高阶解析延拓方法和似大地水准面构建方法及装置制造方法及图纸

本申请涉及一种高阶解析延拓方法和似大地水准面构建方法及装置，其中该高阶解析延拓方法包括：获取高程数据和地面重力数据

【技术实现步骤摘要】
高阶解析延拓方法和似大地水准面构建方法及装置


[0001]本申请涉及大地测量
，尤其涉及一种高阶解析延拓方法和似大地水准面构建方法及装置
。

技术介绍

[0002]参考椭球面
、
大地水准面
、
似大地水准面分别是大地高
、
正高
、
正常高高程系统的基准面
。
其中，大地高由全球导航卫星系统测得，其没有物理意义，无法用于工程实践
。
正高就是通常所说的海拔高，其基准面大地水准面是重力等位面，具有明显的物理意义，但正高不能精确测得
。
正常高的物理意义不明显，但它可精确求得，且与正高的差异较小
。
我国使用正常高高程系统，精确确定其基准面似大地水准面是国家基础测绘中的一项重要工程
。
[0003]似大地水准面通常通过物理大地测量领域的第二或第三大地边值理论求得
。
第二
、
第三边值问题使用的重力数据分别为重力扰动和重力异常数据，对应的积分分别为
Hotine
积分和
Stokes
积分
。
利用大地边值理论构建似大地水准面时需要将地面格网重力数据向下延拓至边界面上
。
重力场数据的延拓算法是大地测量学者的研究热点
。Poisson
积分和解析延拓是位场延拓的两大重要理论工具
。
[0004]地面格网重力数据通常范围较大
、r/>分辨率较高
、
其误差受地理条件影响较大
。
由于
Poisson
向下延拓算法计算复杂
、
耗时长
、
可能存在病态问题等，使其在边值解算中的应用效果并不理想
。
解析延拓算法具有算法简单
、
计算速度快
、
无需处理病态问题等优点，因此，在构建似大地水准面时使用解析延拓算法对重力数据进行向下延拓具有
Poisson
算法无法比拟的优势
。
[0005]目前，通常使用的解析延拓算法得到的边界面重力数据不够精确，进而影响所构的似大地水准面的精度
。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本申请提出了一种高阶解析延拓方法和似大地水准面构建方法及装置
。
[0007]根据本申请的一方面，提供了一种高阶解析延拓方法，其特征在于，包括：
[0008]获取高程数据和地面重力数据，其中，所述高程数据为大地高数据或正常高数据，所述地面重力数据为重力扰动数据或重力异常数据，所述重力扰动数据为测量得到的绝对重力值与利用所述大地高数据计算得到的正常重力值之差，所述重力异常数据为测量得到的绝对重力值与利用所述正常高数据计算得到的正常重力值之差；
[0009]根据待构建区域的地理特征和所述地面重力数据的噪声水平中的至少一种确定高阶解析延拓算式的解析阶数；
[0010]基于确定所述解析阶数的所述高阶解析延拓算式和所述地面重力数据，得到所述解析阶数所对应的径向导数数据；
[0011]基于所述径向导数数据
、
所述高程数据和所述地面重力数据，得到边界面重力数
据
。
[0012]在一种可能的实现方式中，所述地面重力数据的计算公式为：
[0013]δ
g
＝
g
‑
γ
(h
eh
)
[0014]Δ
g
＝
g
‑
γ
(h
nh
)
[0015]其中，
δ
g
为所述重力扰动数据，
Δ
g
为所述重力异常数据，
g
为测量得到的地面绝对重力数据，
h
eh
为所述大地高数据，
h
nh
为所述正常高数据，
γ
(h
eh
)
为利用所述大地高数据计算的正常重力，
γ
(h
nh
)
为利用所述正常高数据计算的正常重力
。
[0016]在一种可能的实现方式中，在根据所述待构建区域的地理特征和所述地面重力数据的噪声水平中的至少一种确定所述高阶解析延拓算式的所述解析阶数时，包括：
[0017]当所述地面重力数据的噪声大于等于第二噪声阈值时，所述解析阶数为一阶；
[0018]当所述待构建区域的平均所述高程数据大于高程阈值
、
所述地面重力数据的噪声小于等于第一噪声阈值，或所述待构建区域的平均所述高程数据小于等于所述高程阈值
、
所述地面重力数据的噪声介于所述第一噪声阈值与所述第二噪声阈值之间时，所述解析阶数为二阶；
[0019]当所述待构建区域的平均所述高程数据小于等于所述高程阈值
、
