東部、內(nèi)蒙中西部、寧夏、四川中西部這個(gè)區(qū)域GPS高程異常存在兩個(gè)渦旋。第13頁(yè)/共17頁(yè)三、我國(guó)高程異常分布

圖1中采用內(nèi)推的方法插值的等值線精度應(yīng)該說是有保證的。通過外推的方法進(jìn)行插值的等值線精度應(yīng)該說是有一定缺陷的,采樣點(diǎn)數(shù)量稀少的地區(qū)等值線的精度可能有一定程度的降低。第14頁(yè)/共17頁(yè)四、總結(jié)分析1、影響GPS高程精度的因素：GPS大地高的精度、公共點(diǎn)幾何水準(zhǔn)的精度、GPS高程擬合的模型及方法、公共點(diǎn)的密度與分布等。2、根據(jù)不同地理?xiàng)l件的測(cè)區(qū)，應(yīng)選用合適的擬合模型，均勻合理布點(diǎn)。3、在平原地區(qū)的局部GPS