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【摘 要】 本文首先论述了似大地水准面的相关概念，分析了我国的研究现状，进而探讨了其具体的应用，力求不断促进测绘事业的发展。
【关键词】 似大地水准面；高程控制测量；应用
引言：
近年来，随着科技的不断发展和进步，GPS技术已经普遍的应用在测绘等多个方面的多个环节，利用GPS技术可以达到10-7m甚至更高的精度量级，可以方便快捷的获取所测点位的高精度的平面坐标。但是却一直未能以相应的精度求解点的正常高高程。其原因是尽管GPS能给出高精度的大地高，却由于没有一个具有相应精度和高分辨率的大地水准面模型，致使在GPS大地高至正常高的转换中精度严重丢失。为此，目前包括我国在内的国际大地测量学界都在致力于研究区域性高分辨率高精度似大地水准面。高精度的大地水准面结合GPS定位技术所获得的三维坐标中的大地高分离求解正常高，正在改变着传统的高程测量作业模式，可以节约大量的人力、物力，产生巨大的经济效益，而且具有特别重要的科学意义和社会效益。
1、似大地水准面概述
似大地水准面：从地面点沿正常重力线量取正常高所得端点构成的封闭曲面。似大地水准面严格说不是水准面，但接近于水准面，只是用于计算的辅助面。它与大地水准面不完全吻合，差值为正常高与正高之差。正高与正常高的差值大小，与点位的高程和地球内部的质量分布有关系，在我国青藏高原等西部高海拔地区，两者差异最大可达3米，在中东部平原地区这种差异约几厘米。在海洋面上时，似大地水准面与大地水准面重合。
GPS空间定位测量和RTK动态测量的技术已经受到越来越多人的推崇，逐渐推广开来，它弥补了传统的水准测量技术中的低效率和高强度等缺点，现在，在工程竣工时测绘的地面标高、航测像片的高程联测以及地下的管线标高的测量中都已经采用了新型技术来替代传统测量方法。然而GPS空间定位测量和RTK动态测量出的大地高，在工程测量以及地形测图中所需要的都是水准高程，这样就需要专业的转换，才能使高科技的测量技术实际应用到实际中去。所以大地水准面精化的工作具有非常重要的社会效益。
2、我国大陆大地水准面的研究和计算
解决这个问题目前国际上比较肯定的技术路线是，将经过局部重力和地形资料改善后的局域重力大地水准面和局域GPS水准网联合平差，这样将缺乏坐标框架含义而分辨率较高的重力大地水准面，和有严格坐标框架定义的精度较高的GPS水准大地水准面结合起来相互取长补短，这也是目前在我国解决这一重大技术问题比较可行的途径。我国大陆大地水准面的计算方案应结合我国的实际同时参考欧美等先进国家的经验，而我国最主要的实际是地面重力测量数据的分辨率偏低且分布不均匀，出于以上考虑，我国大陆大地水准面的计算方案简介如下，详见文献。
2.1、采用移去-恢复法
这次计算采用的移去-恢复方式是把（似）大地水准面高分為2个部分，第一部分同前，第二部分是地面重力异常移去第一部分模型值的残差重力异常，以及由此计算的残差（似）大地水准面高。其实质就是利用重力和DTM数据改进由重力位模型确定的区域（似）大地水准面，主要是改进其中短波分量。2.重力大地水准面的计算采用经典的斯托克斯（Stokes）公式和莫洛金斯基（Molodensky）级数（顾及一次项）。
2.2、重力归算
采用经典的地形均衡模型（Airy-Heiskanen系统）。4.采用1维FFT的严格计算技术。总起来说，由于我国地面重力数据分辨率低且分布很不均匀，采用了地形均衡异常进行推估内插和格网化，再恢复为地面（或大地水准面）空间重力异常格网值，经移去重力模型值后，同时用斯托克斯公式和顾及G1项改正[6]的莫洛金斯基公式分别计算残差大地水准面高和高程异常，全部计算以1维FFT计算技术为基础。
