《测绘综合能力》要素精讲（24）

    似大地水准面精化

　　1、似大地水准面概念与作用

　　大地水准面：也称为重力等位面，它既是一个几何面，又是一个物理面，相当于地球让完全静止的海水所包围的一个曲面。

　　正高：地面点沿重力线到大地水准面的距离称为正高。

　　根据位差理论，某带定点的正高应等于沿水准路线所测的位差除以该点的重力平均值gm,由于gm不能准确球出，所以正高在解算过程中有一定难度。为此，普遍采用待定点的正常重力值rm替换沿重力线到大地水准面的重力平均值gm，水准路线上的重力仍采用实测重力值。这样由于重力值的改变，其效果相当于高程起算面也发生了变化，即不再是大地水准面，而称为似大地水准面。似大地水准面在海洋上同大地水准面一致，但在陆地上有差别，它是正常高的起算面，地面点沿重力线到似大地水准面的距离称为正常高。以似大地水准面定义的高程系统称为正常高系统。我国目前采用的法定高程系统就是正常高系统。

　　大地高：从地面点沿法线到我们采用的参考椭球面的距离。它的起算面也就是我们所采用的参考椭球面。由此可以看出当采用不同的参考椭球时，所得到的大地高也是不同的。

　　参考椭球面与大地水准面之差的距离称为大地水准面差距，记为N，参考椭球面与似大地水准面之差的距离称为高程异常，记为ζ。如果设地面某一点的大地高为H，它的正高为h正高，正常高为h正常高，则有：

　　H=h正高+N=h正常高+ζ

　　所以，当我们知道某一点的大地高H和h正常高，则可以求出某一点的高程异常ζ。反之，若知道某一点的大地高H和高程异常ζ，则可以求出某一点的正常高h正常高。

　　在传统大地测量时期，外业获取的大地测量数据均要归算到椭球面上才能进行大地测量计算，必须知道所测三角点的大地高，为此，大地测量工沿着一等三角锁段布设了天文重力水准路线，利用天文重力水准的方法计算出高程异常ζ，再利用水准联测三角点，求出三角点的正常高h正常高，按照H= h正常高+ζ，求出各三角点的大地高。由此可见，为求出三角点的大地高所付出的代价是巨大的。

　　而现代采用GPS定位技术，点位大地高与坐标直接求出，只要在一个区域内精确确定高程异常ζ，则可以求出正常高h正常高，改变了以前为得到点位的正常高必须进行传统水准测量。

　　2、似大地水准面精化方法

　　确定大地水准面的方法可归纳为：几何法（如天文水准、卫星测高及GPS水准等）、重力学法及几何与重力联合法（或称组合法）。目前，陆地局部大地水准面的精化普遍采用组合法，即以GPS水准确定的高精度但分辨率较低的集合大地水准面作为控制，将重力学方法确定的高分辨率但精度较低的重力大地水准面与之拟合，以达到精化局部大地水准面的目的。