【摘 要】
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数字高程基准模型是现代测量定位的参考框架,同时也是研究相关地球科学的重要基础数据。因此,构建高分辨率高精度的区域数字高程基准模型具有非常重要的科研意义和工程实践意
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数字高程基准模型是现代测量定位的参考框架,同时也是研究相关地球科学的重要基础数据。因此,构建高分辨率高精度的区域数字高程基准模型具有非常重要的科研意义和工程实践意义。本文主要采用现有的免费数据源,结合重力场模型法、“移去-恢复”法、GNSS/水准法以及组合法等,研究区域数字高程基准模型的确定理论、确定方法及其应用。采用的数据源主要包括：EGM2008和EIGEN-6C3stat等超高阶地球重力场模型；SRTMV4.1, SRTM30_PLUS、DTM2006.0和RET2012等高分辨率数字地形模型；DTU13重力异常数据以及区域GNSS/水准数据等。获得的主要成果如下：(1)采用3种方案构建分辨率为1’×1’的华南重力(似)大地水准面(20°N～30°N, 109°E～120°E)和华东重力(似)大地水准面(28°N～38°N,113°E-123°E)。方案1仅采用地球重力场模型,方案2除采用地球重力场模型外,还采用数字地形模型作地形改正,方案3综合采用了地球重力场模型、数字地形模型和格网重力异常数据。经检核,华南重力(似)大地水准面的标准差：在广东最优为8.4cm,在A区最优为9.7cm,在雪峰山测段最优为4.6cm,在湄洲岛测区最优为2.9cm；华东重力(似)大地水准面的标准差：在B市最优为3.3cm,在杭州湾测区最优为2.6cm。(2)基于华南和华东重力(似)大地水准面,利用收集到较多GNSS/水准数据的A区和B市区域作进一步精化,采用6种拟合模型对重力(似)大地水准面进行校正,获得了华南A区约4万km2的GNSS似大地水准面和华东B市约1千km2的GNSS似大地水准面。经检核,A区GNSS似大地水准面的外符合均方根最优为5.5cm,B市GNSS似大地水准面的外符合均方根最优为2.2cm。(3)结合组合法,将华南重力似大地水准面用于长大隧道群的高程传递研究。实验结果表明：将拟合高程与水准实测高程进行比较,得标准差最优为0.7cm;将拟合高差与水准实测高差进行比较,得标准差最优为0.8cm。100%的测段能完全替代四等和三等水准测量,65%的测段能满足二等水准测量要求。研究成果对于利用GNSS技术实现长距离高程传递具有较好的参考价值。(4)结合现有程序,本文独立研制了用于区域大地水准面确定的G软件。该软件能综合利用地球重力场模型、数字地形模型、格网重力异常数据以及GNSS/水准数据,依照重力场模型法、“移去-恢复”法、GNSS/水准法和组合法等进行区域大地水准面的确定。在地球重力场模型相关泛函的计算中,该软件采用扩程算法计算高阶缔合勒让德函数,能在10800阶次内对任何纬度进行精确计算而不产生数值溢出问题。本文的研究成果并未采用我国任何实测陆地重力数据,可为无实测陆地重力数据区域的(似)大地水准面确定提供一定的参考。而且,随着空间对地探测技术的不断发展,由空间探测技术所获得的重力场信息正逐步完善,这将更有利于本文方法的推广。
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