現(xiàn)代大地測量學(xué)讀數(shù)報(bào)告

精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)1.引言近十多年來,GPS以其精度高、速度快、自動(dòng)化程度高、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)廣泛用于大地測量、精密工程測量、地殼和建筑物形變監(jiān)測、石油勘探、資源調(diào)查、城市測量,并開始用于交通運(yùn)輸、軍事、海洋、航道、航測遙感、通訊、氣象等領(lǐng)域。GPS的出現(xiàn)對(duì)許多常規(guī)測量技術(shù)產(chǎn)生了極大沖擊,對(duì)幾何水準(zhǔn)也不例外。在不一定必須要正常高的許多場合,GPS高程可以單獨(dú)完成工程和科學(xué)任務(wù),如地面沉降監(jiān)測、水面運(yùn)輸監(jiān)控、防災(zāi)與地震監(jiān)測等。其次,通過似大地水準(zhǔn)面(高程異常)的確定,GPS測量的大地高可以轉(zhuǎn)換成正常高,從而代替水準(zhǔn)測量。然而,水準(zhǔn)測量野外工作繁重,且容易引入人為誤差和系統(tǒng)誤差;水準(zhǔn)測量基于視線測量,導(dǎo)線測量;而GPS測量基于超視線測量,是點(diǎn)測量。相對(duì)傳統(tǒng)的幾何水準(zhǔn),GPS高程測量不僅可節(jié)省經(jīng)費(fèi),而且更重要的是高效率和實(shí)時(shí)性。GPS測量的大地高通過似大地水準(zhǔn)面得到正常高,是高程測量方法的創(chuàng)新。GPS水準(zhǔn)測量是指GPS測量的大地高,借助似大地水準(zhǔn)面轉(zhuǎn)換為正常高;所謂用GPS水準(zhǔn)測量代替幾何水準(zhǔn),并不是說完全不要水準(zhǔn),特別是精密水準(zhǔn),而是說它可以作為幾何水準(zhǔn)的替代,滿足一定精度范圍的應(yīng)用需求。隨著測繪科學(xué)技術(shù)及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,區(qū)域大地水準(zhǔn)面的研究將向確定分米級(jí)、厘米級(jí)精度和高分辨率大地水準(zhǔn)面的方向發(fā)展。這是由于大地測量應(yīng)用本身將迫切需要確定垂直分量(例如大地高和海拔高)方面長期存在的弱點(diǎn),也是由于空間定位GPS技術(shù)、大地測量學(xué)和地球物理等諸多地學(xué)問題研究對(duì)重力場信息的需要。研究和確定大地水準(zhǔn)面,不僅對(duì)大地測量學(xué)、地球物理學(xué)、石油地質(zhì)勘探、地殼形變、地震學(xué)和空間科學(xué)具有重要的科學(xué)意義,而且對(duì)目前日益廣泛用于測繪行業(yè)中由GPS水準(zhǔn)法去精確獲得。正高的研究具有重要的實(shí)用價(jià)值。2.GPS水準(zhǔn)模型在一定的區(qū)域中,當(dāng)測區(qū)中有一部分點(diǎn)(已測點(diǎn))已用GPS定位技術(shù)求得其大地高及用常規(guī)水準(zhǔn)測量的方法求得其正常高,則計(jì)算出這些已測點(diǎn)的高程異常。若測區(qū)中已測點(diǎn)的數(shù)量足夠多且分布較為均勻,就可根據(jù)測區(qū)內(nèi)這些已測點(diǎn)上的高程異常值構(gòu)造某種區(qū)面來逼近似大地水準(zhǔn)面,進(jìn)而推算出測區(qū)中未進(jìn)行水準(zhǔn)聯(lián)測的GPS點(diǎn)的高程異常,再反求出這些未測點(diǎn)的正常高,此即“幾何法”GPS水準(zhǔn),其主要方法有:多項(xiàng)式法,多面函數(shù)法,BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法,其他方法如:移動(dòng)曲面擬合法,樣條插值法等。2.1多面函數(shù)法Hardy教授提出的多面函數(shù)法的基本思想是:任何不規(guī)則連續(xù)曲面總可以用K個(gè)規(guī)則曲面的疊加來逼近。根據(jù)這一思想,高程異常函數(shù)可表示為 式中為待定系數(shù);為核函數(shù);未測點(diǎn)坐標(biāo),為已測點(diǎn)坐標(biāo)。