基于EGM2008地球重力场模型的GPS高程拟合.pdf

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1、应用研究基于EGM2008地球重力场模型的GPS高程拟合张改香渊河南省测绘地理信息局信息中心袁河南郑州450003冤摘要院常用的GPS高程拟合方法有数学模型拟合和重力模型拟合遥提出了使用EGM2008模型结合GPS/水准进行GPS高程拟合的方法遥结果表明袁使用EDM2008模型袁只需少量的GPS/水准点袁即可将大地高转换为正常高遥经过精度检核袁该方法在平原地区优于3cm袁丘陵地区优于5cm遥关键词院GPS/水准曰EDM2008曰高程拟合曰精度中图分类号院P228.4文献标识码院A文章编号院167

2、4要3024渊2015冤05要157要01引言2.2拟合方案首先使用EGM2008模型求取转换点的模型高程异常孜模型袁我国采用正常高系统袁几何水准测量是获取高精度高程数据的主要方式袁但是受到测量方法的影响袁测量效率低下袁费时然后根据GPS/水准点数据求取高程异常孜GPS/水准袁计算该区域EGM2008地球重力场模型的系统性误差袁将GPS大地高转换为费力遥而GPS测量可以获得高精度的大地高袁将大地高转换为正正常高遥常高袁可以极大的方便高程测量工作袁减轻劳动强度遥高程转换根据Bruns公式袁任意一点

3、p的模型高程异常院需要精确的高程异常数据袁如何获取高程异常值得探讨遥NnGMan1EGM2008地球重力场模型孜籽(渍袁姿袁籽)=籽酌移(渍冤移(Cnmcosm姿+Snmsinm姿)Pnm(sin渍)pn=2m=0EGM2008地球重力场模型由美国国家地理空间情报局式中院渍袁姿袁籽为p点的地心纬度尧经度和向径曰GM为引力常(NGA)研究而成袁其以PGM2007B模型为基本参考模型袁结合高数与地球质量的乘积曰酌p为p点的正常重力值曰a为参考椭球的精度的地面重力数据袁采用先进建模算法完成的全球重力场

4、模长半轴袁实际计算时取相对于GRS80的值曰Cnm尧Snm为完全规格型袁是目前分辨率最高尧精度最好尧阶次最多的全球重力场模型遥化位系数袁其中偶次带谐系数代表实际引力位与正常引力位的其在全球误差分布情况见图1系数之差曰Pnm(sin渍)为完全规格化Legndra函数曰N为地球重力场模型展开的最高阶数遥根据EGM2008地球重力场模型高程异常孜模型及已知GPS/水准点的高程异常孜GPS/水准计算EGM2008地球重力场模型高程异常系统性误差院孜误差=孜模型-孜GPS/水准遥最后使用EGM2008重力

5、场模型高程异常系统性误差和GM2008重力场模型高程异常将GPS测量得到的大地高转换为正常高遥2.3精度检核使用几何水准对转换得到的正常高进行精度检核袁以几何水准高程为真值袁计算转换得到的正常高的中误差为依4.1cm袁其中平原地区中误差为依2.3cm袁丘陵地区中误差为依4.7cm袁精度较图1EGM2008地球重力场模型误差分布图高袁可以代替四等水准测量袁完全可以满足大比例尺地形图测绘在国内袁章传银等使用已有的GPS/水准点袁与EGM2008地等项目的高程精度要求遥球重力场模型高程异常进行了对比袁

6、进行了适用性分析袁精度统计结果见表1遥3结论表1EGM2008重力场模型高程异常与GPS水准高程异常对比采用EGM2008地球重力场模型袁使用Bruns公式计算得到华北华中华东华南西部全国已知GPS/水准点的模型高程异常袁根据模型高程异常和GPS/水准点高程异常得到EGM2008地球重力场模型的高程异常系统最大值渊m冤0.360.300.710.550.71性误差袁从而提高了转换精度遥精度检核结果表明袁消除系统性最小值渊m冤-0.42-0.57-0.48-1.06-1.06误差后袁基于EGM20

7、08地球重力场模型的高程转换精度较高袁平均值渊m冤-0.12-0.13-0.12-0.14-0.12平原地区中误差为依2.3cm袁丘陵地区中误差为依4.7cm袁在一定范标准差渊m冤0.090.120.130.240.20围内采取极少数的已知准点作为高程基准点袁即可完成GPS高程拟合袁且可以满足大比例尺地形图测图要求遥可以看出袁国内范围EGM2008模型精度与全球范围基本相参考文献院同袁精度较高袁但不同地区的精度分布不均匀袁东部地区精度较高袁西部地区精度稍差遥[1]蔡庆立,卢荣.EGM2008重力

8、场模型在RTK高程测量中的应用[J].全球定位系统.2012,37(4):71-732基于EGM2008的区域似大地水准面拟合[2]章传银,郭春喜,陈俊勇,等.EGM2008地球重力场模型在中国大陆适用性分析[J].测绘学报.2009,38(4):283-2882.1区域概况某区域面积约200km2袁主要地形包括平原和丘陵袁已经布设[3]蔡庆立.基于二次曲面拟合的区域似大地水准面确定[J].矿山测量,2011,(4):24-25了8个GPS/水准点袁数据精度较高袁基本覆盖整个测区遥2015年第5