地球物理大地测量

科学

计算软件

（1）调用“格网的低通滤波运算”，选择“滑动平均滤波”，设置滤波尺度参数n等于数字高程模型高低分辨率之比的1/2，由高分辨率陆海数字高程模型，生成格网规格相同的低通陆海数字高程模型。

（2）调用“格网陆地海洋数据分离”，由高分辨率陆海数字高程模型与低通陆海数字高程模型，分别生成高分辨率地面高程模型和高分辨率海洋水深数字模型，与低通地面高程模型和低通海洋水深数字模型。

（3）调用“局部地形影响数值积分”，采用150km积分半径，由高分地面高程模型与高分地面/海面大地高模型，计算地面、海面或近地空间计算点处高程异常、扰动重力、空间异常的高分辨率局部地形影响。

（4）调用“球壳地形质量影响计算”，选择高程异常、扰动重力、空间异常一起计算，由高分辨率地面数字高程模型与高分辨率地面/海面大地高模型，计算地面、海面或近地空间计算点处高程异常、扰动重力、空间异常的高分辨率球壳布格影响。

（5）调用“局部地形影响数值积分”，由低通地面数字高程模型与高分辨率地面/海面大地高模型，计算地面、海面或近地空间计算点处高程异常、扰动重力、空间异常的低通局部地形影响。

（6）调用“球壳地形质量影响计算”，由低通地面数字高程模型与高分辨率地面/海面大地高模型，计算地面、海面或近地空间计算点处高程异常、扰动重力、空间异常的低通球壳布格影响。

（7）将计算点处高程异常、扰动重力、空间异常的高分辨率局部地形影响与球壳布格影响相加，再减去低通局部地形影响与球壳布格影响之和，就得到计算点处高程异常、扰动重力、空间异常的陆地剩余地形影响。

（8）调用“海水完全布格影响积分”，采用280km积分半径，由高分海洋水深数字模型与高分地面/海面大地高模型，计算地面、海面或近地空间计算点处高程异常、扰动重力、空间异常的高分海水完全布格影响。

（9）调用“海水完全布格影响积分” ，采用280km积分半径，由低通海洋水深数字模型与高分地面/海面大地高模型，计算地面、海面或近地空间计算点处高程异常、扰动重力、空间异常的低通海水完全布格影响。

（10）将计算点处高分海水完全布格影响与低通海水完全布格影响相减，就得到计算点处高程异常、扰动重力、空间异常的海水剩余地形影响。

（11）将全部计算点处陆地剩余地形影响与海水剩余地形影响分别相加，就得到陆海统一的高程异常、扰动重力、空间异常剩余地形影响。

目的：熟悉不同高度上、空间交叉分布、多源异质的陆海重力场数据融合基本作业流程，掌握“地形影响+参考重力场组合移去恢复法”作业方案，了解地形影响移去恢复法在重力场数据处理中的基本作用和技术要求。

方法：由唯一的地形数据和参考重力场模型，采用相容的地形影响与重力场算法，按地形影响+参考重力场组合移去恢复法，将地面、海洋和航空实测扰动重力解析延拓到平均高度等位面；对离散点值数据格网化，在进行粗差探测的同时，生成该等位面上扰动重力格网数字模型。

（1）调用“扰动重力场元点值计算”，计算地面重力、海洋及航空测线重力点的扰动重力值。

（2）移去离散扰动重力高分辨率地形影响：从地面、海洋及航空测线离散扰动重力中，统一移去这些离散点扰动重力的高分辨率地形影响，生成地面、海洋及航空测线剩余扰动重力点值文件。

⊙地形影响性质可选用：局部地形影响、地形Helmert凝聚、陆海剩余地形影响、局部地形影响+海水剩余地形影响、地形Helmert凝聚+海水剩余地形影响、陆地剩余地形影响+浅海完全布格影响等。

⊙地形影响性质选择标准：离散场元格网化时代表性误差（计算方法参见5.1节说明）最小；场元地形影响短波/超短波成分占绝对优势。

（3）移去离散点扰动重力超高阶模型值：调用“2.3模型重力场元点值计算”，从地面、海洋及航空测线剩余扰动重力中，移去模型扰动重力，生成地面、海洋及航空测线残差扰动重力点值文件。

（4）调用“过指定点模型等位面构造”，选择最大计算阶数720，生成扰动重力格网所在的等位面大地高格网数字模型。

（5）结合超高阶重力场移去恢复法，将离散的地面、海洋及航空测线残差扰动重力，解析延拓到重力等位面上，生成等位面上地面点、海洋及航空测线残差扰动重力点值文件。

（6）调用“加权基函数插值格网化”，迭代进行格网化、粗差探测、代表性误差分析，由离散残差扰动重力点值文件，生成等位面上残差扰动重力格网数字模型。

（7）调用“模型重力场元点值计算”，选择与流程（3）中相等的最大计算阶数，计算等位面上扰动重力模型值格网，与残差扰动重力格网相加，生成等位面上剩余扰动重力格网数字模型。

（8）恢复等位面扰动重力地形影响格网：计算等位面扰动重力地形影响格网，与剩余扰动重力格网相加，生成等位面扰动重力格网模型。

目的：基于多源重力场数据融合的等位面扰动重力格网数字模型，生成完全相容的区域重力场及大地水准面系列格网模型，以满足高程基准统一及精化、重力场及高程基准高精度应用服务的需要。

