浅谈似大地水准面精化的方法
广州市似大地水准面精化
广州市似大地水准面精化在现代城市的发展和建设中，地理空间信息的精确获取与应用至关重要。
广州市作为我国南方的重要城市，其在城市规划、工程建设、地理测绘等领域对高精度的地理数据有着迫切需求。
其中，似大地水准面精化工作的开展，为广州市的发展提供了重要的基础支撑。
似大地水准面是一个与大地水准面十分接近的曲面，它反映了地球重力场的分布情况。
通过对似大地水准面的精化，可以将大地高转换为正常高，从而为工程建设、地形测绘等提供更为准确的高程基准。
广州市似大地水准面精化工作是一项复杂而系统的工程。
首先，需要进行大量的重力测量和水准测量。
重力测量用于获取地球重力场的信息，水准测量则用于确定不同地点的高程差异。
这些测量工作需要在广州市的广阔区域内进行，包括市区、郊区以及周边的山地、河流等地形复杂的地区。
为了保证测量数据的准确性和可靠性，测量人员需要使用高精度的测量仪器，并遵循严格的测量规范和操作流程。
在重力测量中，常用的仪器包括绝对重力仪和相对重力仪。
绝对重力仪可以直接测量重力加速度的绝对值，相对重力仪则用于测量不同地点之间的重力差值。
在水准测量中，水准仪是主要的测量工具，测量人员需要按照规定的路线和间距进行测量，并对测量数据进行仔细的记录和处理。
在获取了大量的测量数据之后，接下来需要进行数据处理和计算。
这是似大地水准面精化工作中的关键环节，需要运用复杂的数学模型和计算方法。
通过对测量数据的分析和处理，可以建立起广州市的重力场模型和似大地水准面模型。
在数据处理过程中，需要考虑多种因素的影响，例如地球的自转、地形的起伏、地壳的密度变化等。
为了消除这些因素的影响，需要采用一系列的改正方法和技术手段。
同时，还需要利用现代计算机技术和软件工具，对大量的数据进行快速而准确的计算和分析。
广州市似大地水准面精化的成果具有广泛的应用价值。
在城市规划方面，精确的高程数据可以为城市的道路、桥梁、排水系统等基础设施的规划和设计提供重要依据。
区域似大地水准面精化成果检验方法探讨
区域似大地水准面精化成果检验方法探讨采用GNSS技术可以快速的测定出大地高，并且精准度达到了厘米级。
将GNSS技术应用到大地高的测定中，结合似大地水准面精化模型，可以快速准确的检测出待测点的海拔高度。
随着各省、市似大地水准面精化模型的建设，似大地水准面成果在逐渐的成型。
但是目前我国的似大地水准面技术还缺乏相关的规范或技术，没有统一的计算依据。
本文主要从检验内容和测绘方法探讨区域似大地水准面精化成果检验遇到扥问题，并提出解决措施，提升似大地水准面精化成果的准确性。
标签：似大地水准面；精化成果；检验内容；检验方法引言：高程基准现代化的关键基础设施是精密的似大地水准面数字模型。
现代各省、市都在建设似大地水准面精化模型，传统的地面标石高程基准将会被基于GNSS 测量的数字高程基准所替代，从而改变高程测定的作业模式，保证检测数据的准确性。
区域似大地水准面精化项目在全国被广泛的应用着，已经为我国的经济发展带来了巨大的经济效益。
但是在发展的过程中，缺乏统一的技术规范，对似大地水准面精化成果不能进行准确的进行测定。
一、区域似大地水准面精化检验内容（一）成果正确性检验1）参考基准主要的参考基准内容包括大地坐标系、高程基准的标准性。
2）数学模型数学模型的检验内容主要为似大地水准面的计算数据的准确性、计算流程的科学性、计算过程等功能的完备性。
（二）数学精度的检验内容数学精度检验内容包括模型分辨率检验、模型粗差探測、内符合精度检验和外符合精度检验。
（1）分辨率检验分辨率检测主要分为两种方式，分别为模型的格网分辨率检验、模型的实际分辨率检验。
模型的格网分辨率检验主要是通过对建立的模型进行检测，并检测数据存储的正确性，保证每单位格网数据的准确性。
