本发明专利技术涉及一种跨海高程基准传递方法，用于我国领海海岛(礁)高程的确定。包括，利用重力位与高程的关系，计算陆地高程基准起算点重力位值；推导跨海重力位差计算公式；根据计算公式和海洋重力场资料计算出海域某点重力位值，确定该点相对陆地高程基准的高程值，实现跨海高程基准的精确传递。利用中国近海33个验潮站及日本沿海54个验潮站资料，分别对本发明专利技术的方法进行内符精度估计和实际精度检核。测试结果表明该方法可以把我国1985高程基准传递至海岛礁附近海域，并可将海域GPS大地高转换为1985高程系统高程值，其精度优于10cm。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种跨海高程基准传递方法，尤其是我国领海岛礁高程基准的确定。
技术介绍
高程基准是推算国家统一高程控制网中所有水准高程的起算依据，它的基本定义是和高程起算的参考面相联系的，包括一个水准基面和一个永久性水准原点。我国目前采用的1985国家高程基准，属局部高程基准，其基准面为青岛大港验潮站1952 1979年验潮资料确定的黄海平均海平面，即零高程面。目前，我国已经建立了覆盖全国陆地及部分近海岸岛屿的国家高程控制网的布设和平差计算，为全国所有涉及高程的各项工作提供了基准框架，为陆地开展的各种形变监测研究提供了可靠的科学基础数据。21世纪是全世界大规模开发利用海洋资源、扩大海洋产业、发展海洋经济的世纪。 实施海洋开发战略，首先应摸清海岛状况，做好全国海岛测绘工作，做好这项工作对于维护国家安全和主权、海域管理、海洋资源开发、加快海洋经济的发展，都具有十分重大的意义。 虽然，利用GPS观测可以精确的确定海岛大地控制网中的水平坐标，但其高程，即相对陆地高程基准的垂直坐标尚未有很好的解决方案。如何实现跨海高程基准的精确传递是当前测绘学研究中急需突破和解决的关键问题和难点之一。传统跨海高程基准传递的主要方法有静力水准法、动力水准法、GPS水准法及常规大地测量法等。静力水准法是采用连通管进行高程传递，由于跨海距离较长，因此不但对连通管质量要求极高，而且为了保持流体静力平衡，必须保证填充物中无气泡。此外，还需考虑气压差、密度差等因素对平衡状态的影响。受客观条件限制，这种方法只能用于离岸较近岛屿的高程传递。动力水准法即验潮法，或称之为海洋动力学法，它需要长时间连续的潮位观测资料，周期较长且需要建立长期验潮站。常规大地测量方法常用的有精密水准测量和三角高程测量两种。精密水准测量无法实现长距离高程传递，而采用三角高程测量的精度较低。其主要原因是受到大气折射的限制，观测需要在不同的测站高度和不同高度的观测目标间往返测量天顶距，且要求在不同时间段进行，此外还需作相应的气候改正。GPS水准法是利用大地高差与大地水准面差距之差传递高程基准，目前主要用于近海岸岛屿高程联测中。受观测条件限制，采用传统跨海高程传递方法实施我国海域岛屿(礁)陆海高程联测，特别是长距离跨海岛屿高程的确定是不可能的。随着现代空间大地测量技术的发展，特别是观测资料的不断积累以及重力场确定精度的不断提高，利用重力位技术实现局部性高程基准统一的问题已成为国际空间大地测量学研究中一个十分重要的研究领域和发展趋势。当前，有关利用重力位技术实现高程基准统一方面的研究集中于陆地高程基准的统一，主要是结合精密几何水准测量与重力观测以实现不同高程基准之间的转换。海洋区域，主要是利用卫星测高资料计算全球大地水准面位基数(WO)。由于不可能在海上实施精密几何水准测量，因此，如何精确计算海域两点间重力位之差，仍是目前国际大地测量学研究中尚未很好解决的关键问题。
技术实现思路
