云南省局部区域似大地水准面精化方法探讨与精度分析

论文摘要

随着地球重力场模型、地面重力数据、GPS/水准数据、数字地面模型（DTM）、卫星测高数据和卫星重力数据及其它地球重力场相关信息的丰富,为确定厘米级似大地水准面提供了必要条件。本文基于厘米级似大地水准面的精度要求,对目前我国利用多元观测数据精化似大地水准面工作中尚存在的若干问题进行讨论,并提出了实用方法。针对我国似大地水准面精化的研究现状,目前已经建立中国似大地水准面CQG2000,而我省（云南省）由于地形复杂目前在这一领域还不成熟。本文先后探讨了几何GPS/水准方法、重力学方法以及几何与重力组合法。首先,探讨了几种拟合与内插模型以及地区GPS/水准拟合高程异常值的方法并结合实例进行了分析,总结出GPS/水准建立似大地水准面模型的适宜范围与地形类型；其次,介绍了GPS水准与重力数据以及地球重力场模型组合计算似大地水准面,引入了当前国际局部重力场逼近的最新理论和算法,基于“移去-恢复”技术,综合应用地面重力观测数据、数字地面模型、重力场模型,特别是GPS/水准高程数据；再则,介绍了建立云南省省级似大地水准面模型的思路与方法,以及相应开发软件的应用,并结合云南省各地区试验数据检验了模型精度,总结了模型的稳定性与实用性。最后,重点介绍了在没有足够重力数据的前提下,利用区域GPS/水准高程异常控制网与省级精化似大地水准面叠加融合分析,即利用局部高精度高分辨率纠正广域低精度低分辨率,建立局部区域厘米级精度似大地水准面模型；其中叠加融合关键在于残差模型分析,论文重点探讨了多项式曲面拟合法与三角剖分双线性内插法与加权平均推估法的理论方法,最终利用不同方法从试验数据得出精度统计与对比,总结出利用三角剖分双线性内插法与加权平均推估法精化似大地水准面获得的高程可以代替三角高程及四等水准。并展望基于该似大地水准面模型利用连续运行基准站同步快速静态观测模式或RTK模式,实现实时获得能满足工程测量高程精度的正常高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 插图和附表清单（先图后表）
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 似大地水准面精化的研究现状
• 1.3 似大地水准面精化的方法概述
• 1.4 本文的研究意义
• 第二章 GPS/水准方法确定似大地水准面
• 2.1 GPS/水准拟合或内插模型的发展
• 2.2 GPS/水准高程几种常用的拟合方法
• 2.2.1 多项式曲面拟合法
• 2.2.2 曲面样条拟合法
• 2.2.3 多面函数拟合法
• 2.3 试验项目说明及数据分析
• 2.3.1 试验项目介绍
• 2.3.2 GPS/水准控制网
• 2.3.3 数据整理及精度分析
• 2.4 小结
• 第三章 GPS水准与重力数据以及地球重力场模型组合计算似大地水准面
• 3.1 重力似大地水准面计算相关理论
• 3.1.1 、重力学方法确定大地水准面
• 3.1.2 、Stokes理论
• 3.1.3 、Molodensky理论
• 3.1.4 、Stokes理论与Molodensky理论比较
• 3.1.5 、地球重力场模型
• 3.1.5.1 、EGM2008高阶地球重力场模型
• 3.1.5.2 、WDM94（360阶）重力场模型
• 3.2 、基于重力数据、重力场模型及GPS/水准组合法似大地水准面计算
• 3.2.1 、重力观测值归算
• 3.2.2 、重力似大地水准面计算
• 3.2.2.1 、模型似大地水准面计算
• 3.2.2.2 、利用地球重力场模型计算模型重力异常
• 3.2.2.3、利用移去-恢复（remove-restore）技术计算重力似大地水准面
• 3.2.3 、重力（似）大地水准面与GPS/水准面叠加融合
• 3.3 小结
• 第四章 云南省省级似大地水准面的建立与精度分析
• 4.1 概述
• 4.2 、建立起覆盖全省的似大地水准面模型的具体思路
• 4.3 似大地水准面插值软件介绍
• 4.3.1 软件操作说明
• 4.3.2 似大地水准面的基准及使用时注意事项
• 4.3.3 软件特别强调
• 4.4 、试验项目说明及数据分析
• 4.4.1 任务来源及测区概况
• 4.4.2 项目已知点成果
• 4.4.3 项目试验数据处理
• 4.4.3.1 静态模式
• 4.4.3.2 网络RTK模式
• 4.4.4 省级似大地水准面模型精度检验分析
• 4.4.4.1 网络RTK模式大地高H利用模型软件转换水准高程h精度分析
• 4.4.4.2 云南省其余试验片区精度统计
• 4.5 小结
• 第五章 区域GPS/水准高程异常控制网与省级精化似大地水准面叠加融合分析
• 5.1 叠加原理主要步骤
• 5.2 叠加拟合试验数据整理及项目说明
• 5.2.1 项目说明
• 5.2.2 试验数据整理
• 5.3 残差模型算法分析
• 5.3.1 多项式曲面拟合高程异常差值
• 5.3.2 三角剖分双线性内插法与加权平均推估法
• 5.3.2.1 Delaunay准则三角形剖分
• 5.3.2.2 小三角形双线性内插
• 5.3.2.2.1 双线性内插法的原理
• 5.3.2.2.2 双线性内插法试验数据处理及分析
• 5.3.2.3 加权平均推估法
• 5.3.2.3.1 推估的原理方法
• 5.3.2.3.2 加权平均推估法试验数据处理及分析
• 5.3.3 二次曲面拟合、三角剖分双线性内插法及加权平均推估法精度对比
• 5.4 小结
• 第六章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录：攻读硕士学位期间的主要科研工作
• （A） 攻读硕士学位期间参加的科研项目
• （B） 攻读硕士学位期间发表的文章