核函數(shù)一般可取式中稱為平滑因子,為了得到較好的逼近效果,應(yīng)作一定的試算后確定,一般可取作零;b為一可供選擇的非零實(shí)數(shù),一般取1/2,即核函數(shù)為正雙曲形。2.3BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及算法人的大腦是自然界所造就的最高級(jí)產(chǎn)物。人的思維是由人腦來完成的,思維是人類智能的集中體現(xiàn)。人的思維主要概括為邏輯思維和形象思維兩種。以規(guī)則為基礎(chǔ)的知識(shí)系統(tǒng)可被認(rèn)為是致力于模擬人的邏輯思維,而人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)則被認(rèn)為是探索人的形象思維,前者由左腦主管,后者則由右腦主管。人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)是生理學(xué)上的真實(shí)人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和功能,以及若干基本特性的某種理論抽象、簡化和模擬而構(gòu)成的一種信息處理系統(tǒng)。從系統(tǒng)觀點(diǎn)看,人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)是由大量神經(jīng)元通過極其豐富和完善的聯(lián)接而構(gòu)成的自適應(yīng)非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。據(jù)現(xiàn)在的了解,大腦的學(xué)習(xí)過程就是神經(jīng)元之間連接強(qiáng)度隨外部激勵(lì)信息做自適應(yīng)變化的過程,大腦處理信息的結(jié)果確由神經(jīng)元的狀態(tài)表現(xiàn)出來。顯然,神經(jīng)元是信息處理系統(tǒng)的最小單元(即神經(jīng)細(xì)胞)是由細(xì)胞體、樹突、軸突和突觸四部分組成。每個(gè)細(xì)胞都有一個(gè)細(xì)胞核在進(jìn)行著呼吸和新陳代謝等許多生化過程。神經(jīng)元的樹突較短,支很多,是信息的輸入端。軸突較長,是信息的輸出端。突觸是一個(gè)神經(jīng)元與一個(gè)神經(jīng)元相聯(lián)系的特殊結(jié)構(gòu)部位。樹突和軸突一一對(duì)接,從而靠突觸把眾多神經(jīng)元連成一個(gè)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)。各神經(jīng)元之間的連接強(qiáng)度和極性可以有所不同,且都可進(jìn)行調(diào)整,因此,人腦才可以有存儲(chǔ)信息的功能。2.3.1人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型用于模擬人腦神經(jīng)元活動(dòng)的過程,其中包括對(duì)信息的加工、處理、存貯和搜索等過程,它具有如下基本特點(diǎn):1.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有分布式存貯信息和容錯(cuò)性的特點(diǎn)。它存貯信息的方式與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)的思維方式是不同的,一個(gè)信息不是存在一個(gè)地方,而是分布在不同的位置。網(wǎng)絡(luò)的某一部分也不只存貯一個(gè)信息,它的信息是分布式存貯的。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是用大量神經(jīng)元之間的聯(lián)結(jié)及對(duì)各聯(lián)結(jié)權(quán)值的分布來表示特定的信息。因此,這種分布式存貯方式即使當(dāng)局部網(wǎng)絡(luò)受損時(shí),仍具有能夠恢復(fù)原來信息的優(yōu)點(diǎn)。2.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)信息的處理及推理的過程具有并行的特點(diǎn)。每個(gè)神經(jīng)元都可根據(jù)接收到的信息作獨(dú)立的運(yùn)算和處理,然后將結(jié)果傳輸出去,這體現(xiàn)了一種并行處理。