似大地水准面.doc

大地水准面百科名片百科名片地质学范畴，是指平均海平面通过大陆延伸勾画出的一个连续的封闭曲面大 地水准面包围的球体称为大地球体大地球体的长半轴为 6378.245 公里，短半 轴为 6356.863 公里从大地水准面起算的陆地高度，称为绝对高度或海拔 似大地水准面科技名词定义科技名词定义中文名称： 似大地水准面 英文名称：quasi geoid 定义： 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 应用学科： 测绘学（一级学科）；大地测量学（二级学科） 以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 quasi-geoidquasi-geoid 似似大地水准面大地水准面——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正高与正常高的差值 大小，与点位的高程和地球内部的质量分布有关系，在我国青藏高原等西部高 海拔地区，两者差异最大可达 3 米，在中东部平原地区这种差异约几厘米在 海洋面上时，似大地水准面与大地水准面重合参考椭球参考椭球reference ellipsoid 参考椭球－－形状、大小一定，且经过椭球定位的地球椭球称为参考椭球。

与某个区域如 一个国家大地水准面最为密和的椭球面 参考椭球面是测量计算的基准面，法线是测量计算的基准线我国的大地原点，即椭球定 位做最佳拟合的参考点位于陕西省泾阳县永乐镇 地球是椭球形的在测量学中，过去由于受到技术条件的限制，不能勘测整个地球椭球的 大小，只能用个别国家和局部地区的大地测量资料推求椭球体的元素（长轴半径、扁率等） 这些根据地方数据推算得出的椭球有局限性，只能作为地球形状和大小的参考，故称为参 考椭球 具有一定几何参数，利用某个区域(一个国家或地区)的几何大地测量成果在选定的大地原 点上，以能与此区域的大地水准面最佳吻合为条件、并已进行定位与定向的地球椭球体 是地球具有区域性质的数学模型，仅具有数学性质而不具物理特性它在区域几何大地测 量中，是测量计算的基准面，也是研究大地水准面形状的参考面，具有极其重要的意义大地测量学大地测量学基本原理基本原理三角高程测量的基本原理如图，A、B 为地面上两点，自 A 点观测 B 点的竖直角为 α1.2，S0 为两点间水平距离，i1 为 A 点仪器高，i2 为 B 点觇标高，则 A、B 两点间高差为 h1.2=S0tga1.2+i1－i2 上式是假设地球表面为一平面，观测视线为直线条件推导出来的。

在大地测量中，因边长 较长，必须顾及地球弯曲差和大气垂直折光的影响 为了提高三角高程测量的精度，通常采取对向观测竖直角，推求两点间高差， 大地坐标系大地坐标系[1]是大地测量中以参考椭球面为基准面建立起来的坐标系地面点的位置用大 地经度、大地纬度和大地高度表示大地坐标系的确立包括选择一个椭球、对椭球进行定 位和确定大地起算数据一个形状、大小和定位、定向都已确定的地球椭球叫参考椭球 参考椭球一旦确定，则标志着大地坐标系已经建立大地坐标系亦称为地理坐标系大地 坐标系为右手系 是以地球椭球赤道面和大地起始子午面为起算面并依地球椭球面为参考面而建立的地球椭 球面坐标系它是大地测量的基本坐标系，其大地经度 L、大地纬度 B 和大地高 H 为此坐 标系的 3 个坐标分量它包括地心大地坐标系和参心大地坐标系[2] 其中，对于地心大地坐标系，其地面上一点的大地经度 L 为大地起始子午面与该点所在的 子午面所构成的二面角，由起始子午面起算，向东为正，称为东经（0~180） ，向西为负， 称为西经（0~180） ；大地纬度 B 是经过该点作椭球面的法线与赤道面的夹角，由赤道面起 算，向北为正，称为北纬（0~90） ，向南为负，称为南纬（0~90） ；大地高 H 是地面点沿椭 球的法线到椭球面的距离。

大地坐标系和子午面大地坐标系和子午面直角坐标系直角坐标系的关系的关系 式中，a 为地球椭球的长半轴，e 为地球椭球的第 一偏心率 ，B 为大地纬度 大地坐标系和大地坐标系和空间直角坐标系空间直角坐标系的关系的关系 e'为椭圆的第二偏心率 ，B 为大地纬度，L 为大地经度，a、b 为地球椭球的长、短半轴编辑本段编辑本段大地坐标系大地坐标系我国采用 1975 年在法国召开的国际大地测量与地球物理联合会会议推荐的地球椭球体 椭球面上一点的位置，通常用大地经度和大地纬度来[3]表示，某点的大地经纬度称为该点 的大地坐标如图示，NS 为椭球旋转轴，S 称南极，N 称北极包括旋转轴 NS 的平面称 为子午面，子午面与椭球面的交线称为子午线，也称为经线垂直于旋转轴 NS 的平面与 椭球面的交线称为纬线 地图圆心为椭球中心 O 的平行圈称为赤道 建立大地坐标系，规定以椭球的赤道为基圈，以起始子午线（经过英国格林威治天文台的 子午线）为主圈对于图中椭球面上任一点而言，其大地坐标为： 大地经度 L－－－过 P 点的子午面与起始子午面间的夹角由格林威治子午线起算，向东 为正，向西为负 大地纬度 B－－－在 P 点的子午面上，P 点的法线 PK 与赤道面的夹角。

