【摘要】：數(shù)字高程基準(zhǔn)模型是現(xiàn)代測(cè)量定位的參考框架,同時(shí)也是研究相關(guān)地球科學(xué)的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。因此,構(gòu)建高分辨率高精度的區(qū)域數(shù)字高程基準(zhǔn)模型具有非常重要的科研意義和工程實(shí)踐意義。本文主要采用現(xiàn)有的免費(fèi)數(shù)據(jù)源,結(jié)合重力場(chǎng)模型法、“移去-恢復(fù)”法、GNSS/水準(zhǔn)法以及組合法等,研究區(qū)域數(shù)字高程基準(zhǔn)模型的確定理論、確定方法及其應(yīng)用。采用的數(shù)據(jù)源主要包括：EGM2008和EIGEN-6C3stat等超高階地球重力場(chǎng)模型；SRTMV4.1, SRTM30_PLUS、DTM2006.0和RET2012等高分辨率數(shù)字地形模型；DTU13重力異常數(shù)據(jù)以及區(qū)域GNSS/水準(zhǔn)數(shù)據(jù)等。獲得的主要成果如下：(1)采用3種方案構(gòu)建分辨率為1’×1’的華南重力(似)大地水準(zhǔn)面(20°N～30°N, 109°E～120°E)和華東重力(似)大地水準(zhǔn)面(28°N～38°N,113°E-123°E)。方案1僅采用地球重力場(chǎng)模型,方案2除采用地球重力場(chǎng)模型外,還采用數(shù)字地形模型作地形改正,方案3綜合采用了地球重力場(chǎng)模型、數(shù)字地形模型和格網(wǎng)重力異常數(shù)據(jù)。經(jīng)檢核,華南重力(似)大地水準(zhǔn)面的標(biāo)準(zhǔn)差：在廣東最優(yōu)為8.4cm,在A區(qū)最優(yōu)為9.7cm,在雪峰山測(cè)段最優(yōu)為4.6cm,在湄洲島測(cè)區(qū)最優(yōu)為2.9cm；華東重力(似)大地水準(zhǔn)面的標(biāo)準(zhǔn)差：在B市最優(yōu)為3.3cm,在杭州灣測(cè)區(qū)最優(yōu)為2.6cm。(2)基于華南和華東重力(似)大地水準(zhǔn)面,利用收集到較多GNSS/水準(zhǔn)數(shù)據(jù)的A區(qū)和B市區(qū)域作進(jìn)一步精化,采用6種擬合模型對(duì)重力(似)大地水準(zhǔn)面進(jìn)行校正,獲得了華南A區(qū)約4萬(wàn)km2的GNSS似大地水準(zhǔn)面和華東B市約1千km2的GNSS似大地水準(zhǔn)面。經(jīng)檢核,A區(qū)GNSS似大地水準(zhǔn)面的外符合均方根最優(yōu)為5.5cm,B市GNSS似大地水準(zhǔn)面的外符合均方根最優(yōu)為2.2cm。(3)結(jié)合組合法,將華南重力似大地水準(zhǔn)面用于長(zhǎng)大隧道群的高程傳遞研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：將擬合高程與水準(zhǔn)實(shí)測(cè)高程進(jìn)行比較,得標(biāo)準(zhǔn)差最優(yōu)為0.7cm;將擬合高差與水準(zhǔn)實(shí)測(cè)高差進(jìn)行比較,得標(biāo)準(zhǔn)差最優(yōu)為0.8cm。100%的測(cè)段能完全替代四等和三等水準(zhǔn)測(cè)量,65%的測(cè)段能滿足二等水準(zhǔn)測(cè)量要求。研究成果對(duì)于利用GNSS技術(shù)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離高程傳遞具有較好的參考價(jià)值。(4)結(jié)合現(xiàn)有程序,本文獨(dú)立研制了用于區(qū)域大地水準(zhǔn)面確定的G軟件。該軟件能綜合利用地球重力場(chǎng)模型、數(shù)字地形模型、格網(wǎng)重力異常數(shù)據(jù)以及GNSS/水準(zhǔn)數(shù)據(jù),依照重力場(chǎng)模型法、“移去-恢復(fù)”法、GNSS/水準(zhǔn)法和組合法等進(jìn)行區(qū)域大地水準(zhǔn)面的確定。在地球重力場(chǎng)模型相關(guān)泛函的計(jì)算中,該軟件采用擴(kuò)程算法計(jì)算高階締合勒讓德函數(shù),能在10800階次內(nèi)對(duì)任何緯度進(jìn)行精確計(jì)算而不產(chǎn)生數(shù)值溢出問(wèn)題。本文的研究成果并未采用我國(guó)任何實(shí)測(cè)陸地重力數(shù)據(jù),可為無(wú)實(shí)測(cè)陸地重力數(shù)據(jù)區(qū)域的(似)大地水準(zhǔn)面確定提供一定的參考。而且,隨著空間對(duì)地探測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展,由空間探測(cè)技術(shù)所獲得的重力場(chǎng)信息正逐步完善,這將更有利于本文方法的推廣。
[Abstract]:Digital elevation reference model is not only a reference frame for modern surveying and positioning, but also an important basic data for the study of geoscience. Therefore, it is of great significance in scientific research and engineering practice to construct a regional digital elevation reference model with high resolution and high accuracy. In this paper, the determination theory, determination method and application of the regional digital elevation reference model are studied by using the existing free data sources, combined with gravity field model method, "remove-recovery" method, GNSS/ leveling method and combination method, etc. The main data sources used include: EGM2008 and EIGEN-6C3stat, such as ultra-high order gravity field models; SRTMV4.1, SRTM30_PLUS,DTM2006.0 and RET2012, such as high-resolution digital terrain model; DTU13 gravity anomaly data and regional GNSS/ leveling data, and so on. The main results obtained are as follows: (1) three schemes are used to construct the South