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)于一個(gè)特定的輸入模式,通過前向計(jì)算產(chǎn)生一個(gè)輸出模式,各個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)代表的邏輯概念被同時(shí)計(jì)算出來。在輸出模式中,通過輸出節(jié)點(diǎn)的比較和本身信號(hào)的強(qiáng)弱而得到特定的解,同時(shí)排除其余的解。這體現(xiàn)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并行推理的特點(diǎn)。3.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)信息的處理具有自組織、自學(xué)習(xí)的特點(diǎn)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中各神經(jīng)元之間的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度用權(quán)值大小來表示,這種權(quán)值可以事先定出,也可以為適應(yīng)周圍環(huán)境而不斷地變化,這種過程稱為神經(jīng)元的學(xué)習(xí)過程。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所具有的自學(xué)習(xí)過程模擬了人的形象思維方法,這是與傳統(tǒng)符號(hào)邏輯完全不同的一種非邏輯非語言的方法。4.神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)是大量神經(jīng)元的集體行為,并不是各單元行為的簡單相加,而表現(xiàn)出一般復(fù)雜非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的特性。如不可預(yù)測性、不可逆性、有各種類型的吸引子和出現(xiàn)混沌現(xiàn)象等。5.神經(jīng)元可以處理一些環(huán)境信息十分復(fù)雜、知識(shí)背景不清楚和推理規(guī)則不明確的問題。例如語音識(shí)別、手寫體識(shí)別、醫(yī)學(xué)診斷以及市場估計(jì)等,都是具有復(fù)雜非線性和不確定性對(duì)象的控制，總之,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是以對(duì)信息的分布式存貯和并行處理為基礎(chǔ),它具有自組織、自學(xué)習(xí)的功能,在許多方面更接近人對(duì)信息的處理方法,它具有模擬人的形象思維的能力,反映了人腦功能的若干基本特性,但它并不是人腦的逼真描述,而只是它的某種抽象、簡化和模擬。2.3.2BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的原理BP網(wǎng)絡(luò)是一種誤差反向傳播的多層前饋網(wǎng)絡(luò)。由輸入層、輸出層和一層或多層隱含層組成,各層之間無反饋連接,各層內(nèi)神經(jīng)元之間無任何連接,僅相臨層神經(jīng)元之間有連接。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)又稱為誤差反向傳播多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),是目前研究最多也是應(yīng)用最廣泛的一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。常規(guī)多項(xiàng)式擬合方法和多面函數(shù)擬合方法對(duì)于似大地水準(zhǔn)面做了某種人為的假設(shè),可能出現(xiàn)人為的誤差,而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出都是一種高度非線性映射關(guān)系,理論上沒有進(jìn)行假設(shè),能減少模型誤差,因而對(duì)于提高精度具有一定的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。