高程基准的构建及地理因素影响分析

发布时间：2020-05-25 05:29

【摘要】：统一全球高程基准是大地测量学重要的研究目标,特别是全球导航卫星系统与高精度重力场模型的发展,使统一全球高程基准成为可能。在构建高程基准时会受到构建方法和外部环境的影响而导致国家或区域之间的高程基准存在差异。本文在构建区域高程基准的基础上,研究不同地理因素对高程基准的影响,以便在选择不同区域时决定是否需要顾及某种地理因素的影响,为统一高程基准提供一种参考技术与思路。本文首先介绍了高程基准的研究背景与意义,阐述了构建高程基准的理论与方法,对统一高程基准的方法与影响因素做了介绍;其次对比分析了现有的超高阶重力场模型之间的差异;采用虚拟球谐方法构建实验区域的大地水准面,分析了该方法在高原、盆地、平原以及丘陵的适用性;最后从不同的地形模型中提取位模型系数,计算分析不同地理因素对不同区域的影响。本文研究内容如下:(1)以EGM2008模型为参考,对比分析了现有超高阶模型在全球和中国范围与EGM2008模型之间的差异。结果表明,三个超高阶模型与EGM2008模型相比都存在一定的差值,且都存在明显的极大值与极小值,SGG-UGM-1模型较其他两个模型与EGM2008模型之间的差值较小。(2)在球冠谐模型的基础上,采用虚拟球谐方法构建区域大地水准面。通过大地水准面精细结构信息计算了四个区域的虚拟边界带宽度,并采用虚拟球谐方法对现有数据与模拟数据进行实验分析。结果表明四川盆地和青藏高原地区的过渡带宽度较小;采用虚拟球谐方法构建区域大地水准面的误差可以达到mm级,突破了传统球冠谐模型最高阶次的限制问题,在理论上可以无限逼近区域大地水准面。(3)对比分析不同地理因素对高程基准的影响。选取高原、丘陵、平原、盆地以及冰原地区,通过模型直接或间接的计算地理因素对不同区域的影响。结果表明,基岩的影响值最大;在青藏高原以及北冰洋时,地形的影响位居第二;在东南丘陵、东北平原以及四川盆地时位居第三,此时水对高程基准的影响位于第二;冰川只在格陵兰岛区域的影响显著,在我国大部分地区的影响可以忽略不计。
【图文】：

大地水准面,全球,模型计算,高程基准

图 2.1 SGG-UGM-1 模型计算的全球大地水准面Fig. 2.1 Global geoid calculated by the SGG-UGM-1 model2.2.2 大地测量边值问题方法在大地测量中，地球重力场的研究可归结为解算大地测量边值问题。大地测量边值问题是物理大地测量学的主要理论支柱，是研究地球重力场的理论基础，也是局部重力场逼近的基本理论。本文在 2.1.2 章节中对大地边值中经典的 Stokes 理论和Moledenshy 理论进行了详细的论述。通过大地边值问题能够获取高程基准之间的位差或垂直偏差，是高程基准统一的通用方法。由 Sjoberg 等人将第三边值问题与验潮站的地心坐标、大地水准面高以及局部高程基准上的高程值相结合，推导了相邻高程基准的严密数学模型。如前文所述，Stokes 理论和 Molodensky 理论都是基于第三边值问题，其目的是要确定全球统一的高程基准。

重力场模型,大地水准面,全球

东华理工大学硕士学位论文超高阶重力场模型应用分析1 超高阶重力场模型的应用为分析超高阶重力场模型在全球和中国范围计算大地水准面的精度。本章2008 模型作为参考模型，，对比分析 EIGEN-6C4 模型、GECO 模型-UGM-1 模型在全球和中国的大地水准面与其差异，其原因主要是 EGM2全球范围内的精度较高。由表3.2可知，EGM2008模型在美国的标准差为±国的标准差为±20cm。图 3.1 和图 3.2 是采用 EGM2008 模型计算的全球和地水准面。
【学位授予单位】：东华理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P224

【参考文献】