要了解大範圍航測高程出現誤差較大的原因,就需要對大地測量高程系統有一定的了解,本篇文章簡單介紹大地測量中的高程系統, 希望對您解決這一問題有所幫助。
橢球面、大地水準面、似大地水準面的區別:大地高系統是以橢球面為基準面的高程系統,某點的大地高是該點到通過該點的參考橢球的法線與參考橢球面的交點的距離。大地高也稱為橢球高,大地高一般用符號H表示。大地高是一個純幾何量,不具有物理意義。GPS測的為大地高。
正高系統是以大地水準面(平均海水面)為基準的高程系統。某點的正高時該點到通過該點的鉛垂線與大地水準面的交點間的距離,正高用符號Hg表示。
正常高系統是以似大地水準面為基準的高程系統。某點的正常高是該點到通過該點的鉛垂線與似大地水準面的交點間的距離,正常高用符號Hγ表示。水準儀測得的為正常高。
H=Hg+hg(大地水準面差距)H=Hγ+ζ(高程異常)
從這裡可以看到:大地高=正常高+高程異常。高程異常值可以通過重力場模型確定。
EGM96和EGM2008都重力場模型,都提供了全球高程異常值,但是使用的數據、方法、最高完全階數不同,因此二者精度上相差很大,如下圖列舉了二者在典型地區的高程異常值的差異。利用重力場模型可以實現大地高與水準高的轉換(部分地區如沿海地區精度可以達到釐米級)。
1985國家高程基準
我國常用的高程基準 1985國家高程基準,是正常高,下面我們來簡單介紹一下1985國家高程基準,介紹自網絡節選,原文請點擊左下角原文閱讀。
1976年7月,國家測繪總局在哈爾濱召開了全國有關部門參加的座談會。會上研究和確定了新的國家一等水準網布設方案, 同時提出在「1956年黃海高程系」基礎上重新確定我國高程基準。根據任務分工,重新確定我國高程基準的任務由中國人民解放軍總參謀部第二測繪大隊作為主要承辦單位。總參謀部第二測繪大隊領取任務後,立即將任務下達給一隊工程師湯恩祥、黃彥福二人,10年來,又陸陸續續加入不少力量,黃彥福工程師八十年代隨夫人轉業廣州國土局任法規處處長,只有湯恩祥工程師(後晉升高級工程師)堅持到最後。湯恩祥、黃彥福二人領取任務後,立即馬不停蹄地在北京、大連、天津等地拜師選將,招賢納才,經過3個多月的奔波調研,參照許多單位和專家推薦,決定與青島海洋大學陳宗鏞教授合作,完成重新確定我國高程基準的研究任務。
歷時10年,陳宗鏞和湯恩祥等率領150餘名專家、測繪部隊軍官士兵,踏遍祖國萬裏海疆,不僅精確測量了青島的八個驗潮站,還從丹東步行,沿海岸線50米一測,一直測到廣西與越南交界處的白龍尾,所測得的數據資料能裝幾節火車皮!全面系統地收集、整理、分析了42個驗潮站累計1000多站年的觀測資料。經過聯測,首次獲得了20245個固定水準點的精確高程值。最後,測量組以19年為一個周期,用包括後來被稱為「陳宗鏞公式」等在內的5種公式得出了海平面所在位置,確定了觀象山「水準原點」,實際海拔為72.260米。
1986年9月30日,在北京召開的國家鑑定會上,專家們一致認為,「1985年國家高程基準比1956年黃海平均海面穩定精確,科學實用(據說,這次研究發現1956年黃海平均海面有300多處原始資料有誤)。國家一等水準網的布設規模和實際精度均達國際水平」,並被正式命名為「1985國家高程基準」。
結論
通過以上介紹應該可以對大地高、正常高、高程異常、1985國家高程基準有一個簡單的認識。我們在航測的過程中,GPS記錄的高程為大地高,實際空三輸出的高程一般為85高,雖然不能簡單的等同於85高=大地高-高程異常(在沿海地區精度可達釐米級),但是大體上我們可以理解清楚一個事實。高程異常不是常數值,在大範圍內85高於大地高不能簡單的理解為兩個平行平面,因此在大範圍航測時要考慮高程異常對航測高程精度的影響。這也有可能是我們在大範圍航測時高程精度不好的一個很主要原因。
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