大地水准面和水准面的区别

摘 要

随着科技的进步及城市测量基准的发展，高分辨率、高精度的城市级似大地水准面已成为现代测绘发展，尤其是信息化城市所必需的基本条件。利用GPS定位技术以及现代地球重力场的确定理论和方法，来建立好精度、高分辨率的区域似大地水准面，具有特别重大的科学意义、社会意义和经济效益。

本文首先系统地介绍了GPS水准拟合法在确定似大地水准面中的应用，将常规的几何拟合法分为函数模型法、统计模型法、综合模型法三大类，详细介绍了他们的原理与特点，在此基础上介绍了GPS水准数据结合地球重力场模型和地形改正模型，采用移去一拟合一恢复法精化大地水准面的理论与实施步骤。

文章最后重点研究了以我国新一代似大地水准面CQG2000为平台，结合GPS水准数据精化区域似大地水准面的理论与方法。将其作为一个平台，结合部分高精度GPS水准数据，借鉴移去恢复法原理提高区域(似)大地水准面的计算精度。此外，本文给出了具体思想和计算步骤，并对移去恢复方法的可行性和优越性作了分析和探讨，并研究了GPS水准点个数和间距对精化结果的影响。

关 键 词：似大地水准面； GPS水准； 移去-恢复技术； CQG2000

I

ABSTRACT

With the progress of scie

摘 要

随着科技的进步及城市测量基准的发展，高分辨率、高精度的城市级似大地水准面已成为现代测绘发展，尤其是信息化城市所必需的基本条件。利用GPS定位技术以及现代地球重力场的确定理论和方法，来建立好精度、高分辨率的区域似大地水准面，具有特别重大的科学意义、社会意义和经济效益。

本文首先系统地介绍了GPS水准拟合法在确定似大地水准面中的应用，将常规的几何拟合法分为函数模型法、统计模型法、综合模型法三大类，详细介绍了他们的原理与特点，在此基础上介绍了GPS水准数据结合地球重力场模型和地形改正模型，采用移去一拟合一恢复法精化大地水准面的理论与实施步骤。

文章最后重点研究了以我国新一代似大地水准面CQG2000为平台，结合GPS水准数据精化区域似大地水准面的理论与方法。将其作为一个平台，结合部分高精度GPS水准数据，借鉴移去恢复法原理提高区域(似)大地水准面的计算精度。此外，本文给出了具体思想和计算步骤，并对移去恢复方法的可行性和优越性作了分析和探讨，并研究了GPS水准点个数和间距对精化结果的影响。

关 键 词：似大地水准面； GPS水准； 移去-恢复技术； CQG2000

I

ABSTRACT

With the progress of scie

J08-KC-09-A

水准测量正常水准面不平行改正

1 正常水准面不平行改正的必要性

由于水准面的不平行性，使得两固定点间的高差沿不同的测量路线所测得的结果不一致而产生多值性，为了使点的高程有惟一确定的数值，为了得到精确的水准点间高差，必须进行正常水准面不平行改正。按水准规范要求各等级水准测量结果均需计算正常水准面不平行的改正。 2 正常水准面不平行改正计算公式

计算公式：

?i??AHi(△?i)' （1）

式中：

?i ——为水准测量路线中第i测段的正常水准面不平行改正数；

A ——为常系数，A=1537.1*10-9sin2φ可在常系数表中查得（见表1）；

Hi——为第i测段始末点的近似平均高程，以米为单位；

△?i—— ??2??1， ?1和?2分别为第i测段始末点的纬度，以分为单位，其值可由水准点点

'之记或水准点路线图中查取。

3 正常水准面不平行改正计算操作步骤

很多测绘软件都提供了正常水准面不平行改正的计算功能，在此重点介绍基于Excel的正常水准面不平行的改正计算步骤。

3.1 数据准备

1） 水准点间观测高差：用水准仪进行现场测量，具体要求

运用GPS拟合高程精化区域似大地水准面

摘要：本文通过工作实例，阐明了GPS高程+水准高程拟合法在似大地水准面精化中的应用，通过GPS高程重合点的拟合，建立局部似大地水准面模型，同时指出增加GPS水准数据为似大地水准面精化提供了基础保证。

