减小矿区测量高程异常差值的方法技术

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

【技术实现步骤摘要】
减小矿区测量高程异常差值的方法


[0001]本申请涉及测绘工程
，特别是一种减小矿区测量高程异常差值的方法。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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：
[0006]H
大地
＝H
正常
+ξ
[0007]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：
[0008]一、综合利用GPS测量资料和高程异常资料确定点的高程；
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]布设HZ01、HL(横里)、HP(红坡)、HZ12、3521、HZ04、G1、DHS5、35182、3508、HZ02
‑
1等由11个组成的GPS C级控制网，最高点(HL)高程：1230m；最低点(35182)高程：695m；平均高程：970m。最短边：620m；最长边：4659m；已平均边长：2135m。并利用三等水准测量的方式，通过平差计算，解算出各控制点在CGCS2000坐标系下的高斯平面坐标(中央子午线东经
102
°
)、1985年国家程基准框架下的正常高。以所选取的这11个点位构成矿区大地水准面模型建设的基础。其所提供的CGCS2000平面坐标、CGCS2000大地坐标与大地高、正常高等作为矿区进行大地水准精化的已知数据，并由这些数据通过模型构建，建立大红铜矿大地水准面基准。成果数据见表1所示。
[0015]表1 GPS控制网与高程控制测量成果表
[0016][0017]为了对所建立的矿区大地水准面模型进行实地检验与检测，针对矿区高差大的特点，有代表性选择和布设了23个点位，作为检测点。主要利用GPS静态定位后处理技术(部份点位利用GPS RTK技术)测定了各点的GCS2000平面坐标、CGCS2000大地坐标与大地高。利用三等水准测量方法，测量并计算出这23个检测点的正常高，同时计算各点的高程异常值。检测点的成果见表2所示。
[0018]表2检测点成果表
[0019][0020][0021]由表2高程异常值项可以看出，各检测点的高程异常值均大于35m，说明按现有技
术采用现有基准点获取的矿区大地水准面模型与复杂地理环境的实际高程差别较大，所得模型无法直接使用。如果不对现有方法进行改进，直接采用上述方法所得模型结果，会导致各区域基准平面偏离正常值，致使在GPS大地高到正常高的转换中精度严重损失，未能以相应的精度求解点位的高程。特别在高差较大的山区，大地水准面高程异常影响尤其明显，导致高程信息的精度较低。影响矿区生产的正常运行。

技术实现思路

[0022]本申请提供了一种减小矿区测量高程异常差值的方法，用于解决在高差起伏变化大、地形切割剧烈的矿区，直接采用国家一等水准点为起算基准点获取的GPS控制点，检测结果高程异常值高达35m以上，导致在地形复杂区域无法使用GPS技术进行准确定位的技术问题。
[0023]本申请提供了一种减小矿区测量高程异常差值的方法，包括以下步骤：
[0024]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
：
[0025][0026]其中，π为常数，G为观测重力异常，h
p
为计算点的地形高，γ为平均正常重力，l为计算点至流动点的距离，ρ为地壳密度，；
[0027]进行大地水准面的恢复，分别计算N
GM
和δN
T
，其中N
GM
由位系数计算得到；
[0028]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，按下式将大地水准面高N分解为：
[0029]ξ＝ξ
GM
+ξ
ΔG
+ξ
T
ꢀꢀ
式(2)
[0030]其中，ξ为地球重力模型异常，ξ
GM
为长波部分模型高程异常，ξ
ΔG
为中波部分残差高程异常，ξ
T
为短波部分地形高正；
[0031]在没有数字高程模型数据的情况下，把ξ
ΔG
和ξ
T
部分合在一起用数学模型逼近的方法表征；
[0032]将GPS点的高程异常按下式分为两部分求解，即：
[0033]ξ＝ξ
GM
+ξ
C
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式(3)
[0034]其中，ξ
C
为剩余高程异常。
[0035]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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种减小矿区测量高程异常差值的方法，其特征在于，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
：其中，π为常数，G为观测重力异常，h
p
为计算点的地形高，γ为平均正常重力，l为计算点至流动点的距离，ρ为地壳密度，；进行大地水准面的恢复，分别计算N
GM
和δN
T
，其中N
GM
由位系数计算得到；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，按下式将大地水准面高N分解为：ξ＝ξ
GM
+ξ
ΔG
+ξ
T
ꢀꢀꢀꢀ
式(2)其中，ξ为地球重力模型异常，ξ
GM
为长波部分模型高程异常，ξ
ΔG
为中波部分残差高程异常，ξ
T
为短波部分地形高正；在没有数字高程模型数据的情况下，把ξ
ΔG
和ξ
T
部分合在一起用数学模型逼近的方法表征；将GPS点的高程异常按下式分为两部分求解，即：ξ＝ξ
GM
+ξ
C
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式(3)其中，ξ
C
为剩余高程异常；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。2.根据权利要求1所述的减小矿区测量高程异常差值的方法，其特征在于，步骤S1包括以下步骤：重力异常观测值也可以分解为相应的三个部分，即由位模型计算得到的模型重力异常，地形重力效应和残差重力异常，如果不考虑地形的影响，那么以上分解也可以分成两部分，即由位模型确定的部分和残余部分；这两种分解可以分别表示为：N＝N
GM
+δN
T
+δN
r
Δg＝Δg
GM
+δΔg
T
+δΔg
r
步骤S11：移去过程，即将模型重力异常Δg
GM
和地形重力效应δN
T
从观测重力异常Δg中去除得到残差重力异常:δΔg
r
＝Δg
‑
Δg
GM
‑
δg
T
式中，Δg
GM
利用位系数由下面的公式计算:上式中，ψ，λ为计算点的纬度和经度，GM是地心引力常数，R为地球平均半径，为完全规格化位系数，为完全规格化缔合Legendre函数，N为位
模型球谐展开的最大阶数；δΔg
r
为地形质量对计算点的引力，可以仅考虑相对于布格片的局部地形起伏的影响，即局部地形改正δΔg
TC
，可以考虑相对于大地水准面的地形起伏的影...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞艳波，李光全，李小松，杨双龙，李琦，苏海华，普庆红，
申请(专利权)人：玉溪矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：