模型的实际分辨率检验是对地形复杂的区域，按照建立模型的设计分辨率，对其进行计算，将多个相邻格网中心处的重力异常值进行统计、记录，后期对其进行检查和对比。
在地形复杂区域，地形起伏程度与重力异常变化有直接的联系。
大地测量3区域似大地水准面精化
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一、似大地水准面精度与分辨率
(2)似大地水准面的精度由格网平均高程异常相对 于本区域内各高程异常控制点的高程异常平均中误 差表示。
(3)似大地水准面以一定分辨率的格网平均高程异 常来表示，主要用于不同比例尺地形图的高程点测 定，按照用途的不同，划分为国家似大地水准面、 省级似大地水准面和城市似大地水准面。这种划分 方法主要基于三种主要地理范围和应用范围。
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二、似大地水准面精化基础数据要求
各级似大地水准面计算采用的格网平均重力异常分 辨率应不低于下表的规定。
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二、似大地水准面精化基础数据要求
格网平均重力异常的精度以格网平均重力异常的代表误 差表示。格网平均重力异常的代表误差计算公式为
式中: 为格网平均重力异常代表误差,单位为10-
新埋设的高程异常控制点，其标石可采用GB／T l8314--2009规定的天线墩，其上埋设满足GPS和 水准测量的标志。
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三、高程异常控制点的布设
当利用已有大地控制点和水准点时，应检查该 点的稳定性、可靠性和完好性，符合要求方可利 用。
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二、似大地水准面精化基础数据要求
用于确定似大地水准面的高程异常控制点等基础 数据，其成果必须具有一定的可靠性和现势性。考 虑到我国国土范围大，各区域地形地貌复杂，基础 数据多种多样等情况，在保证似大地水准面的精度 和应用的前提下，《区域似大地水准面精化基本技 术规定》(GB/T 23709-2009)提出了高程异常控 制点等基础数据的最低要求。
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一、似大地水准面精度与分辨率
(5)我国似大地水准面按范围和精度，分为国家似 大地水准面、省级似大地水准面和城市似大地水准 面。各级似大地水准面的精度和分辨率应不低于表 1-7的规定。
似大地水准面精化方法研究
实证分析. 实证分析 已知数据
非洲苏丹国家的205个GPS高程测 个 非洲苏丹国家的 高程测 量成果，且对这205个点均进行了 量成果，且对这 个点均进行了 二等水准测量
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实证分析. 实证分析 选取学习样本以及检验样本
遵循以下原则： 遵循以下原则： 首先以3倍中误差（ ）为范围探测粗差，经整理剔除10个粗差点 个粗差点， 首先以 倍中误差（3σ）为范围探测粗差，经整理剔除 个粗差点， 倍中误差 其点号分别是123、124、147、148、149、136、151、153、161、 其点号分别是 、 、 、 、 、 、 、 、 、 162。 。 （1）建立测区方格网，选择均匀分布在区域周边方格内的点，以控制变 ）建立测区方格网，选择均匀分布在区域周边方格内的点， 量法选择相互靠近而不好选择的点。 量法选择相互靠近而不好选择的点。 （2）不是选择的点越多精度就越高，要剔除对高程精度贡献很小的点。 ）不是选择的点越多精度就越高，要剔除对高程精度贡献很小的点。 最终确定出77个学习样本和 个检验样本。 最终确定出 个学习样本和118个检验样本。 个学习样本和 个检验样本