关键词：似大地水准面精化，高程拟合，高程异常

1引言

高精度似大地水准面的建立，不仅可以建立与地方大地测量坐标相一致的精确的大地平面控制网，而且可以快速地获取地面点的高程，极大地改善传统高程测量作业模式，取代城市四等乃至三等水准测量，使费用高、难度大、周期长的传统水准测量工作量减少到最低程度，满足目前数字基础地理信息采集的迫切需要，应用于大地数据库的建立、4D产品开发等方面，具有特别重要的科学意义。

本文就应用水准联测GPS点建立似大地水准面及通过增加GPS水准联测精化似大地水准面，继而为GPS-RTK快速测定待测点高程提供依据。

2 GPS高程的测定方法

由于采用GPS观测所得到的是大地高，为了确定出正高或正常高，需要有大地水准差距或高程异常数据。获取大地水准面差距或高程异常的方法如下：

从高程异常图或大地水准面差距图分别查出各点的高程异常值ξ或大地水准面差距，然后分别采用下面两式可计算

第一节 水准测量的基本原理

[主选单] [上一节] [下一节] 【主要内容】 一、水准测量基本原理 二、连续中间水准测量 【本节作业】 简述水准测量基本原理。

一、水准测量基本原理

基本原理:利用水准仪(level)提供的水平视线(horizontal sight)，读取竖立于两个点上的水准尺(leveling staff)上的读数，来测定两点间的高差，再根据已知点高程计算待定点高程。

设水准测量的前进方向为A点到B点，则称A点为后视点，其水准尺读书a为后视读

数：称B点为前视点，其水准尺读数b为前视读数；两点间的高差等于“后视读数a”-“前视读数b”。

如果后视读数大于前视读数,则高差为正,表示B点比A点高,如果后视读数小于前视读数,则高差为负,表示B点比A点低。

如果A、B两点相距不远，且高差不大，则安置一次水准仪，就可以测得hAB B点高程计算公式为: 1、高差法： HB=HA+hAB

2、视线高程法：HI=HA+a

水准测量实验报告

一、绪言

水准测量是用水准仪和水准尺测定地面上两点间高差的方法。在地面两点间安置水准仪，观测竖立在两点上的水准标尺，按尺上读数推算两点间的高差。通常由水准原点或任一已知高程点出发，沿选定的水准路线逐站测定各点的高程。由于不同高程的水准面不平行，沿不同路线测得的两点间高差将有差异，所以在整理国家水准测量成果时，须按所采用的正常高系统加以必要的改正，以求得正确的高程，如图1，图2所示。

图1 水准测量原理示意图

我国国家水准测量依精度不同分为一、二、三、四等。一、二等水准测量称为“精密水准测量”，是国家高程控制的全面基础，可为研究地壳形变等提供数据。三、四等水准测量直接为地形测图和各种工程建设提供所必需的高程控制。

1

图2 水准测量转点示意图

二、实习目的

1、通过对同济大学四平路校区高程的施测，掌握二等精密水准测量的观测和记录，熟悉使用电子水准仪进行二等水准的测量，并将所学知识得到一次实际应用。

2、熟悉精密水准测量的作业组织和一般作业规程。

三、水准测量实习过程

3.1 小组成员及作业步骤 小组成员：

作业步骤：精密水准观测组由5人组成，具体分工是：观测一人，记录一人，扶持两人，量距一人。

3.2水准仪的使用

水准仪的使

无

第二章 水准测量

§2.1

§2.2 §2.3 §2.4 §2.5

水准测量原理

水准测量的仪器和工具及操作方法 水准测量的施测及成果整理 水准仪的检验与校正 水准测量误差的主要来源及减弱措施

无

本章要点

本章主要介绍了水准测量的原理，水准仪的构造、使用方法、检 验校正方法，水准测量的成果数据处理、误差分析。学生学习过 程中要注重掌握仪器操作和数据处理的方法以及水准测量误差的 消除方法。本章还简要介绍了自动安平水准仪，电子水准仪的原 理。本章难点为成果检核和闭合差调整的相关知识。

无

①几何水准测量:

利用水准仪提供的水平视线来测量两点间的高差，进而推算 地面点的高程。一般适用于平坦的地区。

②三角高程测量：

是利用经纬仪和测距仪测定垂直角和距离，按照三角原 理即使两点间的高差，进而推得高程。适用于非平坦地区。

③气压水准测量：

利用大气压力的变化测量点的高程，地形复杂地区。 ④GPS高程测量：

近年来逐渐采用的高程测量方法，主要适用于地形复杂，高差

较大的山岭地区。

无

2.1 水准测量原理

前进方向

利用水准仪提供水平视线，

B

b

读取竖立于两个点上的水准尺

的读数，测定两点间的高差， 然后根据已知点高程推求未知

a

A

Hi HA

hAB

HB

点高程。如图： A——后视点 a——后视

第二章 水准测量

教学目的：1.掌握水准测量的原理。

2.掌握水准仪、水准尺的结构及用法。

3.学会高差测量及高程计算的方法，掌握水准路线测量的方法。 4.学会水准仪的检验与校正方法。

教学重点：1、水准测量原理

2、路线校核

3、水准仪的检验与校正方法

教学难点：1、路线校核

2、水准仪的检验与校正方法

教学资料：测量学教材、教学课件。 教学方法：讲授法、演示法。 讲授新课：

第二章 水准测量

高程是确定地面点位置的一个要素，水准测量是测定地面点高程的主要方法之一。

第一节 水准测量原理

一、水准测量原理

水准测量的原理是借助水准仪提供的水平视线，配合水准尺测定地面上两点间的高差，然后根据已知点的高程来推求未知点的高程。

如右图所示，已知A点高程为HA，要测出B点高程HB，在A、B两点间安置一架能提供水平视线的仪器—水准

仪，并在A、B两点各竖立水准尺，利用水平视线分别读出A点尺子上的读数α及B点尺子上的读数b，则A、B两点间的高差为

HAB= a-b (2—1)

如果测量是由A→B的方向前进，则A点称为后视点，B点称为前视点，a及b分别为后视读数和前视读数，两点间的高差就等于后视读数减

第二章 水准测量

教学目的：1.掌握水准测量的原理。

2.掌握水准仪、水准尺的结构及用法。

3.学会高差测量及高程计算的方法，掌握水准路线测量的方法。 4.学会水准仪的检验与校正方法。

教学重点：1、水准测量原理

2、路线校核

3、水准仪的检验与校正方法

教学难点：1、路线校核

2、水准仪的检验与校正方法

教学资料：测量学教材、教学课件。 教学方法：讲授法、演示法。 讲授新课：

第二章 水准测量

高程是确定地面点位置的一个要素，水准测量是测定地面点高程的主要方法之一。

第一节 水准测量原理

一、水准测量原理

水准测量的原理是借助水准仪提供的水平视线，配合水准尺测定地面上两点间的高差，然后根据已知点的高程来推求未知点的高程。

如右图所示，已知A点高程为HA，要测出B点高程HB，在A、B两点间安置一架能提供水平视线的仪器—水准

仪，并在A、B两点各竖立水准尺，利用水平视线分别读出A点尺子上的读数α及B点尺子上的读数b，则A、B两点间的高差为

HAB= a-b (2—1)

如果测量是由A→B的方向前进，则A点称为后视点，B点称为前视点，a及b分别为后视读数和前视读数，两点间的高差就等于后视读数减

第二章 水准测量

教学目的：1.掌握水准测量的原理。

2.掌握水准仪、水准尺的结构及用法。

3.学会高差测量及高程计算的方法，掌握水准路线测量的方法。 4.学会水准仪的检验与校正方法。

教学重点：1、水准测量原理

2、路线校核

3、水准仪的检验与校正方法

教学难点：1、路线校核

2、水准仪的检验与校正方法

教学资料：测量学教材、教学课件。 教学方法：讲授法、演示法。 讲授新课：

第二章 水准测量

高程是确定地面点位置的一个要素，水准测量是测定地面点高程的主要方法之一。

第一节 水准测量原理

一、水准测量原理

水准测量的原理是借助水准仪提供的水平视线，配合水准尺测定地面上两点间的高差，然后根据已知点的高程来推求未知点的高程。

如右图所示，已知A点高程为HA，要测出B点高程HB，在A、B两点间安置一架能提供水平视线的仪器—水准

仪，并在A、B两点各竖立水准尺，利用水平视线分别读出A点尺子上的读数α及B点尺子上的读数b，则A、B两点间的高差为

HAB= a-b (2—1)

如果测量是由A→B的方向前进，则A点称为后视点，B点称为前视点，a及b分别为后视读数和前视读数，两点间的高差就等于后视读数减