由赤道起算，向 北为正，向南为负 在大地坐标系中，两点间的方位是用大地方位角来表示 例如 P 点至 R 点的大地方位角 A，就是 P 点的子午面与过 P 点法线及 R 点所作平面间的夹角，由子午面顺时针方向量起大地坐标是大地测量的基本坐标系，它是大地测量计算，地球形状大小研究和大地坐标是大地测量的基本坐标系，它是大地测量计算，地球形状大小研究和 地图编制等的地图编制等的中国似大地水准面中国似大地水准面陈俊勇 李建成 宁津生 晁定波 张燕平 张骥 【【摘要摘要】】：：采用移去 恢复技术 ,利用我国高分辨率 DTM 和重力资料推算我国大陆重力大地水准面 ;然后再和我国 GPS 水准所构成的高程异常控制网拟合 ,推算具有分米级精度 ,1 5′× 1 5′分辨率的我国大陆大地水准面利用全国地壳运动监测网络的 80 余个高精度 GPS水准点进行外部检核 ,检核结果证实和原设计精度完全一致 :即该大陆大地水准面的绝对精度 ,在东经 1 2 0°以东 ,高于± 0 .3m ,在东经 1 2 0°以西 ,北纬 3 6°以北 ,± 0 .4m ,3 6°以南 ,± (0 .4～ 0 .6 )m。

利用卫星测高数据计算垂线偏差 ,反解我国海域大地水准面为了检核 ,由测高垂线偏差反演为重力异常 ,与海上万余点船测重力值进行了外部检核 ;同时将上述反演的重力异常推算大地水准面 ,与直接解得的相应结果进行比较作为内部检核由重力和 GPS 水准数据推算的上述大陆大地水准面 ,和主要由卫星测高数据确定的海洋大地水准面 ,二者之间一般都存在以系统误差为主的拼接差顾及这一现象和结合我国在陆海大地水准面拼接区重力资料稀疏的实际 ,研究提出了扩展拼接技术 ,即在沿海选取部分陆海毗邻的局部地区 ,在这局部地区内 ,陆地用实测平均重力格网数据 ,海洋用测高平均重力格网数据 ,统一推算陆海局部重力大地水准面然后利用这一局部大地水准面的陆【【作者单位作者单位】】： 国家测绘局 武汉大学 武汉大学 武汉大学 国家测绘局 国家测绘局 【【关键词关键词】】： 中国中国 重力重力 大地水准面大地水准面 卫星测高卫星测高 GPS 水准水准 【【基金基金】】：：国家测绘局测绘科技发展基金资助项目 (C95 0 40 1) 【【分类号分类号】】：：P221【【正文快照正文快照】】：： 1 前 言为满足我国经济和国防建设的发展和我国今后的地学研究任务 ,研究和推算出一个高精度、高分辨率 ,完整覆盖我国国土的新一代中国 (似 )大地水准面 (ＣＱＧ2 0 0 0 ) ,以适应 2 1 世纪前期的需求是完全必要的 基 础。

似大地水准面精化似大地水准面精化(2012-09-01 15:02:09) 转载▼ 标签： 似大地水准面精化杂谈分类： 测天绘地 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。

大地高等于正常高与高程异常之和大地高等于正常高与高程异常之和，GPS 测定的是大地高，要求正常高必 须先知高程异常在局部 GPS 网中巳知一些点的高程异常（它由 GPS 水准算得） ，考虑地球重力场模型，利用多面函数拟合法求定其它点的高程异常和正常高区域似大地水准面精化的目的是综合利用重力资料、地形资料、重力场模 型与 GPS/水准成果，采用物理大地测量理论与方法，应用移去-恢复技术确定 区域性精密似大地水准面通过似大地水准面精化，利用 GPS 技术结合高精度 高分辨率似大地水准面模型，已成为高程测量的一种方式似大地水准面分辨率：似大地水准面模型采用的格网尺寸似大地水准面精化方法：似大地水准面精化方法：（1）几何法：如天文水准、卫星测高及 GPS 水准等2）重力法：重力学法（3）组合法：几何与重力联合法目前，陆地局部大地水准面的精化普遍采用组合法，即以 GPS 水准确定的 高精度但分辨率较低的几何大地水准面作为控制，将重力学方法确定的高分辨 率但精度较低的重力大地水准面与之拟合，以达到精化局部大地水准面的目的计算流程：计算流程：重力似大地水准面：先利用重力场模型、数字地形模型和地面重力资料获 得该地区高分辨率剩余重力异常，然后利用移去-恢复技术确定的区域似大地水 准面成为重力似大地水准面，其实质是利用重力观测数据和数字地形模型改进 由地球重力场模型确定的模型似大地水准面。

区域似大地水准面的参考基准：大地坐标系：2000 国家大地坐标系高程基准：1985 国家高程基准重力基准：2000 国家重力基本网似大。