[发明专利]一种高程系统基准面确定方法及系统

说明书

本发明公开了一种高程系统基准面确定方法及系统。该方法包括：获取地面离散重力点数据和地形数据；计算地面平均格网重力异常值；计算地形压缩对地面重力数据的直接影响、地形压缩对地面重力数据的次要间接影响、地形压缩对高程异常数据的间接影响以及地形压缩对大地水准面高的间接影响；依据地球重力场模型计算模型重力异常值、模型高程异常值和模型大地水准面高；计算剩余边界面重力异常值；采用Stokes积分方法，得到剩余高程异常值和剩余大地水准面高；确定似大地水准面和大地水准面。本发明能够提高大地水准面、似大地水准面的解算精度。

技术领域

本发明涉及物理大地测量技术领域，特别是涉及一种高程系统基准面确定方法及系统。

背景技术

大地水准面与似大地水准面分别是正高与正常高高程系统的基准面。由于正高不能精确求得，我国通常采用正常高高程系统。将大地水准面精度、似大地水准面精度提高到厘米级水平，能够为数字地图、经济建设、战场环境建设等提供精确的高程基准保障，具有重要的理论与实际意义。

传统的地形数据的获取是通过效率低且劳动强度大的水准测量实现，测得的高程为正高或正常高，在地形复杂区域水准测量难度大、精度低。由于将大地边值问题输出的大地水准面高或高程异常与全球定位系统(Global Positioning System，GPS)测得的大地高相结合，可得到正高或正常高，因此，全球导航卫星系统(Global Navigation SatelliteSystem，GNSS)与大地水准面模型或似大地水准面模型相结合的测高模式完全有可能逐步取代传统繁重的水准测量，进而产生巨大的经济和社会效益。大地测量领域的边值问题是用数学物理方法来解算大地水准面或似大地水准面。大地水准面或似大地水准面精度的提高，一方面需要提高使用的数据的精度和质量，另一方面需要不断优化边值问题的理论方法。

自从Stokes按球近似得出Stokes公式以来，大地测量边值问题的理论方法得到了迅猛的发展。目前，基于Stokes-Helmert理论确定大地水准面和似大地水准面已经成为一种主流方法，我国最新的重力似大地水准面模型CNGG2011就是基于Stokes-Helmert方法实现的，这是我国首次将Stokes-Helmert方法应用于全国似大地水准面构建中。由于Stokes-Helmert理论方法目前还不是很成熟，各国使用的具体解算方法也不尽相同，如美国USGG2009模型构建过程使用了球谐延拓方法，加拿大CGG2010模型构建时以Helmert化的地球重力场模型作为参考模型等。现有的基于Stokes-Helmert边值理论构建的大地水准面、似大地水准面的解算精度仍然有待提高。

发明内容

基于此，有必要提供一种高程系统基准面确定方法及系统，以提高大地水准面、似大地水准面的解算精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种高程系统基准面确定方法，包括：

获取地面离散重力点数据和地形数据；

将所述地面离散重力点数据格网化，得到地面平均格网重力异常值；

依据所述地形数据计算地形压缩对地面重力数据的直接影响、地形压缩对地面重力数据的次要间接影响、地形压缩对高程异常数据的间接影响以及地形压缩对大地水准面高的间接影响；

依据地球重力场模型计算模型重力异常值、模型高程异常值和模型大地水准面高；

依据所述地面平均格网重力异常值、所述模型重力异常值、所述地形压缩对地面重力数据的直接影响以及所述地形压缩对地面重力数据的次要间接影响，得到剩余边界面重力异常值；

对所述剩余边界面重力异常值进行Stokes积分，分别得到剩余高程异常值和剩余大地水准面高；