3、似大地水准面精化模型的建立及精度
建立步骤如下：
在整个范围布设A级网点12个、B级网点106个，进行精密GPS观测与数据解算；对AB级GPS点中的96个进行了二等水准联测，同时新联测二等水准点33个，共完成约850公里的二等水准路线测量；利用了境内及周边28372个重力数据和美国3×3数值地面模型，获得230×230格网均衡重力异常；由以上异常作为输入数据，EIG04C模型作为参考重力场模型，计算重力似大地水准面；利用96个达到B级GPS网精度和二等水准精度的控制点、周边的49个国家B级GPS水准点，建立GPS/水准似大地水准面；采用球冠谐分析方法，将重力似大地水准面和GPS/水准似大地水准面进行融合，计算出似大地水准面精化模型。
4、某地似大地水准面精化成果简介
现代测绘技术的发展必然需要建立出高精度的三维大地测量基准。某地建立了高精度三维大地测量基准的研究项目。建立起以现代大地测量技术为根本的，与国家的空间数据基准框架保持一致的大地测量基础三维坐标框架。积极适应时代的发展技术的需要。
该市的高精度GPS控制网，主要由1个点与一等水准点相重合，4个点重合原GPS的四等点，6个点重合原三等的GPS点，共计三十四个点的构造组成。GPS网在观测的时候采用的是运行连续基准站的模式。使用双频的GPS接收机，尽可能使得同步观测达到50%以上（即构成同步环）并在80%的GPS点上联测了三等水准，网点布设均匀，结构合理。在GPS网数据处理中，采用美国麻省理工学院（MIT）的GAMIT/GLOBK软件，从而获得了高精度结果；其中GPS控制网相邻基线点水平分量、垂直分量测定精度均优于±2cm，GPS全面网高程精度优于±3cm，为建立地理空间框架奠定了高精度的空间定位基础。
似大地水准面成果的确定是利用该市及其周边地区的加密重力点成果、30″×30″分辨率数字高程模型、360阶次的国内外先进的重力场模型（EGM96、WDM94）以及区域内的C级GPS成果和水准成果，采用重力法（Stokes，Molodensky原理）及移去～恢复技术完成该地区分辨率为（△B）2.5′×2.5′（△L）精度优于±2.0cm的似大地水准面成果，该成果控制范围为北纬24°20′～24°40′，东经117°30′～118°00′。
为了获得正常高，需要一种能够进行区域内高程的异常差值的修正软件，使其能够求出，在动态或静态GPS测量中测得的大地高的点上的高程的异常，再通过计算得到最终的水准高，这样的程序就是大地水准精华所追求的成果。
在使用GPS的技术测量确定地区大比例尺地形区中像控点的高程问题，以及一般的工程测绘项目中测定的高程，都需要利用较高精度的大地水准面来进行精化，才能应用到实际中来。将两者完美结合才能同时获得高精度的平面坐标和该点正确的高程。才能使GPS技术真正替代四级以下的低等水准测量，展现自身高速度、高精度、高灵活性的优势，拓宽应用面。努力推动该市基本比例尺地图测制周期的更新，加快地理空间基础框架的构建工作，让其更好的发挥自身的经济效益和社会效益。
5、结语
通过多个生产实例的验证，利用好似大地水准面模型既能保证精度，又能极大提高生产效率，减少作业时间，降低作业成本，同时可以实现跨越江河、海洋和山区作业，为单位带来更好地经济效益。
参考文献：
[1]唐慧明.探讨似大地水准面模型在控制测量中的应用[J].中国科技投资，2012，30：61-62.
[2]丁剑.高精度似大地水准面精化中的若干问题研究[D].中国测绘科学研究院，2006.
[3]陈俊勇.我国高程控制网的现代化[J].测绘科学，2002，03：1-3+2.
[4]曾教胜，廖超明，叶达忠.似大地水准面精化成果在水利工程测量中的应用[J].广西水利水电，2008，06：26-28.