這種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型包括輸入層節(jié)點(diǎn)、輸出層節(jié)點(diǎn)和隱含層節(jié)點(diǎn)(隱含層可以是1層或多層);每層上的神經(jīng)元稱為節(jié)點(diǎn)或單元,并且只和與該層緊鄰的下一層的各節(jié)點(diǎn)連接,每層內(nèi)各節(jié)點(diǎn)之間無連接,節(jié)點(diǎn)的激活函數(shù)通常選取標(biāo)準(zhǔn)sigmoid型函數(shù)式中，x為輸入向量。2.4其他方法介紹2.4.1移動(dòng)曲面擬合法移動(dòng)曲面擬合法是以每一待定點(diǎn)為中心,定義一個(gè)局部函數(shù)去擬合周圍的數(shù)據(jù)點(diǎn)。逐點(diǎn)內(nèi)插法十分靈活,一般情況下精度較高,計(jì)算方法簡單又不需很大的計(jì)算機(jī)內(nèi)存,但計(jì)算速度可能比其他方法慢,其過程如下:對(duì)每一個(gè)待定點(diǎn),從數(shù)據(jù)點(diǎn)中檢索初對(duì)應(yīng)該點(diǎn)的幾個(gè)相鄰數(shù)據(jù)點(diǎn),并將坐標(biāo)原點(diǎn)移至該待定點(diǎn)：為了選取鄰近的數(shù)據(jù)點(diǎn),以待定點(diǎn)P為圓心,以R為半徑作圓,凡落在圓內(nèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)即被選用。所選擇的點(diǎn)數(shù)根據(jù)所采用的局部擬合函數(shù)來確定,在二次曲面內(nèi)插時(shí),要求選用的數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù)n>6。當(dāng)數(shù)據(jù)點(diǎn)到待定點(diǎn)的距離小于R時(shí)，時(shí),該點(diǎn)即被選用。若選擇的點(diǎn)數(shù)不夠時(shí),則應(yīng)增大半徑R,直至數(shù)據(jù)點(diǎn)的個(gè)數(shù)n滿足要求。2.4.2曲面樣條函數(shù)曲面樣條函數(shù)插值與距離平方倒數(shù)、趨勢面方法等插值算法相比,曲面樣條函數(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)就用于曲面樣條函數(shù)擬合的原始數(shù)據(jù)點(diǎn)而言,它們不必按規(guī)則排列這是采用曲面樣條函數(shù)的主要原因之一,因?yàn)镚PS點(diǎn)都是離散分布的采取自然邊界條件而不需邊界導(dǎo)數(shù)的信息,就可以得到任意階可微的光滑曲面擬合后的光滑曲面通過每個(gè)己知原始數(shù)據(jù)點(diǎn)用于曲面擬合的原始數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)小于等于3即可,在數(shù)值分析中,這種插值過程可具體使用線性(linear)插值、三次樣條(spline)插值、立方(cubic)插值等方法,在曲線插值法中最常用的是線性插值法,它是估計(jì)兩個(gè)主干點(diǎn)之間數(shù)值的最簡單、最易實(shí)現(xiàn)的方法,但采用線性插值法會(huì)有以下缺點(diǎn):一是使得曲線不能顯示連接主干點(diǎn)間的凸?fàn)罨【€;二是使得從曲線導(dǎo)出遠(yuǎn)期曲線時(shí)會(huì)形成人為的“尖頭”，因此,通常采用樣條法來構(gòu)造曲線.樣條法是用一平滑曲線來對(duì)各主干點(diǎn)進(jìn)行擬合的方法.它是通過構(gòu)造多項(xiàng)式(一個(gè)或一組不同階多項(xiàng)式)來形成一條把所有主干點(diǎn)連接起來的平滑曲線.一般常常選擇三次曲線(根據(jù)三次插值樣條函數(shù)所得的曲線)進(jìn)行擬合。從以上理論分析可知,三次活動(dòng)曲線具有優(yōu)良的數(shù)學(xué)特征,而且用三次曲線去擬合時(shí),其結(jié)果要比線性插值估計(jì)更接近于工程實(shí)際情況.三次曲線法又可分為三次樣條插值法和立方插值法。2.4.3有限元法為了解算一個(gè)函數(shù),有時(shí)需把它分成許多適當(dāng)大小的“單元”,在每一單元中用一個(gè)簡單的函數(shù),例如多項(xiàng)式來近似的代表它。對(duì)于曲面,也可以用大量的有限面積單元來趨近它,這就是有限元法。3.