地水准面差距之差进行积分，得到陆地已知点A和海岛（礁）未知点B之间的 大地水准面差距之差；
[0032] 第走步，根据第六步算出的陆地已知点A和海岛（礁）未知点B的大地水准面差 距之差，结合第一步测得的A点和B点的大地高，即可求出未知点B点的正高。
[0033] 作为优选方式，上述的集成船载重力和GNSS的测线式陆海高程传递方法，其利用 集成船载重力仪和GNSS技术实现测线式跨海高程传递的数据采集；
[0034] 利用EGM2008地球重力场模型，构建重力异常自协方差矩阵和重力-垂线偏差互 协方差矩阵；
[0035] 结合航线测点重力数据，利用最小二乘配置方法，求取高精度垂线偏差；
[0036] 最后，利用天文水准原理实现陆海高程基准的远距离传递。
[0037] 进一步优选，上述重力异常协方差矩阵中还包括有噪声方差矩阵；
[003引所述噪声方差矩阵通过实验探求获取、通过模拟数据或经验数据得到。
[0039] 上述技术方案，通过已知陆地上的高程基准点A的正高，用常用的GNSS方法测量 其大地高和用重力仪测量重力异常；用集成船载重力仪和GNSS航船沿陆地已知点A和海岛 (礁）待测点B之间的航线上往返一个航程，测量所经过的测线上的重力数据和GNSS S维 坐标；在海岛（礁）待测点B用常用的GNSS方法测量其大地高和重力异常；利用EGM2008 地球重力场模型，构建沿船只航线的重力异常方差矩阵和重力一垂线偏差互协方差矩阵； 对所采集到的沿船只航线重力数据和GNSS S维数据进行分析和处理，并利用GNSS S维数 据和处理过的实测沿船只航线的重力数据，优化重力异常方差矩阵和重力一垂线偏差互协 方差矩阵等系列技术手段的采用，其直接带来的技术效果是：
[0040] 1、用集成船载重力仪和GNSS航船沿航线往返一次共进行了两次测量，可w通过 共线平差有效提高数据精度，其成本低且数据采集覆盖面宽，因而适合远距离海岛（礁）高 程的精确确定基础数据的采集，且基础数据的采集成本低；
[004^ 2、利用EGM2008地球重力场模型重力位系数标准差构建重力异常方差矩阵和重 力-垂线偏差互协方差矩阵；对船载实测重力数据进行去噪和平差处理，可W提高其精度；
[0042] 3、利用处理后的重力数据修正重力异常方差矩阵和重力-垂线偏差协方差矩阵； 最后，利用最小二乘配置原理，可W解算出高精度垂线偏差，保证了海上测线式高程基准统 一和精确高程传递，可W满足远海岛（礁）高程的精确确定的需要；
[0043] 需要说明的是：
[0044] 上述技术方案中，由于在海洋动态环境下开展海洋测量，受到船只姿态、加速度、 厄吿效应、仪器噪声等的影响，因此必须对采集到的重力数据和大地高数据进行噪声滤波 处理。
[0045] 上述技术方案中，准确地构建重力异常方差矩阵和重力一垂线偏差互协方差矩阵 是解算高精度垂线偏差的基础。只有计算出高精度的垂线偏差，才能将天文水准原理应用 于跨海高程传递之中，因此准确的构建重力异常方差矩阵和重力一垂线偏差互协方差矩阵 是很关键的一步。
[0046] 上述技术方案中，利用EGM2008地球重力场模型重力位系数标准差构建重力异常 方差矩阵和重力-垂线偏差互相方差矩阵；
[0047] 对船载实测重力数据进行去噪和平差处理W提高其精度；
[0048] 利用处理后的重力数据修正重力异常方差矩阵和重力-垂线偏差协方差矩阵；
[0049] 最后，利用最小二乘配置原理解算高精度垂线偏差。
[0050] 其中；
[0化1] 1、构建重力-垂线偏差互相方差矩阵过程如下：
[0052] (a)重力异常和垂线偏差的球谐展开公式的推导
[005引根据布隆斯公式可得= 兰r (1) or r
[0化4] 扰动位的球谐函数展开式：
[0 化 5]
【主权项】
