[发明专利]一种区域数字高程基准模型计算方法

说明书

本发明涉及一种区域数字高程基准模型计算方法，属于电子信息领域，顾及1985国家高程基准与全球高程基准之间垂直偏差的基础上，联合GOCE‑Dir5全球重力场模型和EGM08全球重力场模型，采用顾及椭球差异的计算方法，构建统一到CGCS2000椭球的区域数字高程基准模型的计算方法。优点在于，针对北斗导航系统的参考椭球是CGCS2000椭球，综合考虑椭球差异、垂直偏差等带来的影响，构建适应我国高程系统的区域数字高程基准模型，精度能提高精度能提高40%至60%。

技术领域

本发明涉及一种区域数字高程基准模型计算方法，属于电子信息领域。

背景技术

北斗导航终端是北斗导航系统服务于国民经济建设的重要载体，经过十几年的市场培育，用户目标与需求已逐步明确，应用市场已经启动，现在正逐步进入商业化应用的快速发展时期。目前，利用GNSS位置定位技术，导航终端实现了水平位置的实时获取，但测定的高程却是大地高。缺陷在于卫星导航应用市场所需的是海拔高程，即正常高而非大地高。因此若需要获取测点的高精度三维坐标，包括大地纬度、大地经度、正常高，必须联合进行GNSS测量和水准测量。因此亟需建立全球性或国家性的大地水准面模型，用大地水准面模型值代替传统的水准测量值，实现传统测量模式至现代化测量模式的转变。

在GrafNav等商用导航数据处理软件中，常用EGM2008大地水准面模型作为基准来计算海拔高程。但EGM2008大地水准面模型是基于EGM2008重力场模型的参考椭球构建的，而北斗导航系统的参考椭球是CGCS2000椭球，二者的参数不同，如CGCS2000的长半轴是6378137米，而EGM重力场模型的参考椭球是6378136.3米，直接应用EGM2008大地水准面模型到北斗导航终端中将会带来参考椭球不一致引起的误差；EGM2008重力场模型仅仅采用了少量的卫星重力数据，在中长波部分的精度不如基于多年卫星重力数据构建的GOCE重力场模型。我国的海拔高以1985黄海高程基准作为起算面，与全球性的大地水准面模型存在近30厘米的系统偏差。因此，在北斗导航终端高精度海拔高程的获取中，需要综合考虑椭球差异、垂直偏差等带来的影响，构建适应我国高程系统的区域数字高程基准模型。

发明内容

本发明的目的在于提供一种区域数字高程基准模型计算方法，从而克服现有技术的不足。

本发明通过以下技术方案实现，顾及1985国家高程基准与全球高程基准之间垂直偏差的基础上，联合GOCE-Dir5全球重力场模型和EGM08全球重力场模型，采用顾及椭球差异的计算方法，构建统一到CGCS2000椭球的区域数字高程基准模型的计算方法。

步骤1，联合GOCE-DIR5和EGM2008计算大地水准面，

依据重力场模型计算大地水准面公式为：

式中，分别是计算点的地心向径、余纬和经度，为参考椭球长半径，为万有引力常数和地球总质量的乘积，是n阶m次完全规格化位系数，为缔合Legendre函数，是最高阶数；

步骤2，顾及椭球差异将大地水准面统一到CGCS2000椭球，

考虑到不同组织发布的重力场模型对应的参考椭球参数不一致，因此将重力场位系数统一到CGCS2000椭球，

具体计算公式为：

式中，分别是重力场模型对应的引力常数、长半轴和位系数，分别是CGCS2000参考椭球对应的参数；

步骤3，顾及垂直偏差构建区域数字高程基准模型，

用GPS/水准实测点作为检核标准，EGM2008重力场模型计算的大地水准面在全球的精度为13厘米，利用GOCE-DIR5模型改进EGM2008重力场模型的长波分量，精度能提高40%至60%。