方法：Stoke框架中“地形影响+参考重力场”组合移去恢复法。

（1）移去扰动重力地形影响：从等位面扰动重力格网中，移去扰动重力的地形影响，生成等位面剩余扰动重力格网数字模型。

（2）移去格网扰动重力模型值：调用“模型重力场元点值计算”，选择最大计算阶数360（一般不高于720阶），从剩余扰动重力格网数字模型中，移去模型扰动重力，生成等位面残差扰动重力格网数字模型。

（3）调用“模型重力场元点值计算”，选择最大计算阶数720，计算模型大地水准面高格网，用于表示计算大地水准面的计算点位置。

（4）调用“广义Hotine数值积分”“广义V_M扰动重力积分”“场元Possion数值积分”，采用200km积分半径，残差大地水准面高、残差地面高程异常和残差地面扰动重力格网。

（5）恢复参考重力场模型值，生成剩余扰动重力场元及剩余大地水准面系列格网。

（6）采用与流程（1）性质相同的地形影响，相等的积分半径，调用相同的地形影响功能模块，计算并恢复重力场及大地水准面系列格网的地形影响，生成完全相容的区域重力场及大地水准面系列格网数字模型。

（7）调用“高程异常模型径向变化计算”“高程异常径向变化残差精化”，采用与步骤（1）~（6）相同的数据、相等的积分半径和相容的重力场算法，计算地面高程异常径向变化率格网数字模型。

目的：

（1）通过GNSS水准网，将重力大地水准面纳入GNSS定位所在的坐标参考框架中，以满足GNSS代替水准的基本测量条件。

（2）利用GNSS水准实测高程异常高精度短波优势，抑制重力大地水准面短波超短波误差，改善重力大地水准面的局部相对精度。

（3）利用重力大地水准面高精度中长波优势，控制长距离水准传递的误差累积，实现坐标框架中高程基准面、水准控制网成果的统一。

方法：利用GNSS水准残差高程异常，评估大地水准面精度水平，精化高程基准基准零点重力位，计算基准差异。进而以GNSS水准残差高程异常之间的空间关系满足Possion积分方程为约束目标，通过调节积分半径大小来控制空间尺度，分离GNSS水准残差高程异常中满足Possion积分方程的成分，实现GNSS水准与重力大地水准面的解析融合。

（1）由GNSS水准高程异常成果与重力地面高程异常成果，生成离散GNSS水准残差高程异常文件。

①利用地面高程异常径向变化率格网模型，将GNSS水准高程异常，由GNSS水准点归算到重力地面高程异常所在的地面大地高格网模型面上。

②内插GNSS水准点处重力地面高程异常，由归算后的GNSS水准高程异常，计算GNSS水准残差高程异常。

③统计GNSS水准残差高程异常，对GNSS水准残差高程异常配权（初始可用等权），生成离散GNSS水准残差高程异常文件。

（2）调用“地面高程异常成果精度评估”，由GNSS水准残差高程异常，估计并确定重力地面高程异常差误差、实用地面高程异常内部误差、实用地面高程异常差误差曲线与GNSS水准高程异常差误差曲线。

（3）利用“高程基准零点重力位参数计算”，计算区域高程基准与重力大地水准面重力位差Wᵣ-Uₒ，将GNSS水准残差地面高程异常减去基准差异量(Wᵣ-Uₒ )/γ，得到基准统一后的GNSS水准残差地面高程异常文件。

（4）利用“泊松方程约束GNSS水准融合”，计算残差地面高程异常格网，生成剩余GNSS水准残差点值文件。

①统计地面大地高数字模型，确定格网中心点及平均大地高，调用“5.9过指定点模型等位面构造”，确定过格网中心、大地高为平均大地高的等位面大地高格网。

②调用“泊松方程约束GNSS水准融合”，由GNSS水准残差高程异常和等位面大地高格网，计算残差地面高程异常格网，生成剩余GNSS水准残差量点值文件。

③重复调用“泊松方程约束GNSS水准融合”，将剩余GNSS水准残差作为GNSS水准残差高程异常，计算残差地面高程异常格网的迭代值，直到剩余残差量的标准差和平均值均无明显变化为止。

（5）由剩余GNSS水准残差点值文件，按3倍剩余残差标准差，探测并剔除GNSS水准粗差，分析剩余残差的空间分布性质。

（6）重复作业流程（2）~（5）1~2次（至多3次）后，将最后一次的残差地面高程异常格网迭代值相加，再与重力地面高程异常格网相加，并恢复高程基准差异量(Wᵣ-Uₒ )/γ，生成坐标框架中地面高程异常格网模型。

（7）由剩余GNSS水准残差高程异常点值文件，调用“残差高程异常水准网拟稳平差”，改善水准网长距离高程传递质量。

①将GNSS水准点的正常高，与剩余GNSS水准残差高程异常相加，生成GNSS水准点正常高的新值。

②以全部GNSS水准点为拟稳基准，以流程（3）中最终的权值作为GNSS水准点正常高改正数（基准未知数）的权。

③以GNSS水准点为水准网起算点，全部水准点正常高改正数为未知数，并将其中部分改正数作为基准未知数，由水准网测段文件，构建全部测段的观测方程。

④按附有基准未知数条件的间接平差方法，重新对水准网进行拟稳平差。

⑤平差后，地面高程异常格网纳入GNSS定位所在的坐标参考框架中，并与水准网高程和大地水准面成果实现高度统一。

（8）综合地面高程异常成果精度评估、泊松方程约束的GNSS水准融合以及水准网拟稳平差结果，评价大地水准面、GNSS水准网与高程基准成果的质量和精度水平。