作者简介：
王晓晓，男，1982年生，毕业于昆明理工大学测绘工程专业，硕士研究生学历，测绘工程师，现工作于云南省航测遥感信息院，主要从事航测外业像控，地形测图，控制测量，内业数据编辑，检查的工作。
徐建尧，男，1990年生，毕业于昆明理工大学测绘工程专业，本科学历，现工作于楚雄市树苴乡国土和村镇规划建设服务中心。
【关键词】 似大地水准面；高程控制测量；应用
引言：
近年来，随着科技的不断发展和进步，GPS技术已经普遍的应用在测绘等多个方面的多个环节，利用GPS技术可以达到10-7m甚至更高的精度量级，可以方便快捷的获取所测点位的高精度的平面坐标。但是却一直未能以相应的精度求解点的正常高高程。其原因是尽管GPS能给出高精度的大地高，却由于没有一个具有相应精度和高分辨率的大地水准面模型，致使在GPS大地高至正常高的转换中精度严重丢失。为此，目前包括我国在内的国际大地测量学界都在致力于研究区域性高分辨率高精度似大地水准面。高精度的大地水准面结合GPS定位技术所获得的三维坐标中的大地高分离求解正常高，正在改变着传统的高程测量作业模式，可以节约大量的人力、物力，产生巨大的经济效益，而且具有特别重要的科学意义和社会效益。
1、似大地水准面概述
似大地水准面：从地面点沿正常重力线量取正常高所得端点构成的封闭曲面。似大地水准面严格说不是水准面，但接近于水准面，只是用于计算的辅助面。它与大地水准面不完全吻合，差值为正常高与正高之差。正高与正常高的差值大小，与点位的高程和地球内部的质量分布有关系，在我国青藏高原等西部高海拔地区，两者差异最大可达3米，在中东部平原地区这种差异约几厘米。在海洋面上时，似大地水准面与大地水准面重合。
GPS空间定位测量和RTK动态测量的技术已经受到越来越多人的推崇，逐渐推广开来，它弥补了传统的水准测量技术中的低效率和高强度等缺点，现在，在工程竣工时测绘的地面标高、航测像片的高程联测以及地下的管线标高的测量中都已经采用了新型技术来替代传统测量方法。然而GPS空间定位测量和RTK动态测量出的大地高，在工程测量以及地形测图中所需要的都是水准高程，这样就需要专业的转换，才能使高科技的测量技术实际应用到实际中去。所以大地水准面精化的工作具有非常重要的社会效益。
2、我国大陆大地水准面的研究和计算
解决这个问题目前国际上比较肯定的技术路线是，将经过局部重力和地形资料改善后的局域重力大地水准面和局域GPS水准网联合平差，这样将缺乏坐标框架含义而分辨率较高的重力大地水准面，和有严格坐标框架定义的精度较高的GPS水准大地水准面结合起来相互取长补短，这也是目前在我国解决这一重大技术问题比较可行的途径。我国大陆大地水准面的计算方案应结合我国的实际同时参考欧美等先进国家的经验，而我国最主要的实际是地面重力测量数据的分辨率偏低且分布不均匀，出于以上考虑，我国大陆大地水准面的计算方案简介如下，详见文献。
2.1、采用移去-恢复法
这次计算采用的移去-恢复方式是把（似）大地水准面高分為2个部分，第一部分同前，第二部分是地面重力异常移去第一部分模型值的残差重力异常，以及由此计算的残差（似）大地水准面高。其实质就是利用重力和DTM数据改进由重力位模型确定的区域（似）大地水准面，主要是改进其中短波分量。2.重力大地水准面的计算采用经典的斯托克斯（Stokes）公式和莫洛金斯基（Molodensky）级数（顾及一次项）。
2.2、重力归算
采用经典的地形均衡模型（Airy-Heiskanen系统）。4.采用1维FFT的严格计算技术。总起来说，由于我国地面重力数据分辨率低且分布很不均匀，采用了地形均衡异常进行推估内插和格网化，再恢复为地面（或大地水准面）空间重力异常格网值，经移去重力模型值后，同时用斯托克斯公式和顾及G1项改正[6]的莫洛金斯基公式分别计算残差大地水准面高和高程异常，全部计算以1维FFT计算技术为基础。
3、似大地水准面精化模型的建立及精度
建立步骤如下：