顧及重力場模型的水準(zhǔn)面擬合方法3.1地面重力數(shù)據(jù)的歸算重力歸算就是將地球調(diào)整以后的影響計(jì)算出來,在重力觀測值中加以改正。stokes邊值問題,就是以大地水準(zhǔn)面為邊界面的第三邊值問題,他要求大地水準(zhǔn)面外部沒有質(zhì)量,且已知大地水準(zhǔn)面上的重力。在Stokes邊值問題中的重力歸算是指將地面上的重力觀測值歸算到大地水準(zhǔn)面上,算出大地水準(zhǔn)面上的重力,并且做適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量調(diào)整,滿足stokes方法的要求;而Molodensky理論卻無須對(duì)地面重力進(jìn)行歸算。所謂重力異常,他有兩種,分別是混合重力異常和純重力異常,在Molodensky方法和Stokes方法中分別用的是:地面重力觀測值與地形表面相應(yīng)點(diǎn)上的正常重力(由平均橢球上的正常重力歸算到地形表面而得)之差,大地水準(zhǔn)面上的重力(由地面上重力觀測值歸算到大地水準(zhǔn)面而得)與平均橢球體上相應(yīng)點(diǎn)的正常重力之差,都屬于混合重力。Molodensky方法和Stokes方法有很多類同之處,他也是根據(jù)擾動(dòng)位來解算所有的有關(guān)數(shù)據(jù),但是根本區(qū)別在于這種方法是利用地面上的重力異常去解算地面上的擾動(dòng)位,而不是利用大地水準(zhǔn)面上的擾動(dòng)位,這就避免了重力歸算的困難。為了確定沒有重力數(shù)據(jù)區(qū)域的重力異常,通常用內(nèi)插的方法確定。我們需要的是空間重力異常,由于空間異常受地形引起的高頻變化部分影響很大,直接利用空間重力異常進(jìn)行內(nèi)插,結(jié)果的精度不會(huì)很高,因此,將這種高頻影響去掉,得到變化平緩的另一種重力異常進(jìn)行內(nèi)插,然后,在內(nèi)插點(diǎn)或區(qū)域加上高頻影響,使其恢復(fù)成空間重力異常。3.2重力法目前,區(qū)域大地水準(zhǔn)面的確定就是通過Stokes問題和Moledensky問題,利用重力異常值解算邊值問題。在Stokes的計(jì)算公式中,地球表面任何地方的重力值都需要知道,這是不可能的,因此,用世界公認(rèn)的移去一恢復(fù)技術(shù)來解決Stokes積分,以格網(wǎng)重力異常值、重模型和格網(wǎng)地形數(shù)據(jù)為輸入數(shù)據(jù)重力異常、大地水準(zhǔn)面高分解為長、中、短波三部分組成,長波成分是重力場模型,短波成分是由地形質(zhì)量引起的,這兩部分可用數(shù)學(xué)方式計(jì)算,得到殘余重力異常,中波成分用該區(qū)域殘余重力異常代入Stokes積分式計(jì)算。最后,通過恢復(fù)長、中、短波獲得大地高成分。Stokes積分可以用FFT或FHT技術(shù)解決。移去一恢復(fù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)就在于僅利用小區(qū)域的重力數(shù)據(jù)(Torge1991)。大地水準(zhǔn)面的高度的準(zhǔn)確性取決于以下三個(gè)部分:長波的誤差主要由球諧函數(shù)系數(shù)(重力場模型)引起;中波的誤差取決于數(shù)據(jù)覆蓋密度和地方重力數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性;短波則是數(shù)字地圖的間隔大小和地形模型。顯而易見,其主要誤差來自于重力模型誤差,而其他兩項(xiàng)可以通過密集重力測量、水準(zhǔn)測量和適當(dāng)?shù)牡匦螖?shù)據(jù)使其最小化.事實(shí)上,重力大地水準(zhǔn)面的準(zhǔn)確性總是用GPS水準(zhǔn)來估計(jì)比較。對(duì)于重力場曲面積分,FFT技術(shù)是很強(qiáng)大的,而且經(jīng)常用于物理大地測量。應(yīng)用FFT技術(shù)確定大地水準(zhǔn)面的相關(guān)內(nèi)容是stokes和Moledensky數(shù)據(jù)排列積分、地形改正積分。