1. 一种集成船载重力和GNSS的测线式陆海高程传递方法，其特征在于，包括以下步 骤： 第一步，已知陆地上的高程基准点A的正高hA，用常用的GNSS方法测量其大地高仏和 用重力仪测量重力异常AgA; 第二步，用集成船载重力仪和GNSS航船沿陆地已知点A和海岛（礁）待测点B之间的 航线上往返一个航程，测量所经过的测线上的重力数据Agi(i= 1，2，?）和GNSS三维坐 标(為，奶，好（i= 1，2,…）； 第三步，在海岛（礁）待测点B用常用的GNSS方法测量其大地高HB和用重力仪测量 重力异常AgB; 第四步，利用EGM2008地球重力场模型，构建沿船只航线的重力异常自协方差矩阵和 重力一垂线偏差互协方差矩阵； 对所采集到的沿船只航线重力数据和GNSS三维数据进行分析和处理，并利用GNSS三 维数据和处理过的实测沿船只航线的重力数据，优化重力异常自协方差矩阵和重力一垂线 偏差互协方差矩阵； 第五步，将第四步处理完成的重力数据、重力异常自协方差矩阵和重力-垂线偏差互 协方差矩阵，运用最小二乘配置原理解算出垂线偏差，将结果代入天文水准公式，计算沿船 只航线测点i(i= 1，2,…）点与陆地已知点A点之间的大地水准面差距之差
在计算的过程中，需要将计算得到的垂线偏差投影到船只测线方向上，并根据大地高、 正高和大地水准面起伏的关系计算船只航线测点i点的正高； 第六步，根据第五步计算出的船只沿航线测点i的正高，对第四步处理过的沿航线重 力数据进行空间重力异常归算； 将归算后的重力数据运用最小二乘配置重新计算沿航线测点垂线偏差，计算结果代入 天文水准公式，重新修正沿船只航线测点大地水准面差距之差，并对A、B两点之间航线的 所有大地水准面差距之差进行积分
得到陆地已知点A和海岛（礁）未知点B 之间的大地水准面差距之差ANba; 第七步，根据第六步算出的陆地已知点A和海岛（礁）未知点B的大地水准面差距之 差，结合第一步测得的A点和B点的大地高，即可求出未知点B点的正高。
2. 根据权利要求1所述的集成船载重力和GNSS的测线式陆海高程传递方法，其特征在 于，利用集成船载重力仪和GNSS技术实现测线式跨海高程传递的数据采集； 利用EGM2008地球重力场模型，构建重力异常自协方差矩阵和重力-垂线偏差互协方 差矩阵； 利用实测沿船只航线的重力数据，优化重力异常自协方差矩阵和重力一垂线偏差互协 方差矩阵； 结合航线测点重力数据，利用最小二乘配置方法，求取高精度垂线偏差； 最后，利用天文水准原理实现陆海高程基准的远距离传递。
3. 根据权利要求1所述的集成船载重力和GNSS的测线式陆海高程传递方法，其特征在 于，所述重力异常协方差矩阵中还包括有噪声方差矩阵； 所述噪声方差矩阵通过实验探求获取、通过模拟数据或经验数据得到。
【专利摘要】本发明涉及一种集成船载重力和GNSS的测线式陆海高程传递方法，其利用集成船载重力仪和GNSS远距离往返陆地和海岛(礁)一次，在一次船只往返中，沿船只航线进行海洋重力测量和GNSS测量，以完成高精度测线式跨海高程基准传递的数据采集，并将基础数据进行修正和降噪处理，并利用最小二乘配置方法推导出了沿测线重力数据解算高精度航线海洋垂线偏差的公式，并应用天文水准原理，实现了海上测线式高程基准统一和精确高程传递。本发明相对于现有技术，具有所需要观测数据量相对较少、所需费用相对较低；误差小、精度高，适于远距离跨海高程传递等有益效果。
【IPC分类】G01C5-00
【公开号】CN104567802
【申请号】CN201510003924
【发明人】郭金运, 王建波, 刘新, 孔巧丽, 朱金山
【申请人】山东科技大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月6日