地球重力场模型是当今物理大地测量学最为 活跃的研究领域之一。随着卫星测高、 卫星重力、 航空重力测量等现代重力场探测技术的不断发展 和应用, 地球重力场信息的精度和分辨率出现了质 的飞跃, 为建立超高阶地球重力场模型提供了条 件。2008 04, 美国国家地理空间情报局在充分利
注 : PAVLIS N K, HOLMES S A, KENYON S C, et a l. An Ea rth Gra vitati ona l Model to Degree 2160: EGM 2008. Vienna: Genera l Assembly of the Europea n Geosciences Union, 2008
注 1: M AY ER G ERR T. IT G Grace03s: The Latest GRA CE G ravit y Field Solution Comput ed in Bonn. Pot sdam: GS TM + SPP, 2007 注 2: PA V LIS N K , H OLM ES S A , K EN Y O N S C, et al . A n Eart h Gravit at ional M odel t o D egr ee 2160: EGM 2008. V ienn a: G eneral A ss embl y of t h e European G eosciences U ni on , 2008 * 审图号 : CS ( 2008) 1509 号
度测试 , 结果显示 :
9 cm, 西部地区为 24 cm;
大缩小了我国大陆重力场信息东西部地区的差距 ; 我国大陆的精度与在全球范围内的精度相当 ;
高了 3~ 5 倍 , 比利用 GRACE 数据 的 IGG05b, EIGEN 5c 模型 提高 了 2 倍以 上 , 空间 异常 的改 善程 度更 为突 出 。 鉴 于 EGM 2008 显著改 善了我国大陆重力场东西部地区不平衡 的现状 , 建议 在 EGM 2008 模型 的基础 上 , 广 泛整合 我国各 部 门最新数据 , 构建与我国局部重力场最佳拟合 的( 超 ) 高 阶地球重力场模型 , 重新整体计算全国似大地水准面 。 关键词 : EGM 2008 模型 ; 空间重力异常 ; 高程异常 ; 中国大陆 中图分类号 : P223 文献标识码 : A 基金项目 : 国家测绘局基础测绘课题 ; 国家高技术研究发展计划 ( 2009 AA12 Z318 )
第 38 卷 第 4 期 2009 年 8 月
测
绘
学
报
Acta Geoda etica et Ca rtographica Sinica
Vol. 38, No. 4 Aug. , 2009
文章编号 : 1001 1595 ( 2009) 04 0283 07
EGM 2008 地球重力场模型在中国大陆适用性分析
本文严格由 EGM 2008 位 系数模型 利用公 式( 2) 计算地面 GP S 水准点的模型高程异常, 地 心向径 r 由 GPS 水准点坐标严格计算。 2. 2 选用的 GPS 水准数据情况 本文采用了如下 4 套 GP S 水准数据: 全 国 858 个 GPS A/ B 级网的 GP S 水准数据; 华 北地区 1 305 个 GP S 水准 数据; 华南 地区的 918 个 GPS 水准数据; 华中华东地区 4 707 个 GP S 水准数据。 GP S 水准数据分布情况如图 1 。
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注1
August 2009 Vol. 38 No. 4 AGCS
http: / / xb. sinomaps. com
矩阵 , 将 GRACE 数据作为计算 EGM 2008 地球 重力场低阶位系数的主要数据源。 EGM 2008 模型研制周期长达 4 年之久, 研 制期间曾委托许多国家和地区对过渡模型进行了 测试与评估 , 从 而使 其不 断趋 于完 善。 表 1 的 GP S 水准点外部检测结果表明, EGM 2008 模型 具有很高的精度
ZHANG Chua nyin1 , GUO Chunxi2 , CHEN Junyong3 , Z HANG Limi ng1 , WANG Bi n2
1. Chinese Aca demy of Surveying a nd Mapping, Beij ing 100039, China ; 2. Geodetic Data Processing Center, Sta te Burea u of Sur vey ing a nd Mapping, Xi a n 710054, China ; 3. Sta te Burea u of Surveying a nd Ma ppi ng, Beijing 100830, China
章传银1 , 郭春喜2 , 陈俊勇 3 , 张利明1 , 王
100830
斌2
1. 中国测绘科学研 究院 , 北京 100039; 2. 国家测绘局 大地测量数据处理中心 , 陕西 西安 710054; 3. 国家测绘局 , 北京