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实证分析
参数试算.改变平滑因子参数 参数试算 改变平滑因子参数 建议值为0.5-0.9 建议值为
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实证分析
参数试算.控制误差和迭代级数 参数试算 控制误差和迭代级数 学习误差E（推荐值为 学习误差 （推荐值为0.01-0.09）表示收敛条件，分级迭代级数 ）表示收敛条件，分级迭代级数1018级 分别对应的是 级 分别对应的是5E,4.5E,4E,3.5E,3E,2.5E,2E,1.5E,E。学习精度 。 要求越高，收敛时间越长。初步推断，学习精度要求越高， 要求越高，收敛时间越长。初步推断，学习精度要求越高，模型精度 也越高，学习精度要求越低，模型精度也越差。 也越高，学习精度要求越低，模型精度也越差。
区域似大地水准面精化方法在测量中的技术路线及应用
区域似大地水准面精化方法在测量中的技术路线及应用摘要：区域似大地水准面精化方法能为测量工作提供技术支撑，具有科技、经济和社会应用价值。
在实际的测量工作中，利用GPS测量代替一部分的水准测量，使区域似大地水准面的精度及其分辨率提高，推进数字化区域建设进程。
本文就区域似大地水准面精化方法的原理和技术要点进行分析，阐述此方法在测量工作中的应用和实施。
关键词：区域似大地水准面精化方法；测量工作；GPS测量一、区域似大地水准面精化方法技术原理大地水准面是假设地球表面由完全静止的海水所包围的曲面。
正高是沿重力方向地面上任意一点到大地水准面的距离，在位差理论中，正高的算法是用沿水准路线的位差比重力平均值。
由于重力平均值无法准确得出，所以较难求解出正高值。
为了解决这个问题，用地面点的正常重力值替换重力平均值，而对于水准路线上的重力使用实测重力值。
高程起算面由于重力值的改变发生变化，此时的测量的大地水准面应为似大地水准面，是经过理论处理的大地水准面。
海洋上的似大地水准面与大地水准面相一致，但根据原理，陆地上的似大地水准面就有所不同。
沿重力方向，地面点与似大地水准面之间的距离为正常高，所以似大地水准面作为正常高的起算面，而这样的高程系统为正常高系统。
正常高系统是我国的法定高程系统。
定义一个参考椭球面作为大地高的起算面，当参考椭球面的设定不同时，所计算出的大地高也不同。
大地水准面差距（N）是参考椭球面到大地水准面的距离，而参考椭球面到似大地水准面的距离为高程异常（ξ）。
所以地面点的大地高（H）等于其正高加上大地水准面差距，或者等于正常高加上高程异常。
已知任意地面点的大地高和高程异常，就可以求出其正常高。
精化似大地水准面的基础就建立在采用GPS定位，测出大地高，精确确定区域内的高程异常，就能转准确得出区域的正常高。
二、区域似大地水准面精化方法在测量中的技术路线常用来区域似大地水准面精化的方法，就是根据莫洛坚斯基理论，结合重力测量资料、地形数据，利用高阶次的重力场模型以及移去恢复技术，将区域重力似大地水准面计算出来。
似大地水准面精化方法研究与精度分析
关键 词 似 大地 水 准 面精 化 几何 法 重 力法 精 度
中图分类 号 ：Ｐ ２ ． ２４ １ 文献标 识码 ：Ｂ
和 ） 。
随 着 Ｇ Ｓ 连 续 运 行 参 考 站 系 统 （ ｏ ｔ ｕｕ Ｐ Ｃ ｎｉ ｏｓ ｎ Ｏ ｅａ ｏ ｅ ｒｎｅＳａ ｏ ｓ 写 为 Ｃ Ｒ ） ｐ ｒ ｉｎＲ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ 缩 ｔ ｅ ｔｎ Ｏ Ｓ 的广 泛建 立 与应 用 ， 络 实 时 动 态 差 分 （ ｅ ｏｋ Ｒ ａ ｉ 网 Ｎ ｔ ｒ ｅｌ ｍｅ ｗ Ｔ
