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确定似大地水准面是地球科学研究的重要内容,同时也是一项重要的基础测绘项目和当今大地测量学研究的热点。利用GPS定位技术、水准测量技术以及现代地球重力场的确定理论和方法,来建立高精度、高分辨率的区域似大地水准面,具有十分重要的科学意义。随着全球地球重力场模型、地面的实测重力数据、GPS水准数据和数字地面模型等数据的丰富,为确定厘米级大地水准面提供了必要条件。 本文首先介绍了确定区域似大地水准面工作的意义和国内外大地水准面精化工作的现状和发展,系统地分析了精化区域大地水准面的原理和各种方法,并分别对其中的重力学方法、几何水准法进行了详细的讨论和研究。鉴于重力学方法和几何水准法存在的不足及其优势可以互补的特性,提出了兼顾重力资料和几何水准资料的组合方法。组合方法主要探讨的是重力学方法(Stokes方法和Molodensky理论)和GPS水准法相结合确定区域似大地水准面的方法,利用移去—恢复技术,先移去重力场模型确定的中长波分量和数字地形模型确定的短波分量,再用GPS水准所构成的高程异常拟合值改正残余高程异常,恢复移去部分后最终确定区域似大地水准面。 本文选取某地区分布较均匀、现势性较好的GPS网及水准测量成果,分别利用多项式函数、多面函数、RBF神经网络、Kriging方法、最小二乘配置法,用Matlab语言编写程序做了拟合试验和精度分析。接着选用2160阶次的全球重力场模型EGM2008和3″×3″分辨率的数字地形模型SRTM进行重力改正和地形改正,再采用移去—恢复技术求解高程异常。通过实例对GPS水准拟合和组合方法的结果进行比较,并分析了各自在生产应用中的可行性。实验结果表明:GPS水准法总体上能较好的反映趋势性和变化规律,当测区面积小且地形起伏不大时,选取合适的模型可以达到较高的精度。移去重力和地形改正项后的残余高程异常变得更加平滑,其与相应地面点坐标的相关性增强,采用顾及重力和地形改正的组合方法确定的区域似大地水准面的精度得到进一步的提高。