[发明专利]减小矿区测量高程异常差值的方法

说明书

本申请公开了一种减小矿区测量高程异常差值的方法，包括以下步骤：步骤S1：从观测重力异常Δg中去除模型重力异常Δg_GM和地形重力效应δN_T得到残差重力异常，将残差重力异常代入Stokes公式，按下式计算残差大地水准面δN_r：步骤S2：在缺乏重力资料的情况下，根据高程异常的波谱结构特点分解大地水准面高N；步骤S3：在未知点上，由EGM2008地球重力场模型计算出未知点的模型高程异常，在所得结果上加上未知点剩余高程异常ξ_C，得到未知点最终的高程异常值，求得未知点的正常高。通过实践，基于“移去—恢复”法的多面函数拟合方法在大红山铜矿矿区的拟合效果较好，拟合后正常高精度可达到±2cm的要求。

技术领域

本申请涉及测绘工程技术领域，特别是一种减小矿区测量高程异常差值的方法。

背景技术

GPS技术作为现代空间大地测量的代表技术，具有精度高、成本低、快速、灵活等特点，GPS测量中需要结合高精度、高分辨率的(似)大地水准面模型，才能准确测定正高或正常高。

现有似大地水准面模型相对地面、参考椭球面相对位置关系如图1所示。目前，GPS定位技术可以精确，快速的测量得到点位三维坐标。然而，GPS所测得的高程是测站相对于WGS-84椭球面的大地高，而我国所采用的高程系统是相对于似大地水准面的正常高系统。

正常高是地面点沿着铅垂线方向到似大地水准面的距离h，而大地高是地面点沿法线方向到参考椭球面的距离H₀，H₀与h之差为高程异常。

若已知地面点的高程异常值ξ，则大地高H_大地与正常高H_正常的关系为：

H_大地＝H_正常+ξ

如何把大地高转化为正常高，成为在具体地理环境下，GPS高程应用的一个重要问题，现有解决高程转换问题的方法主要有：

一、综合利用GPS测量资料和高程异常资料确定点的高程；

二、综合利用GPS测量资料和水准测量资料确定似大地水准面的高程。

第一种方法需要足够的重力测量资料，但由于目前的重力测量资料严重不足、受制于实施重力测量难度和测量精度，更多情况下采用第二种方法：即结合GPS测量资料与水准测量资料，选择合适数学模型，通过拟合方法来获得所需要的正常高。

高程拟合方法的基本思想是：在GPS网中联测一些水准点，然后利用这些点上的正高和大地高，求出这些点位的高程异常值，再根据这些点上的高程异常值与坐标的关系，用最小二乘的方法计算出测区的似大地水准面，利用拟合出的似大地水准面，内插出其他GPS点的高程异常，从而求出各个未知点的正常高。

第二种方法在平坦或者地形不复杂的测区已经得到有效应用，并获得了令人满意的结果。

而在如大红山铜矿矿区这种地形复杂或者相邻区域地形变化较大的区域，以国家C级GPS控制点为起算基准点，在矿区中央、边缘合理选点和布网，均匀埋设11个控制点组成平面控制网。以国家一等水准点为起算基准点，沿矿区公路布设水准路线，利用电子水准仪进行三等水准测量，将高精度的水准高程引入矿区，到参与水准面模型计算的GPS控制点上。在大高差、几何水准路线难于到达的GPS点采用电磁波测距高程导线进行测量。