有 物理 意义 的几 何 高 ， 不是 我 们 常 用 的具 有 物 理 意 义
的正常高 ， 需要 采 用 似大 地 水 准 面模 型进 行 转 换 。只
有具 备 了相 应 级 别 的 似 大 地 水 准 面 模 型 ， 可 以 将 才 Ｇ Ｓ大地 高转直 接 换成 相 应 精 度 的 正 常高 ， Ｐ 以代 替 劳
几 何和物 理意 义上 的 三维 定 位 测 量 ， 足 大 比例 尺 地 满 形 图测绘 、 工放样 、 施 市政 工 程 、 外 像 控 等 测量 项 目 航
的 需 要
格 网几何似 大地 水准 面 。
Ｎ ＝Ｈ —ｈ 或 ＝Ｈ —ｈ （） １
重力法 又称 为 间接 法 ， 是 根据 一 种 或 多种 重 力 它
大地水 准面精 化 的几何 法 又 称 为 直接 法 ， 是 根 它
据 一种 几何关 系直接测 定两 点之 间 的大地水 准面 高程 差 ， 一点 的大地 水准 面相 对于参 考椭球 面 的高程 ， 或 主 要 包 括天文 水准 、 星测 高 和 Ｇ Ｓ水 准 。天文 大 地 卫 Ｐ 法 需要 知道测 点 的天文 大地 垂线 偏差 ， 度较 低 ， 国 精 我
似大地水准面精化
似大地水准面精化水准面精化大地高是指以参考椭球面作为高程基准面的高程系统，是地面点沿法线到参考椭球面的距离。
正高是地面点沿重力线到大地水准面的距离。
正常高是指从一地面点沿过此点的正常重力线到似大地水准面的距离。
似大地水准面精华的目的就是为了求得高程异常，以实现大地高和正常高的相互换算。
大地水准面：也称为重力等位面，它既是一个几何面，又是一个物理面，相当于地球完全静止的海水所包围的一个曲面。
物体沿该面运动时，重力不做功（如水在这个面上是不会流动的）。
大地水准面是描述地球形状的一个重要物理参考面，也是海拔高程系统的起算面。
大地水准面的确定是通过确定它与参考椭球面的间距--大地水准面差距（对于似大地水准面而言，则称为高程异常）来实现的。
似大地水准面：似大地水准面严格说不是水准面，但接近于水准面，只是用于计算的辅助面。
它与大地水准面不完全吻合，差值为正常高与正高之差。
但在海洋面上时，似大地水准面与大地水准面重合。
精确求定大地水准面差距，则是对大地水准面的精化。
精确求定高程异常，则是对似大地水准面的精化。
我国采用的是正常高系统，正常高的起算面是似大地水准面。
因此，我国主要是对似大地水准面的精化，也就是按一定的分辨率精确求定高程异常值。
精化大地水准面对于测绘工作有重要意义：首先，大地水准面或似大地水准面是获取地理空间信息的高程基准面。
其次，GPS（全球定位系统）技术结合高精度高分辨率大地水准面模型，可以取代传统的水淮测量方法测定正高或正常高，真正实现GPS技术对几何和物理意义上的三维定位功能。
再次，在现今GPS 定位时代，精化区域性大地水准面和建立新一代传统的国家或区域性高程控制网同等重要，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。
近年来，我国经济发达地区及中、小城市，在地形图测绘方面，对厘米级似大地水准面的需求十分迫切。
高精度的似大地水准面结合GPS定位技术所获得的三维坐标中的大地高分离求解正常高，可以改变传统高程测量作业模式，满足1：1万、1：5000甚至更大比例尺测图的迫切需要，加快数字中国、数字区域、数字城市等的建设，不但节约大量人力物力，产生巨大的经济效益，而且具有特别重要的科学意义和社会效益。
简析似大地水准面精化
简析似大地水准面精化由于地球是个不规则的球体，地面起伏不平，采用常规水准测量和重力测量等常规方式，进行地表变形周期观测，任务量繁重，困难大，所以建立研究区域的似大地水准面精化模型尤为重要，。
