融合重力信息的似大地水准面精化模型研究文献综述

 2022-10-08 11:18:35

文献综述(或调研报告):

  1. 引言

似大地水准面精化对于测绘工作有重要意义:(1)似大地水准面是获取地理空间信息的高程基准面;(2)GPS(全球定位系统)技术结合高精度、高分辨率的似大地水准面模型,可以取代传统的水淮测量方法测定正常高,真正实现GPS技术对几何和物理意义上的三维定位功能;(3)在现今GPS定位时代,精化区域性似大地水准面与建立国家高精度GPS定位网或传统的国家高程控制网同等重要,是一个国家发展测绘事业的一项大地测量基础建设,也是一个国家或地区建立现代高程基准的主要任务,以此满足国家经济建设和测绘科学技术的发展以及相关地学研究的需要。

确定大地水准面的方法可归纳为:几何方法(如天文水准、卫星测高及GPS水准等)、重力学方法及几何与重力联合方法(或称组合法)。目前,陆地局部大地水准面的精化普遍采用组合法,即以GPS水准确定的高精度但分辨率较低的几何大地水准面作为控制,将重力学方法确定的高分辨率但精度较低的重力大地水准面与之拟合,以达到精化局部大地水准面的目的。先进的计算方法可以正确有效地利用不同类型的重力场相关信息和数据,但(似)大地水准面计算的最终成果的分辨率和精度主要取决于数据的质量、分辨率和精度。国内外目前在计算局部或区域(似)大地水准面中主要采用移去-恢复技术、FFT/FHT技术、最小二乘配置法、最小二乘谱组合法及输入/输出算法等。重力大地水准面和GPS水准数据的联合处理也可应用整体大地测量的方法来求解,但该方法涉及到复杂的函数模型和随机模型,计算方法比较复杂,在某些地区难于实用。

本文旨在提出一种方法,能够利用重力信息和GPS获取的平面坐标构建高精度的似大地水准面模型,为此,提出四种模型建立方式:二次曲面拟合法、融合重力信息的二次曲面拟合法(重力数据来自实测)、融合重力信息的二次曲面拟合法(重力数据来自EGM2008)、融合重力信息的BP神经网络法。将四种方法比较,得出精度最高,最为可靠的一种。

  1. 国内外研究现状

近年来,许多国家和地区先后研制和推出了各自的新一代(似)大地水准面模型,但各个国家和地区的局部大地水准面模型在分辨率和精度方面差异较大。

美国自20世纪90年代初至今,先后推出了GEOID90、GEOID93、G9501C、GEOID96和GEOID99序列大地水准面模型,其中最新推出的GEOID99大地水准面模型的分辨率为1rsquo;times;1rsquo;,精度为plusmn;2.0 cm~plusmn;2.5 cm。

整个欧洲地区大地水准面的计算始于20世纪80年代,研制推出了EGG1、EAGG1、EGG94、EGG95、EGG96和EGG97序列重力似大地水准面模型,其中EGG97的分辨率达到了1.0rsquo;times;1.5rsquo;,该模型中长波系统误差为plusmn;8.0 cm,短波误差为plusmn;1. 3 cm。

加拿大GSD95大地水准面模型具有5rsquo;times;5rsquo;的分辨率以及在几十公里上达到plusmn;5 cm~plusmn;10 cm的精度。

我国似大地水准面的确定经历了近半个世纪的发展过程,自20世纪50年代至今,国家测绘局和原武汉测绘科技大学先后建立了CLQG60、WZD94和CQG2000大地水准面模型,其中最新研制的似大地水准面CQG2000计算的模型分辨率为5rsquo;times;5rsquo;(实际分辨率略低),高程异常的总体精度为plusmn;0.36m,东经102°以东地区约为plusmn;0.3 m,在东经102°以西、北纬36°以北和以南地区分别为plusmn;0.4 m和plusmn;0.6 m。

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