在整个范围布设A级网点12个、B级网点106个，进行精密GPS观测与数据解算；对AB级GPS点中的96个进行了二等水准联测，同时新联测二等水准点33个，共完成约850公里的二等水准路线测量；利用了境内及周边28372个重力数据和美国3×3数值地面模型，获得230×230格网均衡重力异常；由以上异常作为输入数据，EIG04C模型作为参考重力场模型，计算重力似大地水准面；利用96个达到B级GPS网精度和二等水准精度的控制点、周边的49个国家B级GPS水准点，建立GPS/水准似大地水准面；采用球冠谐分析方法，将重力似大地水准面和GPS/水准似大地水准面进行融合，计算出似大地水准面精化模型。
4、某地似大地水准面精化成果简介
现代测绘技术的发展必然需要建立出高精度的三维大地测量基准。某地建立了高精度三维大地测量基准的研究项目。建立起以现代大地测量技术为根本的，与国家的空间数据基准框架保持一致的大地测量基础三维坐标框架。积极适应时代的发展技术的需要。
该市的高精度GPS控制网，主要由1个点与一等水准点相重合，4个点重合原GPS的四等点，6个点重合原三等的GPS点，共计三十四个点的构造组成。GPS网在观测的时候采用的是运行连续基准站的模式。使用双频的GPS接收机，尽可能使得同步观测达到50%以上（即构成同步环）并在80%的GPS点上联测了三等水准，网点布设均匀，结构合理。在GPS网数据处理中，采用美国麻省理工学院（MIT）的GAMIT/GLOBK软件，从而获得了高精度结果；其中GPS控制网相邻基线点水平分量、垂直分量测定精度均优于±2cm，GPS全面网高程精度优于±3cm，为建立地理空间框架奠定了高精度的空间定位基础。
似大地水准面成果的确定是利用该市及其周边地区的加密重力点成果、30″×30″分辨率数字高程模型、360阶次的国内外先进的重力场模型（EGM96、WDM94）以及区域内的C级GPS成果和水准成果，采用重力法（Stokes，Molodensky原理）及移去～恢复技术完成该地区分辨率为（△B）2.5′×2.5′（△L）精度优于±2.0cm的似大地水准面成果，该成果控制范围为北纬24°20′～24°40′，东经117°30′～118°00′。
为了获得正常高，需要一种能够进行区域内高程的异常差值的修正软件，使其能够求出，在动态或静态GPS测量中测得的大地高的点上的高程的异常，再通过计算得到最终的水准高，这样的程序就是大地水准精华所追求的成果。
在使用GPS的技术测量确定地区大比例尺地形区中像控点的高程问题，以及一般的工程测绘项目中测定的高程，都需要利用较高精度的大地水准面来进行精化，才能应用到实际中来。将两者完美结合才能同时获得高精度的平面坐标和该点正确的高程。才能使GPS技术真正替代四级以下的低等水准测量，展现自身高速度、高精度、高灵活性的优势，拓宽应用面。努力推动该市基本比例尺地图测制周期的更新，加快地理空间基础框架的构建工作，让其更好的发挥自身的经济效益和社会效益。
5、结语
通过多个生产实例的验证，利用好似大地水准面模型既能保证精度，又能极大提高生产效率，减少作业时间，降低作业成本，同时可以实现跨越江河、海洋和山区作业，为单位带来更好地经济效益。
参考文献：
[1]唐慧明.探讨似大地水准面模型在控制测量中的应用[J].中国科技投资，2012，30：61-62.
[2]丁剑.高精度似大地水准面精化中的若干问题研究[D].中国测绘科学研究院，2006.
[3]陈俊勇.我国高程控制网的现代化[J].测绘科学，2002，03：1-3+2.
[4]曾教胜，廖超明，叶达忠.似大地水准面精化成果在水利工程测量中的应用[J].广西水利水电，2008，06：26-28.
作者简介：
王晓晓，男，1982年生，毕业于昆明理工大学测绘工程专业，硕士研究生学历，测绘工程师，现工作于云南省航测遥感信息院，主要从事航测外业像控，地形测图，控制测量，内业数据编辑，检查的工作。
徐建尧，男，1990年生，毕业于昆明理工大学测绘工程专业，本科学历，现工作于楚雄市树苴乡国土和村镇规划建设服务中心。