所述地面重力数据的噪声小于等于所述第一噪声阈值时，所述解析阶数为三阶
。
[0020]在一种可能的实现方式中，在基于所述径向导数数据
、
所述高程数据和所述地面重力数据，得到所述边界面重力数据时，根据公式：
[0021][0022][0023]其中，所述边界面重力数据为
δ
g(R,
Ω
)
或
Δ
g(R,
Ω
)
，
δ
g(R,
Ω
)
为地面计算点处的所述重力扰动数据在参考椭球面上的延拓值，
Δ
g(R,
Ω
)
为地面计算点处的所述重力异常数据在似大地水准面上的延拓值，
δ
g(r,
Ω
)
为地面计算点处的所述重力扰动数据，
Δ
g(r,
Ω
)
为地面计算点处的所述重力异常数据，
δ
g
(k)
(r,
Ω
)
为地面计算点处的重力扰动
k
阶径向导数值，
Δ
g
(k)
(r,
Ω
)
为地面计算点处的重力异常
k
阶径向导数值，
h
eh
为所述大地高数据，
h
nh
为所述正常高数据，
K
为所述解析阶数
。
[0024]根据本申请的另一方面，提供一种似大地水准面构建方法，包括：
[0025]获取待构建区域所对应的高程数据和地面重力数据；
[0026]利用上述任一所述的高阶解析延拓方法，得到所述待构建区域所对应的边界面重力数据；
[0027]基于边值理论和所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高阶解析延拓方法，其特征在于，包括：获取高程数据和地面重力数据，其中，所述高程数据为大地高数据或正常高数据，所述地面重力数据为重力扰动数据或重力异常数据，所述重力扰动数据为测量得到的绝对重力值与利用所述大地高数据计算得到的正常重力值之差，所述重力异常数据为测量得到的绝对重力值与利用所述正常高数据计算得到的正常重力值之差；根据待构建区域的地理特征和所述地面重力数据的噪声水平中的至少一种确定高阶解析延拓算式的解析阶数；基于确定所述解析阶数的所述高阶解析延拓算式和所述地面重力数据，得到所述解析阶数所对应的径向导数数据；基于所述径向导数数据
、
所述高程数据和所述地面重力数据，得到边界面重力数据
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地面重力数据的计算公式为：
δ
g
＝
g
‑
γ
(h
eh
)
Δ
g
＝
g
‑
γ
(h
nh
)
其中，
δ
g
为所述重力扰动数据，
Δ
g
为所述重力异常数据，
g
为测量得到的地面绝对重力数据，
h
eh
为所述大地高数据，
h
nh
为所述正常高数据，
γ
(h
eh
)
为利用所述大地高数据计算的正常重力，
γ
(h
nh
)
为利用所述正常高数据计算的正常重力
。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述待构建区域的地理特征和所述地面重力数据的噪声水平中的至少一种确定所述高阶解析延拓算式的所述解析阶数时，包括：当所述地面重力数据的噪声大于等于第二噪声阈值时，所述解析阶数为一阶；当所述待构建区域的平均所述高程数据大于高程阈值
、
所述地面重力数据的噪声小于等于第一噪声阈值，或所述待构建区域的平均所述高程数据小于等于所述高程阈值
、
所述地面重力数据的噪声介于所述第一噪声阈值与所述第二噪声阈值之间时，所述解析阶数为二阶；当所述待构建区域的平均所述高程数据小于等于所述高程阈值
、
所述地面重力数据的噪声小于等于所述第一噪声阈值时，所述解析阶数为三阶
。4.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在基于所述径向导数数据
、
所述高程数据和所述地面重力数据，得到所述边界面重力数据时，根据公式：和所述地面重力数据，得到所述边界面重力数据时，根据公式：其中，所述边界面重力数据为
δ
g(R,
Ω
)
或
Δ
g(R,
Ω
)
，
δ
g(R,
Ω
)
为地面计算点处的所述重力扰动数据在参考椭球面上的延拓值，
Δ
g(R,
Ω
)
为地面计算点处的所述重力异常数据在似大地水准面上的延拓值，
δ
g(r,
Ω
)

【专利技术属性】
技术研发人员：马健，翟振和，刘晓刚，冯长强，管斌，王云鹏，李端，周庆勇，
申请(专利权)人：中国人民解放军，
类型：发明
国别省市：