[發(fā)明專利]基于CQG2000的區(qū)域似大地水準(zhǔn)面精化方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910021469.2
• 申請日: 2009-03-10
• 公開（公告）號: CN101493324A
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張勤;劉站科;黃觀文;王利;程傳錄
• 申請（專利權(quán)）人: 長安大學(xué)
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所
• 代理人: 李子安

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地球重力場研究技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于CQG2000的區(qū)域似大地水準(zhǔn)面精化方法。

背景技術(shù)

隨著GPS定位技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們已經(jīng)能夠在10^-7至10^-9的精度量級上，簡捷而經(jīng)濟(jì)地獲得所測點(diǎn)位的平面位置，但是卻一直未能以相應(yīng)的精度求解點(diǎn)的高程(海拔高)。原因是盡管GPS能給出高精度的大地高，卻由于沒有一個(gè)具有相應(yīng)精度和高分辨率的(似)大地水準(zhǔn)面模型，至使在GPS大地高至GPS海拔高的轉(zhuǎn)換中精度嚴(yán)重丟失。為此，目前包括我國在內(nèi)的國際大地測量學(xué)界都在致力于研究區(qū)域性高分辨率高精度似大地水準(zhǔn)面或大地水準(zhǔn)面的建立。

(似)大地水準(zhǔn)面是獲取地理空間信息的高程基準(zhǔn)面；高精度(似)大地水準(zhǔn)面是研究海洋動(dòng)力環(huán)境和海洋地球物理、地球動(dòng)力學(xué)等有關(guān)地球科學(xué)問題的基礎(chǔ)；GPS技術(shù)結(jié)合高精度高分辨率大地水準(zhǔn)面模型，可以取代傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測量方法測定正高或正常高，真正實(shí)現(xiàn)GPS技術(shù)在幾何和物理意義上的三維定位功能；在現(xiàn)今GPS定位時(shí)代，精化區(qū)域性大地水準(zhǔn)面和建立新一代傳統(tǒng)的國家或區(qū)域性高程控制網(wǎng)同等重要，也是一個(gè)國家或地區(qū)建立現(xiàn)代高程基準(zhǔn)的主要任務(wù)。同時(shí)，怎樣將已有的(似)大地水準(zhǔn)面成果應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)社會(huì)生產(chǎn)中，更好地更快地指導(dǎo)成產(chǎn)也是當(dāng)前測繪學(xué)者在努力研究的主要方面。因此，(似)大地水準(zhǔn)面的精化是大地測量學(xué)的一項(xiàng)重要科學(xué)目標(biāo)，也是一個(gè)極具實(shí)用價(jià)值的工程任務(wù)。

同時(shí)，在確立高精度的似大地水準(zhǔn)面精化模型時(shí)，需要高精度高分辨率的重力數(shù)據(jù)，高分辨率的地形數(shù)據(jù)以及高精度的GPS水準(zhǔn)數(shù)據(jù)，而實(shí)測的重力數(shù)據(jù)不僅測量過程復(fù)雜，而且測量費(fèi)用巨大。實(shí)際工作中，有些區(qū)域重力測量工作難以進(jìn)行，精度和分辨率相對較低，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。地形數(shù)據(jù)雖然隨著高分辨率的地球監(jiān)測衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，其分辨率有了相應(yīng)的提高，但是往往因?yàn)楸Ｃ艿仍颍率蛊浜茈y應(yīng)用到工程建設(shè)等。因此我國現(xiàn)有的一些區(qū)域似大地水準(zhǔn)面是在地面重力測量數(shù)據(jù)的分辨率偏低且分布不均勻的情況下建立的，東部地區(qū)平均為5′×5′，中部地區(qū)為5′×5′至15′×15′，西部地區(qū)為5′×5′至1°×1°，還有一些重力測量空白區(qū)，這就給精化大地水準(zhǔn)面工作帶了很大的困難，也就使得大地水準(zhǔn)面的成果在很多地區(qū)難于應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)工作中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于CQG2000的區(qū)域似大地水準(zhǔn)面精化方法，其實(shí)施簡便且測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠、測試速度快，能有效解決似大地水準(zhǔn)面精化時(shí)因無法獲取重力數(shù)據(jù)等所產(chǎn)生的水準(zhǔn)面擬合缺陷問題，且能克服利用重力數(shù)據(jù)精化時(shí)所存在的測量過程復(fù)雜、測量費(fèi)用大的實(shí)際問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于CQG2000的區(qū)域似大地水準(zhǔn)面精化方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

步驟一、構(gòu)建待測區(qū)域的區(qū)域似大地水準(zhǔn)面模型，其主要包括以下步驟：

(a)移去，并計(jì)算所需構(gòu)建區(qū)域似大地水準(zhǔn)面模型的起算數(shù)據(jù)值Δξ：

首先，布設(shè)待測區(qū)域的區(qū)域GPS水準(zhǔn)網(wǎng)，采用GPS接收機(jī)和水準(zhǔn)測量儀器，對所述待測區(qū)域同時(shí)進(jìn)行GPS測量與水準(zhǔn)測量，并獲取GPS觀測數(shù)據(jù)和水準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)，且相應(yīng)計(jì)算得出GPS水準(zhǔn)點(diǎn)的高程異常觀測值ξ；

其次，采用插值方法，利用CQG2000格網(wǎng)數(shù)據(jù)插值所述GPS水準(zhǔn)點(diǎn)的高程異常觀測值ξ，得出相應(yīng)高程異常值ξ_g；

接著，計(jì)算起算數(shù)據(jù)Δξ：當(dāng)所述待測區(qū)域?yàn)榈匦纹鸱淮蟮钠皆貐^(qū)時(shí)，Δξ＝ξ-ξ_g；當(dāng)所述待測區(qū)域?yàn)榈匦纹鸱淮蟮纳絽^(qū)或丘陵地區(qū)時(shí)，Δξ＝ξ-ξ_g-ξ_T，其中ξ_T為利用地形改正公式計(jì)算得出的所述GPS水準(zhǔn)點(diǎn)對應(yīng)的地形改正值；

(b)擬合：以Δξ作為起算數(shù)據(jù)，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型并對所構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行擬合，即得到：Δξ＝AX+S+Δ，其中，A為由所布設(shè)的區(qū)域GPS水準(zhǔn)網(wǎng)數(shù)據(jù)點(diǎn)坐標(biāo)相應(yīng)求得的系數(shù)矩陣，X為待定參數(shù)，S為隨機(jī)信號，Δ為殘差；

當(dāng)A≠0，S＝0時(shí)，所構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型為函數(shù)模型；

當(dāng)A＝0，S≠0時(shí)，所構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型為隨機(jī)模型；

當(dāng)A≠0，S≠0時(shí)，所構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型為最小二乘配置模型，采用最小二乘模型，估算出X的最或然值X和S的最或然值S；

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