本文通过对一定区域内似大地水准面建立的模型和解算概述，说明该技术的有效性和可行性。
一、似大地水准面的概念和作用大地水准面既是几何面又是物理面，就好比于地球让静止不动的海水所包围的一个曲面。
是正常高的起算面，也称为重力等位面。
根据位差理论，H正高=W∕Gm 其中Gm是重力平均值，W是该点沿水准路线所测得的位差。
由于Gm不能准确的求出，所以正高解算的时候有困难。
所以，大多采用待定点的正常重力值Rm替换沿重力线到大地水准面的重力平均值Gm。
水准路线上重力采用实测重力值。
因此，重力值的改变相当于高程起算面发生了变化，即不再是大地水准面，而成为似大地水准面。
在海洋上，似大地水准面同大地水准面一致，但陆地上就有差别了，是正常高的起算面，也就是说沿重力线到似大地水准面的距离称为正常高。
定义的高程系统是正常高系统，目前我国采用的法定高程系统是正常高系统。
精确求定大地水准面的差距N，则是对大地水准面的精化，精确求定高程异常ξ，则是对似大地水准面的精化。
国内采用正常高系统，对似大地水准面精化就是按一定的分辨率求定高程异常值。
随着GPS技术的发展，在测量中的应用日渐成熟，成为了似大地水准面精化的首选手段，利用GPS定位技术可以直接求出单位的的坐标和大地高，只要在一个区域内精确确定高程异常ξ，就可以得到正常高，颠覆了以前传统测量用水准测量得到正常高的技术。
这是目前精化似大地水准面的特殊和魅力之处。
二、精化似大地水准面的方法几何法重力学法几何与重力学联合法三、精化似大地水准面的设计1 设计原则，与国建测绘基准结合，规划和建设地方基础测绘控制网，利用已有数据，与全国似大地水准面精化一致。
2 水准点边长确定3 水准点大地高测定精度（误差来源，仪器误差，GPS测量时候的误差，水准测量时候的误差，重力测量时候的误差，DEM的误差）四、外业观测及数据处理GPS各等级的观测按照GPS控制网观测进行，水准观测按GB/T 12897-2006，GB/T 12898-2009相关规定执行。
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浅谈似大地水准面精化的方法
摘要：大地水准面或似大地水准面是获取地理空间信息的高程基准面,在高精度、高分辨率(似)大地水准面模型的支持下,利用GPS技术可以直接测定正高或正常高,从而取代传统复杂的水准测量方法,使得平面控制网和高程控制网分离的传统大地测量模式成为历史。
因此,精化大地水准面是一个国家或地区建立现代高程基准的主要任务之一。
关键词：似大地水准面；精化
Abstract: the geoid or like the geoid is geographic space information for the elevation datum, in high precision, high resolution (like) the geoid model, with the support of using GPS technology can be determined directly ZhengGao or normal high, can replace the traditional complex level measurement method, and makes the plane control nets and elevation control network of traditional land measurement separation mode become history. Therefore, refining geoid face is a country or region to establish a modern elevation is one of the main tasks of the benchmark.