下面是關(guān)于測里邊值問題和解決方法:大地水準(zhǔn)面的高度的準(zhǔn)確性取決于以下三個(gè)部分:長波的誤差主要由球諧函數(shù)系數(shù)(重力場模型)引起;中波的誤差取決于數(shù)據(jù)涵蓋密度和地方重力數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性;短波則是數(shù)字地圖的間隔大小和地形模型。顯而易見,其主要誤差來自于重力模型誤差,而其他兩項(xiàng)可以通過密集重力測量、水準(zhǔn)測量和適當(dāng)?shù)牡匦螖?shù)據(jù)使其最小化。事實(shí)上,重力大地的水準(zhǔn)面的準(zhǔn)確性總是用GPS水準(zhǔn)來估計(jì)比較。對(duì)于重力場曲面積分,FFT技術(shù)是很強(qiáng)大的,而且經(jīng)常用于物理大地測量。應(yīng)用FFT技術(shù)確定大地水準(zhǔn)面的相關(guān)內(nèi)容是stokes和Moledensky數(shù)據(jù)排列積分、地形改正積分。3.2.1Stokes理論如果已知一個(gè)水準(zhǔn)面的形狀s,S面上的w0(或它所包含的質(zhì)量M)以及旋轉(zhuǎn)角速度,則可根據(jù)這些數(shù)據(jù)單值地求得水準(zhǔn)面上及其外部空間任一點(diǎn)的重力位和重力,這就是著名的Stokes定理。將StokeS定理應(yīng)用于大地水準(zhǔn)面S時(shí),S是未知的,但所有質(zhì)量都包含在S內(nèi)部,此時(shí)要解的是Stokes問題,即己知S面上的重力及重力位,且離心力己知,要求確定大地水準(zhǔn)面的形狀及其外部重力位。由于大地水準(zhǔn)面外部沒有質(zhì)量,所以大地水準(zhǔn)面外空間的擾動(dòng)位滿足拉普拉斯微分方程式,且在無窮遠(yuǎn)處正則。在球近似條件下,邊值條件可表示為式中,r為球面向徑,R是地球平均半徑;為大地水準(zhǔn)面上的重力異常,它是大地水準(zhǔn)面上一點(diǎn)的重力值與正常橢球面上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的正常重力值之差,可通過重力測量和重力歸算求得。斯托克司的解算方法是在假設(shè)條件下的,即:大地水準(zhǔn)面為近似球體面,球面上各處的重力異常都知道,而且大地水準(zhǔn)面外無質(zhì)量存在。事實(shí)上,要知道大地水準(zhǔn)面上各處的重力異常是不可能的,那么積分式經(jīng)常用于小區(qū)域和區(qū)域外的全球模型的估計(jì);另一方面,大地水準(zhǔn)面上的地形質(zhì)量密度也不知道,因此還必須估計(jì)密度模型。3.2.2Moledensky理論和似大地水準(zhǔn)面在Stokes理論中,存在兩個(gè)必要條件:1、大地水準(zhǔn)面外部不存在質(zhì)量,所有質(zhì)量必須全部被水準(zhǔn)面所包圍著;2、重力異常值相應(yīng)于大地水準(zhǔn)面上。這在實(shí)際應(yīng)用中一般是不能得到滿足的。對(duì)于人類有實(shí)用價(jià)值的大地水準(zhǔn)面外部仍然殘留著地形質(zhì)量,而人們通過測量工作所能夠收集到的重力數(shù)據(jù)在地球自然表面上。因此,人們必須對(duì)大地水準(zhǔn)面外部的質(zhì)量進(jìn)行調(diào)整一去除或者壓縮,而對(duì)地表面上的重力數(shù)據(jù),則按照一定的方法歸算到大地水準(zhǔn)面上,求得大地水準(zhǔn)面上的重力異常值?？紤]到地形質(zhì)量調(diào)整和重力異常歸算后對(duì)實(shí)際大地水準(zhǔn)面形狀的改變,在Stokes公式中所用的一般是空間重力異常或者均衡重力異常,以減小所謂的“間接影響'。1945年,Molodensky提出了全新的地球形狀理論,回避了地殼密度,從大地測量數(shù)據(jù)出發(fā)來求定地球的物理表面,將這些數(shù)據(jù)直接歸算到橢球面上處理,不必以大地水準(zhǔn)面作為過渡。3.2.3其他方法介紹Stokes方法和Molodensky方法主要是從純理論上來討論大地水準(zhǔn)面的求解問題,是實(shí)際重力測量的理論依據(jù)。地面重力測量仍然是獲取高精度高分辨率重力數(shù)據(jù)的手段之一,但是它所能夠測得的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足全球范圍的需要,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們發(fā)展了多種重力測量方法天文重力水準(zhǔn):20世紀(jì)90年代以前,主要利用天文重力水準(zhǔn)的方法來推算程異常差的。