[發(fā)明專利]垂線偏差確定中球面地形位間接影響嚴密方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710154425.1
• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN106845035B
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李建成
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06T17/05
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴彥

一種垂線偏差確定中球面地形位間接影響嚴密方法及系統(tǒng)，包括計算地面任一點垂線偏差的模型值；計算Helmert殘差重力異常，包括給出地形效應(yīng)球面積分的通用曲率項，使用所得地形效應(yīng)球面積分的通用曲率項代替平面近似項，進行嚴密積分，得到地形引力位和Helmert地形凝集層對地面點的引力位的嚴密公式，計算大地水準面的基本地形間接影響和對重力異常的第二間接影響，剔除球面地形直接影響和間接影響計算Helmert殘差重力異常；計算地面任一點的殘差垂線偏差；恢復(fù)移去的模型垂線偏差，確定垂線偏差。本發(fā)明技術(shù)方案能更有效的去除球面地形位間接影響，確定高精度的大地水準面，非常適合應(yīng)用于大地測量與測繪工程領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及垂線偏差確定中球面地形位間接影響嚴密方法及系統(tǒng)，屬于大地測量與測繪工程領(lǐng)域。

技術(shù)背景

高程系統(tǒng)有正高系統(tǒng)和正常高系統(tǒng)之分，例如北美國家采用正高系統(tǒng)，我國和俄羅斯及歐洲國家采用正常高系統(tǒng)，兩種系統(tǒng)均俗稱海拔高程。地形圖上描繪地形起伏所標示的高程，必須是海拔高程，它是一切工程建設(shè)設(shè)計施工所必需的基礎(chǔ)性信息。正常高、正高兩種高程系統(tǒng)對應(yīng)的起算面，稱為似大地水準面、大地水準面。

確定厘米級精度局部大地水準面最關(guān)鍵的難題，是嚴格精密處理地形對確定局部大地水準面的影響。確定局部大地水準面，目前仍普遍采用經(jīng)典高效實用的Stokes方法，該方法理論上要求大地水準面外部沒有質(zhì)量存在，大地水準面作為海拔高程的基準面，是一個與平均海面最接近的水準面(重力等位面)，也是一個代表地球整體形狀大小的封閉曲面，在大陸地區(qū)，大地水準面的上部是高低起伏的地形質(zhì)量，應(yīng)用Stokes方法首先要求把陸地地形“移去”，大地水準面是在地球重力場作用下形成的一個等位面，其位置和形狀取決于地球內(nèi)部(包括地形)物質(zhì)分布，移去地形質(zhì)量必然使原(自然)大地水準面產(chǎn)生位移和變形，可能使按Stokes方法解算的大地水準面完全失真，大地水準面相對參考橢球面的起伏約100米量級，移去地形質(zhì)量最大可使大地水準面產(chǎn)生400米的位移。因此處理地形影響的第二步是構(gòu)造選擇一種物質(zhì)補償模型，把移去的地形質(zhì)量按某種合理的方式補償?shù)酱蟮厮疁拭鎯?nèi)部，合理的原則是保持地球總質(zhì)量和質(zhì)心不變，這兩步合稱對地形質(zhì)量的調(diào)整或歸算。

移去地形質(zhì)量等效于將地面點的重力觀測值扣除地形質(zhì)量對該點產(chǎn)生的垂向(徑向)引力分量，以及扣除地形質(zhì)量對該重力觀測點在大地水準面垂向?qū)?yīng)(投影)點的引力位。補償?shù)匦钨|(zhì)量效應(yīng)則和移去地形質(zhì)量效應(yīng)相反，是分別加上補償質(zhì)量對地面觀測點的引力分量及其在大地水錐面上對應(yīng)點的引力位?！耙迫ァ焙汀把a償”地形質(zhì)量兩過程各自產(chǎn)生的相應(yīng)引力和引力位變化效應(yīng)之差，稱為調(diào)整地形質(zhì)量后的“殘差引力”和“殘差引力位”，前者是調(diào)整地形質(zhì)量對地面觀測點(或計算點)的引力效應(yīng)，稱調(diào)整地形的“直接影響”，后者是對大地水準面上對應(yīng)點的引力位效應(yīng)，稱為調(diào)整地形的基本間接影響，經(jīng)地形質(zhì)量調(diào)整后產(chǎn)生的大地水準面，稱為“調(diào)整的大地水準面”，由于存在基本間接影響，它與要求解的真大地水準面之間有一小的差距，因此這兩個大地水準面上垂向?qū)?yīng)點的重力和正常重力值存在差值，稱為第二間接影響。對于任一地面點根據(jù)對垂線偏差的定義以及Bruns公式，有

其中，ξ和η為垂線偏差的南北和卯酉分量。T為擾動位，γ為正常重力，R為地球平均半徑。r為點到地球質(zhì)心的距離，和λ分別為點的緯度與經(jīng)度。地形和Helmert地形凝集層對地面上點的引力位V^t和V^σ，即殘差地形位δV＝V^t-V^σ。δV的水平梯度就是對垂線偏差的間接影響。實際數(shù)據(jù)處理中，可采用重力異常(重力異常是擾動位的函數(shù))來計算垂線偏差?？蓞⒁娤嚓P(guān)文獻：[1]海斯卡涅WA,莫里茲H.物理大地測量學(xué)[J].1979；[2]李建成,陳俊勇,寧津生,等.地球重力場逼近理論與中國2000似大地水準面的確定[J].2003。確定地形對垂線偏差的間接影響，核心是確定地形對重力異常的間接影響。