China gravity (similar) geoid with a resolution of 1'脳 1'(20 擄Nu 30 擄N, 109 擄E ~ (120 擄E) and the East China gravity (like) geoid (28 擄N ~ (38) 擄N ~ (113) 擄E-123 擄E). Scheme 1 uses only the earth gravity field model, scheme 2 uses the earth gravity field model as well as the digital terrain model for terrain correction, and scheme 3 uses the earth gravity field model, the digital terrain model and the grid gravity anomaly data synthetically. After checking, the standard deviation of gravity geoid in South China is as follows: 8.4cm in Guangdong, 9.7 cm in area A, 4.6 cm in Xuefeng Mountain and 2.9 cm in Meizhou Island. The standard deviation of gravity (quasi) geoid in East China is 3.3 cm in B city and 2.6 cm in Hangzhou Bay area. (2) based on the gravity (similar) geoid in South and East China, Using area A and city B which collected more GNSS/ leveling data for further refinement, six fitting models are used to correct the gravity (quasi-) geoid. The GNSS quasi geoid of about 40 km2 in area A of South China and the GNSS quasi geoid of about 1 000 km2 in B city of East China are obtained. After checking, the external coincidence root-mean-square (RMS) of GNSS quasi geoid in area A is 5.5cm ~ (-1) cm ~ (-1) in GNSS quasi geoid of B city. (3) combined combination method. The gravity quasi geoid in South China is used to study the elevation transfer of long tunnel groups. The experimental results show that the optimum standard deviation is 0.7 cm when the fitting height is compared with the measured height. By comparing the fitting height difference with the measured height difference, it is found that the section with the best standard deviation of 0.8 cm. 100% can completely replace the fourth and third grade leveling, and 65% of the measured section can meet the requirements of the second class leveling. The research results have good reference value for using GNSS technology to realize the long distance height transfer. (4) combined with the existing programs, this paper independently developed G software for the determination of regional geoid. The software can make comprehensive use of gravity field model, digital terrain model, grid gravity anomaly data and GNSS/ leveling data, according to gravity field model method, "remove-recover" method. GNSS/ leveling method and combination method are used to determine the regional geoid. In the calculation of the related functional of the Earth's gravity field model, the software uses the extended range algorithm to calculate the higher-order associative Legendre function, which can accurately calculate any latitude within 10800 orders without the problem of numerical overflow. The research results in this paper do not use any measured land gravity data in China, which can provide a certain reference for the determination of (quasi-) geoid in the area without measured land gravity data. In addition, with the development of space-to-earth exploration technology, the gravity field information obtained by space exploration technology is being gradually improved, which will be more conducive to the extension of the method in this paper.
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P208

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本文編號(hào)：2388641