Keywords: like the geoid; Refine the
1、大地水准面的概念
大地水准面是指与全球平均海平面（或静止海水面）相重合的水准面。
大地水准面是描述地球形状的一个重要物理参考面，也是海拔高程系统的起算面。
由静止海水面并向大陆延伸所形成的不规则的封闭曲面。
它是重力等位面，即物体沿该面运动时，重力不做功。
2、似大地水准面的概念
从地面点沿正常重力线量取正常高所得端点构成的封闭曲面。
似大地水准面严格说不是水准面，但接近于水准面，只是用于计算的辅助面。
它与大地水准面不完全吻合，差值为正常高与正高之差。
但在海洋面上时，似大地水准面与大地水准面重合。
3、为什么进行似大地水准面精化
精确求定区域大地水准面是大地测量学的一项重要科学目标，也是一个极具实用价值的工程任务。
厘米级似大地水准面是现代测绘，尤其是空间技术和信息化服务所必需的基本数据。
结合高精度C级GPS网建立似大地水准面，不仅可
以建立与国家大地测量坐标相一致的精确的区域大地测量平面控制框架，而且可以快速地获取地面点的高程，将极大地改善传统高程测量作业模式，可以取代传统的四等水淮测量方法测定正高或正常高，真正实现GPS技术对几何和物理意义上的三维定位功能。
4、似大地水准面精化的方法
4.1资料收集与分析
收集测区内的一二三等水准及重力资料。
周边地区的加密重力测量资料及测区范围内的30”×30” DEM与2.5’×2.5’格网平均高程资料，作为似大地水准面精化的已知数据。
4.2基准的选取，包括空间基准、高程基准、重力基准。
4.3进行GPS点/水准点/重力点联测布网
1)在区域布设的所有GPS基准点、水准线路等，必须进行统一的平差数据处理，做到基准一致、精度均匀可靠。
2)GPS点布设尽量重合已有的国家控制点和地方控制点，有利于求取国家坐标系与地方坐标系间转换关系
3)区域内所有GPS CORS基准站都联测一、二等精密水准。
4) 在区域布设的B级GPS基准点，并联测二、三等精密水准。
6) 充分利用已有的重力资料，GPS与水准点重合，平均4到5公里布设一个点重力点布设规则：在重力资料不足的地方，按照平均1平方公里布设一个重力点原则实施。
4.4外业数据采集：对已布设的水准点和重力点进行外业测量，经平差后上交内业。
4.5大地水准面的计算
1) 地面重力观测值的归算
2) 推估内插形成格网地形均衡异常
3) 利用DTM恢复格网平均空间重力异常
4) 移去位模型重力异常生成残差空间异常和残差法耶异常
5) 计算格网残差重力大地水准面高与残差高程异常
6) 由位模型值恢复重力大地水准面高和高程异常
重力似大地水准面与GPS水准似大地水准面的符合
4.6似大地水准面精化的检核
内符合精度
利用GPS/水准点成果同最终确定的似大地水准面的残差值作检验。
分别使用WDM94模型、EGM96模型，计算残差的最大值、平均差值、中误差。
1) 外符合精度
采用空点法完成对似大地水准面外符合精度的检验。
该方法为：按分区对各区内的GPS/水准点均匀空出一部分点，用其余的点和重力（似）大地水准面所确定的纠正后的似大地水准面来推估所空出点的正常高（推估值）。
由于推估值与直接水准测得的正常高完全独立，用其差值可衡量外符合精度。
分别使用WDM94模型、EGM96模型，计算外检验不符值的最大值、平均差值、中误差。
中误差代表似大地水准面精度。
此外也可新布水准线路，通过GPS观测得到新布水准点的大地高，再利用似大地水准面精化软件求取测点的正常高，将该值与直接水准成果进行比较即可反映该点的外符合精度。
5、似大地水准面精化应用
似大地水准面精化，将为该地区的基础测绘、数字中国地理空间基础框架、区域沉降监测、环境预报与防灾减灾、国防建设、海洋科学、气象预报、地学研究、交通、水利、电力等多学科研究与应用提供必要的测绘服务，具有重大的科学意义。
近年来，我国经济发达地区及中、小城市，在地形图测绘方面，对厘米级似大地水准面的需求十分迫切。
高精度的似大地水准面结合GPS定位技术所获得的三维坐标中的大地高分离求解正常高，可以改变传统高程测量作业模式，满足1：1万、1：5000甚至更大比例尺测图的迫切需要，加快数字中国、数字区域、数字城市等的建设，不但节约大量人力物力，产生巨大的经济效益，而且具有特别重要的科学意义和社会效益。
[1] .刘大杰,施一民.全球定位系统(GPS)的原理与数据处理. 同济大学出版社
[2] .区域大地水准面精化的作用。
中国测绘报2005.9.。