本专利技术根据地球重力位数与高程系统的关系，提出利用重力位差技术实现跨海高程基准的精确传递，将我国陆地高程系统直接传递到海岛(礁)上GPS观测点，即将我国陆地高程基准精确延伸至我国海域及其邻域内。地球位数与诸多高程系统发生直接联系，它在测定高程和研究地球重力场等方面具有十分重要的作用。所谓地球位数，即将单位质量物体从大地水准面提升到通过待测点的水准面上时所需做的功，实质上即是大地水准面到另一重力等位面的重力位能之差。重力位差即起算点与计算点所处重力等位面位值之差。由于重力位差具有实际的物理意义， 因此在计算两点间高差时具有十分重要的作用。陆地上，通过从水准原点到待测点进行精密几何水准测量和重力测量，再已知待测点到大地水准面之间垂线上的平均重力值，可精确求出待测点的正高值(高程)。在海洋区域，即使不可能进行几何水准观测，但在理论上， 只要计算出海洋区域两点之间重力位差，同样可以准确求出两点之间高程差值，进而实现跨海高程基准的精确传递。随着海洋学观测资料的积累，以及空间大地测量技术的发展，平均海平面高及海洋大地水准面的精度和分辨率得以不断提高；两点间海面地形差值(类似于陆地上几何水准观测值)的求定精度也得以不断提高。由于虚拟测站间距较短(通常设定为几公里，由海洋重力场分辨率决定)，相邻测点上，海面地形观测值受各种误差因素的影响近乎相同， 利用海面水准测量的方法进行高程的传递，即以海面地形差值代替陆地水准观测高差，理论上是切实可行的。在海洋区域，由于全球大部分海域海面地形(即平均海平面到大地水准面垂直距离)起伏通常在an范围以内，理论上，通过卫星测高资料反演以及船测重力实测的海洋重力资料可以以很高的精度和分辨率逼近平均海平面与大地水准面之间的平均重力值。通过求取海洋区域两点间测线上平均重力与海面地形差值乘积的积分，即可精确求定两点之间的重力位差，再利用计算的待测点到似大地水准面垂线上的平均正常重力值，即可准确计算得到两点间的似大地水准面高程差异值，最终实现我国高程基准的精确传递。以高程系统中常用的正高为例一点A的正高，其几何含义为沿地面点的垂线到大地水准面的距离，A点正高值可由地面点与大地水准面的地球位数之差除以沿地面点垂线至大地水准面之间平均重力值得到。权利要求1. 一种跨海高程基准传递方法，包括跨海重力位差计算和高程基准传递，其特征在于将海域海面地形之差作为水准观测值，利用海面地形差和海面平均重力的积分计算跨海重力位差，实现陆地高程基准的跨海传递。全文摘要本专利技术涉及一种跨海高程基准传递方法，用于我国领海海岛(礁)高程的确定。包括，利用重力位与高程的关系，计算陆地高程基准起算点重力位值；推导跨海重力位差计算公式；根据计算公式和海洋重力场资料计算出海域某点重力位值，确定该点相对陆地高程基准的高程值，实现跨海高程基准的精确传递。利用中国近海33个验潮站及日本沿海54个验潮站资料，分别对本专利技术的方法进行内符精度估计和实际精度检核。测试结果表明该方法可以把我国1985高程基准传递至海岛礁附近海域，并可将海域GPS大地高转换为1985高程系统高程值，其精度优于10cm。文档编号G01C5/00GK102230795SQ20111007106公开日2011年11月2日 申请日期2011年3月24日 优先权日2011年3月24日专利技术者鲍李峰 申请人:鲍李峰本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种跨海高程基准传递方法，包括跨海重力位差计算和高程基准传递，其特征在于将海域海面地形之差作为水准观测值，利用海面地形差和海面平均重力的积分计算跨海重力位差，实现陆地高程基准的跨海传递。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：鲍李峰，
申请(专利权)人：鲍李峰，
类型：发明
国别省市：83
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