基于EGM2008模型的吉林省似大地水准面精化

论文摘要

似大地水准面是正常高系统的基准面,获得地面点正常高的传统方法是水准测量。为克服水准测量工作量大且效率低的缺点,结合GPS测量和似大地水准面模型获取正常高的方法被广泛应用。GNSS定位技术能够快速获得高精度的大地高,所以获取高精度似大地水准面模型在GPS高程测量中具有重要意义。本文基于EGM2008全球重力场模型,以吉林省为例,研究了大地水准面精化原理和算法,并且基于Matlab平台,编写了大地水准面精化的代码。主要内容包括地面重力数据的预处理,基于二维快速傅里叶变换的空间改正、层间改正、地形改正、均衡改正、数据粗差探测及重力数据格网化方法。使用SRTM高程数据和地面实测重力数据,并根据Stokes理论和移去恢复技术计算了吉林省重力大地水准面。采用二次曲面拟合消除似大地水准面的系统误差,得到了吉林省地区高精度似大地水准面模型。使用吉林省内63个B级一等GPS水准点验证,根据误差极值、误差区间和标准差三个指标分析了精化后似大地水准面模型整体精度。依据吉林省地形复杂程度和海拔高度不同,评定了平原、山区和高山区的大地水准面模型精度,分析了各区域系统误差特性。精化后吉林省大地水准面模型误差区间为0.182m,标准差为±0.043m,原始EGM2008模型在吉林省误差区间为0.329m,标准差为±0.063m,精化后的模型显著改善了EGM2008模型的精度。平原、山区和高山区由于地形差异且重力数据分布不均,导致三个区域精化效果存在明显差异,可根据各个区域系统误差的差异性分别进行似大地水准面精化,以达到更优的结果。吉林省为例的似大地水准面精化结果验证了移去恢复技术的有效性,精化后大地水准面模型结合吉林省CORS系统,可广泛代替常规水准测量方法。利用移去恢复法精化似大地水准面的效果与GPS高程和地面重力数据密切相关,提高两种数据的精度和分辨率能够有效改善似大地水准面模型的精度。基于EGM2008模型精化大地水准面主要目的是提高模型精度和分辨率,精化过程中选择的重力场模型直接影响精化效果,故更高精度的模型如EGM2020的使用,会进一步提升精化效果。地形复杂程度是影响重力归算的主要因素,选定合适的积分半径有利于提高计算精度和计算效率。针对小区域似大地水准面精化,可通过提高GPS水准数据的分辨率和残差拟合方法提高模型精度和分辨率。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景
•   1.2 研究意义
•   1.3 国内外研究现状
•     1.3.1 国外研究现状
•     1.3.2 国内研究现状
•   1.4 研究内容、研究方法及技术路线
•     1.4.1 研究内容
•     1.4.2 研究方法
•     1.4.3 技术路线
• 第2章 大地水准面精化原理
•   2.1 重力场模型的获取
•   2.2 二维快速傅里叶变换
•   2.3 重力数据的预处理
•     2.3.1 地面重力异常计算
•     2.3.2 空间改正
•     2.3.3 层间改正
•     2.3.4 地形改正
•     2.3.5 均衡改正
•     2.3.6 数据粗差探测
•   2.4 数据格网化方法
•     2.4.1 移动拟合法
•     2.4.2 多面函数法
•     2.4.3 Shepard内插法
•   2.5 重力大地水准面的确定
•     2.5.1 Stokes理论
•     2.5.2 移去恢复法
•   2.6 插值拟合方法
•     2.6.1 二次曲面拟合
•     2.6.2 双线性插值
•     2.6.3 三次样条插值
•     2.6.4 反距离加权插值
• 第3章 研究区概况与计算方法
•   3.1 研究区概况及数据
•   3.2 结合2D-FFT计算吉林省重力大地水准面
•     3.2.1 EGM2008 重力场模型和SRTM高程数据
•     3.2.2 结合2D-FFT的吉林省重力归算
•     3.2.3 积分半径的确定
•     3.2.4 移去恢复法计算重力大地水准面
•   3.3 吉林省似大地水准面的计算
• 第4章 结果与分析
•   4.1 重力大地水准面计算结果
•   4.2 EGM2008 重力场模型精度分析
•   4.3 精化后似大地水准面模型精度分析
•   4.4 吉林省小区域精度分析
• 第5章 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
• 参考文献
• 作者简介及科研成果
•   作者简介
•   科研成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 段兴博

导师: 吴琼

关键词: 移去恢复法,似大地水准面精化,重力场模型,理论,吉林省

来源: 吉林大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 自然地理学和测绘学

单位: 吉林大学

分类号: P228.4;P223.0

总页数: 53

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