實(shí)踐表明,如果天文點(diǎn)距小于100km,且在適當(dāng)?shù)胤秶鷥?nèi)有一定精度和密度的重力資料保證的話,其段差精度可以達(dá)到±0.2m左右,所推求的大地水準(zhǔn)面差距精度達(dá)到±0.5m(楊震岱,1992)。實(shí)際上天文重力水準(zhǔn)方法的計(jì)算很簡單,先計(jì)算出兩個(gè)點(diǎn)的高程異常差,然后結(jié)合重力數(shù)據(jù)在選定的區(qū)域采用stokes公式進(jìn)行積分,然后進(jìn)行擬合內(nèi)插或者外推大地水準(zhǔn)面差距即可。空間重力測量:用空間技術(shù)進(jìn)行重力場測量的理論和技術(shù)一空間重力測量學(xué)的發(fā)展是大地重力學(xué)進(jìn)入21世紀(jì)的一個(gè)標(biāo)志(陳俊勇,2000)。經(jīng)過30年的準(zhǔn)備工作,當(dāng)前空間重力測量的理論和技術(shù)主要表現(xiàn)在3個(gè)方面,即:高軌衛(wèi)星跟蹤低軌衛(wèi)星技術(shù);低軌衛(wèi)星跟蹤低軌衛(wèi)星技術(shù);衛(wèi)星重力梯度測定技術(shù),前二者則統(tǒng)稱衛(wèi)星跟蹤衛(wèi)星技術(shù)(SST)。歐洲空間局(ESA)陸續(xù)發(fā)射了3顆包括有求定地球重力場能力的衛(wèi)星,即CHAMP,GRACE和GOCE。GRACE和CHAMP主要依靠SST技術(shù)推算重力場的中波、長波部分,GOCE利用SGG和SST技術(shù)來測定高分辨率地球重力場。SGG對(duì)地球重力場的中、短波部分比較敏感,而SST則對(duì)中、長波部分比較敏感,因此GOCE所提供的地球重力場的分辨率達(dá)100km(相應(yīng)250階次),精度達(dá)到幾個(gè)毫伽。這3顆星所提供的地球重力場信息是空間重力測量在精度和分辨率方的一個(gè)重大進(jìn)展,而且它還能提供重力場長波隨時(shí)間變化信息。航空重力測量:航空重力測量是在區(qū)域范圍內(nèi)獲取高精度高分辨率重力場信息的有效技術(shù)手段,其研究可追溯到20世紀(jì)50年代末,但受當(dāng)時(shí)測定載體速度和加速度的精度限制,阻礙了該技術(shù)的進(jìn)一步研究和應(yīng)用。直到20世紀(jì)80年代中期,雷達(dá)測高技術(shù)和高穩(wěn)定度平臺(tái)(如阻尼平臺(tái)系統(tǒng))的發(fā)展及應(yīng)用,使得航空重力測量技術(shù)重新得到發(fā)展,并取得初步結(jié)果。4.誤差分析4.1GPS水準(zhǔn)的誤差來源及改進(jìn)辦法4.1.1GPS水準(zhǔn)的誤差來源GPS高程轉(zhuǎn)換常用到的三個(gè)量為GPS所測的相對(duì)于參考橢球的大地高、幾何水準(zhǔn)所測的相對(duì)于似大地水準(zhǔn)面的正常高,以及通過重力測量等手段所得的地球重力場模型。所以考慮GPS水準(zhǔn)的誤差源,就得分別考慮影響大地高、正常高、地球重力場模型精度的因素以及它們的綜合作用。影響GPS所測大地高精度的主要因素應(yīng)該是GPS的測量模式。而在實(shí)際的運(yùn)用中,就應(yīng)該考慮精度要求、外部條件、經(jīng)費(fèi)等多種因素來選擇相應(yīng)的GPS觀測方法。觀測模式的精度是GPS測量各種誤差的總體反映。測量的誤差主要來源于GPS衛(wèi)星、衛(wèi)星信號(hào)的傳播過程和地面接收站等,各種誤差對(duì)觀測基線的距離影響,如果我們針對(duì)GPS測高這個(gè)方面來考慮,就應(yīng)特別注意以下幾個(gè)因素的影響,垂直精度因子、衛(wèi)星星歷、基線長度、大氣層、多路徑、天線高的量取等。4.1.2GPS水準(zhǔn)誤差的改進(jìn)辦法從理論研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可知,提高GPS水準(zhǔn)的精度,應(yīng)注意以下幾個(gè)方面:(l)提高大地高測定的精度大地高測定的精度是影響GPS水準(zhǔn)精度的主要因素之一。因此,要提高GPS水準(zhǔn)的精度,必須有效地提高大地高測定的精度,