[发明专利]一种小控制网参数转换测定垂线偏差的方法

说明书

本发明公开一种小控制网参数转换测定垂线偏差的方法，包括如下步骤：选取测区内三个稳固点，在三个稳固点放置测量仪器；在三个稳固点上开展本地控制测量与解算，获得三个控制点在局部控制坐标系中的坐标；在三个稳固点上开展GNSS同步环观测与解算，获得三个稳固点在地心系中的坐标；从而获得三个控制点相对于本地法线的坐标；构建三个控制点相对于本地垂线的坐标和本地法线的坐标的误差方程，解算出三个稳固点所代表的测区内垂线偏差分量及其形式精度。本发明平差过程、精度评定过程更加简明，适宜开展小尺度测网的垂线偏差快速综合测定与精度评估。

技术领域

本发明属于大地测量、天文学、天文地球动力学及地球物理等技术领域，具体是涉及一种小控制网内垂线偏差测定方法。

背景技术

垂线偏差(deflectionofthevertical)定义为地面上一点的重力向量和相应椭球面上的法线向量之间的夹角。其他不同定义还包括皮泽提与莫洛坚斯基定义[肖荣健,邹强.垂线偏差的确定方法[J].大众科技2009(8):62-63.]。由于地球重力场模型一般需要参考一定的椭球基准来建立，而垂线偏差正是测站大地经纬度和天文经纬度间的转换参数，从这个意义上来说，垂线偏差是大地基准与垂直基准的连接参数。最重要的是，垂线偏差的时变(plumb linevariation,PLV)[李月锋.关于垂线偏差时变[D].中国科学院研究生院(上海天文台),2005.；丁行斌,李正心.垂线偏差时间变化的精度估计[J].测绘学院学报(1):10-13.]，反映了测站下方的物质迁移，这在地壳动力学及地震预测研究等方面有着重要应用。因此，测站垂线偏差的测定多技术地球参考基准的建立有着重要意义。

目前垂线偏差测量方法主要包括天文大地测量法、重力测量法[孙凤华,郭玉良,陈春旺,等。我国沿海及海域1′×1′垂线偏差模型的研究与建立[J].海洋测绘,2002,22(5):12-15.]、地球重力场模型法[Pavlis,N.K.,S.A.Holmes,S.C.Kenyon,andJ.K.Factor,AnEarth gravitational model to degree 2160:EGM2008[M],paperpresentedat the2008General Assembly ofthe European Geosciences Union,Vienna,Austria,2008,13–18April.；Pavlis N.K.,S.A.Holmes,S.C.Kenyon,等.Correction to“The Development and Evaluation ofthe Earth Gravitational Model 2008(EGM2008)”[J].Journal ofGeophysical Research SolidEarth,2013,118(5).]、GNSS水准法[欧海平,胡曙光,潘正华.应用GPS与精密水准测定垂线偏差[J].城市勘测,2003(3):46-47.]和数字天顶摄影仪法[郭金运,宋来勇,常晓涛,等.数字天顶摄影仪确定垂线偏差及其精度分析[J].武汉大学学报(信息科学版),2011(09):81-84+97.]等。

其中，天文大地测量法首先通过光学天文观测方法确定出测站天文经纬度[顾旦生.我国天文大地网平差介绍[J].测绘学报,1981(1):17-23.]，然后通过如GNSS等方法再确定出测站大地经纬度，两者差值即为垂线偏差，但该方法测定工作量大，具体体现在：

观测周期长，观测包括光学观测和GNSS测量，光学观测需整晚对测站天顶星体开展观测，GNSS大地经纬度测量则需在光学观测开展前后观测，观测时长依观测指标需求而定。观测设备精密且沉重，运输具有一定难度，一般情况下长途需铁路运输，个别偏远地点运输成本将进一步增加。