EGM 2008 and Its Applicati on Analysi s i n Chinese Mai nland
2
2. 1
EGM 2008 模型高程异常在中国大陆的 比对情况
GPS 水准点高程异常比对方法 GP S 水准点高程异常 的计算公式为
图1
中国大陆参与比对的 G PS 水准点分布图 *
F ig. 1 D istributio n o f GPS leveling points in Chinese mainland *
。
注2
( 2)
表 1 EGM 2008 模型 GPS 水准外部检核结果 Tab. 1 Statistical information of EGM 2008 external pre cision by GPS leveling data
全球 美国大陆 澳大利亚 G PS 水准点个数 12 353 4 201 534 标准差 / cm 13 7. 1 26. 6
1
引
言
用最新数据的基础上研制并在发布了新一代地球 重力场模型 EGM 2008 地球重力场模型 ( 阶次 分别为 2 190, 2 159) 注 。EGM 2008 地球重力场模 型采用的基本格网分辨率为 5 5 , 数据来源主要 为地面重力、 卫星测高、 卫星重力等, 地面数据覆盖 率达 83. 8% , 部分重力数据空白区主要集中在南 极, 用卫星重力数据补充。EGM 2008 模型在计算 时采用 IT G GRACE03S 模型作为先验误差协方差
Compa red wit h WDM 94 , QDM seri es a nd EGM 96, the accura cy of EGM 2008 height
anoma lies i s increa sed by 3~ 5 ti mes, a lso by above 2 times compa red with IGG05 b and EIGEN 5c, especia ll y in gravity anomali es. Ba sed on the resear ch of EGM 2008 , it has been si gni fi ca nt ly i mproved to have the bet ter under st anding of gravity fi el d st ructure in China, especi all y i n west China. Therefore, suggest ions a re made on construc ti ng ( Ult ra ) hi gh gravity model of best fitti ng Chi nese gra vi ty field by combi na tion of di fferent na tional sect or la test data a nd re computi ng Nati ona l ( quasi ) geoi d on the basis of EGM 2008. Key words : EGM 2008; free ai r gravity anomaly; hei ght a nomal y; Chinese ma inla nd 摘 要 : 分别利用我国大陆 GPS 水准实测高程异常和 地面平均空间异常数据 , 对 EGM 2008 地球重力 场模型进行外部精 EGM 2008 模型高 程异 常在 我国 大陆 的总 体精 度为 20 cm, 华 东华 中地 区 12 cm, 华 北地 区达 到 EGM 2008 模型空间异常在我国大陆的总体精度为 10 . 5 mGal ( 1 mGal = 10 - 3 cm/ s2 ) , 且 大 EGM 2008 模型具 有很高的精度 , 测试 结果显示 , EGM 2008 模型 在 与 WDM 94 , DQM 系列 , EGM 96 相比 , EGM 2008 模型高 程异常精度 提
第4期
章传银 , 等 : EGM 2008 地球重力场 模型在中国大陆适用性分析
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2. 3
Байду номын сангаас
GPS 水准点高程异常比对结果 利用式( 1) ~ 式 ( 3) 分别对 EGM 2008 模型
其中, GM 为地心引力常数 , a 为椭球长半径, C nm 和S nm 为完全规格化位系数, P nm ( cos ) 为完全规 格化缔合 L egendre 函数, r 为 GPS 水准点的地心 向径 , 为正常重力。 高程异常差值为 = M
( 3)
本文分别利用我国 GPS 水准和重力数据对 EGM 2008 模型进行外部测试。EGM 2008 模型 提供 了 零 潮 汐 基 准 ( Z ero t ide ) 和 无 潮 汐 基 准 ( T ide fr ee) , 两 者区别仅 在于 C20 的不同 , 考虑 到我国大部分大地测量成果使用无潮汐基准, 本 文采用 EGM 2008 无潮汐基准模型。