利用重力成果解算GPS网点正常高

利用重力成果解算GPS网点正常高 ,北测垃季刊第24卷200I牛第4期【剖理论探讨】5 利用重力成果解算GPS网点正常高 马林波,郭春喜 (1国家测绘局第二大地测量队,黑龙江哈尔滨150086; 2.国家溅绘局大地测量数据处理中心.陕西西安710054) 摘要:利用测区重力.占,成果及分布较均匀的GPS/水准成果,采用重力法及移去,恢复技术,确定测区分辨率为 25×25的高精度走地水准面.并由此成果解算GPS问点的正常高. 关键词:重力;GP水准;大地水准面;正常高 3123(2001)04—0005—02 中图分类号P223.0文献标识码:I文章编号:1005— SolvingtheNormalHeightsofGPSNetworks byUsingtheGravityData MAlm—b.(;U()Chun—xi一 (1.111e蚰州GeodesicPartyafSBSM,Harbin150086,Chma; 2.GeodesicDataPr0sigCenterafSBSM,?'an710054,China) . Abstract:Usklgthegravitydatamiddistributingsyn1兀'eLma(Plevelingdataofsurveyingarea,withgra~qtythex)ry(Stokes,Moloden sky)andre眦)ve,res"艘method,oytecanmakecertainthehigh&CFUl…egeoid[~rarningdistinguishableratiofr(秕2.5×2.5.Thenthe n0malheightsofGPSnetworksmaybelfromthere~sults. Keywords:gravit. v;GPS/lm,eling;geoid;normalheights l方法介绍 利用测区重力点成果(分辨率为1km×3kin),30 ×30数据高程模型,重力场模型(EGIvI96)及分布较 均匀的GPS]水准成果,采用重力法(Stokes,Moloden— sky原理)及移去,恢复技术,确定测区分辨率为25 ×-15(相当于5kin×3kin)的高精度大地水准面.并 由该成果解算GPS网点的正常高 2重力(似)大地水准面的确定 采用remove--restore方法,完成(似)大地水准面 的计算. !.1大地水准面的计算会式 N=Js()?gdNc 式中R为地球的平均曲率半径; 为地球平均正常重力值; Ag为剩余空间异常(实际值与按重力场模 型计算的模型值的差值); Ag=AgAgM - 收稿H瑚:200l09—12 式中Ag为空间异常;N为按模型计算的大地水 准面; GM yK~;a]主….^2'=,,…一 ?g模型空问重力异常: ?(日,^)= r 2- -~2 f k 旦 r 1) ?.五.(,^) S()为Stokes函数: s()=了1—6一 4十los'--3(1—2a.2)In(+) 这里=sin(~/2),为球面距离. :2似大地水准面的计算公式 ;=』s(TC)d ()一1G:一 {女早T?为地形改正.h为高程.蕊f以平方千米 6东北洲蛙季刊第4卷20t}【第4嘲【剖新蛭论椿1 为单位)町由下式计算: 8h=04530018sin()+0087cos()c.s(^) }02O4【(?)sm(^1 y=y..一03086h 上式中7..为椭球面上的正常重力值 3由Gl/水准计算大地水准面 计葬公式:N=Hh 这单H为(Ps大地高,可由GPS定位给出,^为正常 高.由水准测量获得. 4最终似大地水准面的确定 由于重力(似)大地水准面使用的平均椭球 (f;RS80)同GPS水准使用椭球(WGS84)不一一致,加上 重力基准等因素的影响,使得GPS水准与重力大地水 准丽在同一点上存在定的差异,对此一般习惯于采 用多项式拟台法完成系统改正计算,并获得最终的大 地水准l喵结果及有关的精度信息. 41系统改正参数的计算 这里仅给平面(一次多项式)拟合公式 ?=十n】AB十":-ql,. ?N.为z号GP水准点的(Ps水准结果与重力大 地水准丽差异B.,J_为号(PS水准点的重心坐 标 对上式采用3个以上的GPS水准点组成误差方 程,法方程,便可计算出改正系数n",a:. 