利用EGM2008重力场模型进行GPS高程拟合的精度分析.pdf

利用EGM2008重力场模型进行GPS高程拟合的精度分析 本文简要介绍了最新的超高阶地球重力场模型EGM2008，以及使用重力场模型进行GPS高程拟合的原理，并利用EGM2008模型进行GPS高程拟合，分析了该方法在一定条件下所能达到的水准精度等级。 EGM2008重力场模型是由美国NGA（US National Geospatial-Intelligence Agency）发布的全球超高阶地球重力场模型，该模型的阶次完全至2159（另外球谐系数的阶扩展至2190，次为2159），相当于模型的分辨率约为5km（大约9公里的范围）。该模型采用了GRACE卫星跟踪数据（ITG-GRACE03S位系数信息以及相应的协方差信息）、卫星测高数据和地面重力数据等，该模型无论在精度还是在分辨率方面都取得了巨大的进步。 本文通过对云贵高原某个城市I级GPS控制网利用EGM2008重力场模型SnGPS水准观测数据进行GPS高程拟合的精度分析，探讨应用EGM2008重力场模型在一定条件下进行GPS高程拟合所能达到的水准精度。 GPS高程拟合的基本原理是通过已知点计算拟合系数，求出待定点的高程异常，进而获得待定点的正常高。若测得某点的大地高H，正常高h，则高程异常ΔGps为： ΔGps = H - h 根据Bruns公式，地球表面任意一点P的模型高程异常可以由式（2）获得： ΔGm = (a / R) \* sin(mA) \* Pm(sinrp) 利用EGM2008重力场模型求得重力模型下的高程异常ΔGm，然后通过GPS水准点上的实测高程异常，对重力模型下的高程异常进行拟合纠正和融合，从而获得适配于该区域的GPS水准网的最终似大地水准面模型，进而完成其他待定点正常高的拟合计算。 GPS高程拟合结果外部检核首先对GPS控制网中的绝大多数点联测三等水准，选用其中部分点作为GPS高程拟合的起算点，其他没有参与GPS高程拟合计算的GPS点作为外部检核点，对GPS高程拟合结果进行外部检核。根据GPS水准网的最终似大地水准面模型的高程异常值采用内插的方法，通过公式（1）求得检核点的正常高h插，利用该值按照“GPS高程拟合技术要求”完成GPS高程拟合精度等级分析。 GPS高程拟合技术要求假定三等水准测量值h水 adalah真值，通过外部检核方案，对所得到的GPS高程拟合结果进行精度分析。比较外部检核点正常高较差值Vh，Vh的最大值应满足以下关系： Vh = h插 - h水 ≤ ± 20 mm 检核点vh的均方差值（中误差）m应满足以下关系： m ≤ ± 20 mm 比较外部检核点问内插值高差与三等水准联测值高差间的较差DVh相邻检核点GPS高程内插值两两比较得到高差DH插，与其水准高差DH水应满足以下关系： DVh = DH插 - DH水 ≤ ± 12.4 mm 四等水准： DVh = DH插 - DH水 ≤ ± 20.4 mm k为检核点间基线长度，单位km。 此外，本文还讨论了GPS高程拟合技术要求的其他方面，包括GPS高程拟合结果的精度分析、GPS高程拟合结果的外部检核等。