42对重力大地水准面的系统改正计算 采用公式为: NG_l口0+n,?B下n2?L 其中,N(.为系统改正前的重力大地水准两结 果,口.,L.分别为格网点(,)的重心坐标,N为 经过系统改正后的最终大地水准面结果 43GPS网点似大地水准面及正常高的确定 利用经过系统改正后的25×25格网似大地水 准面和GPS点WGS84椭球的大地坐标(B,L,H)成 果果用Shepard内插法完成GPS网点(海岛点)似大 地水准面计算和正常高的确定.Shepard内插法是以 计算点为中心,取拟合半径R内已知函数值的权中 数,数据点上的权按距计算点的不同范围采用不同的 权函数确定,使靠近中心点的权增大,边离中心的权迅 速减少.在Shepard局部内插模型中,选R=025.,并 : 1 , 0<r?R 1翌4rr'R一1)!,等<r?R IlO ,r>R 内插的函数模型为: I?"?(1"i): 一 i-}一当r{0时 : F(z,?(,: J当r一0时 式中r,::(』):+(j一,)!] GPS嘲点正常高(^.)的计算 ^,; 式中H为GPS点WGS84椭球的大地高 5实例 利用上述模型和测区及其周边的重力,地形等资 料确定r重力似大地水准面.完成测区内:3个 (计|S,水准点粗羞剔除,剔除厂明显含有粗差的4个 (s/水准点(注:经检查和实地,其中1点天线高 宵误,另外3点起算高程有误1利用剩余的19个 GP水准点及重力似大地水准而成果完成了最终的 大地水准面的确定和精度分析,并由最终的大地水准 面和GPS点的大地坐标(B,L,H)确定了GPS点躺 正常高,见1 解算精度:测区19个GP水准点成果与最终确 定的大地水准面的残差值作检验,检验结果l见表I,表 中检验误差最大值为66CITI,中误差为=26cm= 外符合精度:采用空点法完成』外符合精度评 定,该方法为:对19个GPS/7K准点每次空出1个,用 其余的各点和重力大地水准面所确定的大地水准面推 估空出的正常高.由于推估的正常高与直接水准的 常高完全独立,其差值可衡量外符合精度,结果见表 1.表中最大外符合差值为7.7evil,中误差为?3】c? (下转第1页1 , 删绁季刊第:4卷200f平辩4期f觋势地热点ji 线,面的编码,保证点记录后只能有一个坐标点,线记 录后至少有2个坐标点,面为闭合的线,但图幅边缘的 面虽然不闭合.仍必须采用面编码; 8)DXF文件的汉字注记可以选用TxT的RO. MANS两种字体. 5结束语 我们应该看到,.通过数据交换虽然在一定程序上 解决r不同软件之间的数据通讯和共享问题,但费时 费力,对于处理海量数据也不是尽善尽美,而且难以做 到空间数据的实时更新+保持数据的一一致性和现势性 所以我们应不断探索更高级,更有效的数据共享方式. 实现真正意义上的数据共享 (上接第6页) 表 参考文献: I1]李K辉王伟基于盯的M?数据获取机制f洲蛙通报. 1999.t50) 【2]牛辉龚建雅,杜道生面向对象的地理信息交换系统_li州蛩 信包号l秤.1999(301 3丰』丘辉数摄交换致其噩量控制(ilS开或t的成婀:cJ式圳 科技^学.199g 4韩晖普艘市地理信息系统研究文践n】_上_两12拇社投求 出版祉.1996 作者简介: 々长辉t1967一).男.埋黑龙江^1:程师.硕士.1998妊毕?t成 救测绘科技太学摄影与遥感专业.觋从事GIS壬口4I)舳的斗筻'Jl 用? 州符台精度:摄大值0066m,中差?0026m 6结束语 外符台精度最?=k『II[().077m.中误茬?0031m 上述实例说明,采用重力,G水准相结台的办 法,可以剔除GP水准点的粗差.增强GPS高程转换 的可靠性本次生产实验采用r较多的水准点(I9 个),目的是增加成果的可靠性实际作业当中,根据 测区范围和地形情况,利用3,6个c;ps/水准点即可. 从表1可以看出,该方法可以达到四等水准的精度指 标.并且大地水准面的外推精度要优于通常的GPS 高程拟台,较适用于海岛GPS联测的陆岛高程传速, 该方法在海州湾海域的车牛山岛,开山岛的陆岛高程 传递实验中得到了应用. 参考文献: 11陆J中连地球重力场理论和方法[M北京:解放l牛_『l版}=19Y(i :2.奠洛盘斯基.等地球形状外部J力场的研究沽,I= 3]棣绍铨等GPS刮!原理及应用fM]武汉:武汉删绘抖拉上 出艟祜1998