市级似大地水准面
1)项目概况
××市坐落于××平原，平均海拔300m左右，地势西高东低。城市中心经纬度大致为：东经××，北纬××。该市高程基准亦采用独立基准，主要由××××年该市二等水准网和不同时期的三、四等水准网所构成的高程控制网以实现这一高程系。根据与国家两个一等水准点的联测可知，该市独立高程系较国家1 9 8 5国家高程系高出约×××m。该市高程控制网不仅整体性与现势性较差、控制面积较小，这种独立系统也给工程使用带来麻烦，不符合当今测绘发展趋势。
2)项目目的
本项目的目的是在××市建立高分辨率高精度的似大地水准面或大地水准面，或者推算出该市具有厘米量级的高程异常差值（即△ζ） 。进一步推动GNSS技术的全面应用，尤其是利用GNSS定位技术所获得的三维坐标中的大地高分离求解正常高或海拔高，快速获取地面点的高程信息，为GNSS-RTK作业提供平面坐标和高程转换的理论基础，使GNSS-RTK和CORS获取的数据（平面和高程数据）能满足目前1:1万、1：5000、1: 2000、1: 500比例尺测图和城市规划与市政建设的迫切需要，尤其高程精度要达到厘米级精度的要求，加快“数字城市”工程的建设。
3)观测资料
(1)水准观测
按《国家三、四等水准测量规范》(GB／T 12898—2009)中三等水准测量精度要求作业，布设水准网，全网共布设三等水准点×××个。从统计的结果来看，精度达到三等水准测量的要求。
(2)GNSS观测
按《全球定位系统( GPS)测量规范》(GB7T 18 314—2009)中C级精度要求作业，布设GNSS网观测，全网共有GNSS点×××个，南北方向约为76km，东西方向约为68km，控制面，积4000km2，以国家A级点的坐标作为起算数据进行平差计算。从统计的结果来看，数据精度达到C级控制网的精度要求。
(3)其他资料……
4)问题
(1)简述我国各级似大地水准面的精度与分辨率。
(2)何为高程异常控制点？高程异常控制点的布设有何要求？
(3)为了完成区域似大地水准面精化，还需要哪些案例中没有列出的“其他资料”？简述区域似大地水准面精化计算的内容。
(4)如何对似大地水准面进行精度检验？
(5)结合案例简述实施似大地水准面精化的主要工作，需要上交的资料。
按《区域似大地水准面精化基本技术规定》(GB/T 23709—2009)规定的我国各级似大地水准面的精度与分辨率如下。
①似大地水准面的精度由格网平均高程异常相对于本区域内各高程异常控制点的高程异常平均中误差。
②似大地水准面的分辨率由似大地水准面模型采用的等角格网间距表示。
③我国似大地水准面按范围和精度，分为国家似大地水准面、省级似大地水准面和城市似大地水准面。各级似大地水准面的精度和分辨率应不低于表1-8的规定。
④地理区域较小的城市或局部的似大地水准面的精度和分辨率在满足表1-8中城市似大地水准面要求的前提下，可根据应用需要设计。
①高程异常点：大地高由GNSS测定、正常高由水准测量测定的大地点，也称GNSS水准点。
②高程异常控制点的布设原则。
a．高程异常控制点应均匀分布于似大地水准面精化区域。
b．高程异常控制点应具有代表性，点位分布应顾及平原、丘陵和山地等不同的地形类别区域，点位在不同地形类别均应占有一定的比例，在可能的情况下，对丘陵和山地等地形变化剧烈地区应适当加大高程异常控制点分布密度。
c．各级似大地水准面的高程异常控制点宜利用不低于表1-11规定精度的大地控制点和水准网点。
d．相邻高程异常控制网点最大间距不宜大于公式计算结果。其中，d为相邻高程异常控制网点最大间距( km)；mξ为似大地水准面的精度(cm)；c为平均重力异常代表误差系数，其数值平原取0.54、丘陵地取0.81、山地取1.08、高山地取1.50；λ为平均重力异常格网分辨率(＇)。
①区域似大地水准面精化的目的是综合利用重力资料、重力场模型与GNSS水准成果，采用物理大地测量理论与方法，应用移去一恢复技术确定区域性精密似大地水准面。通过似大地水准面精化，利用GNSS技术结合高精度分辨率似大地水准面模型，已成为高程测量的一种方式。因此，为了完成区域似大地水准面精化，还需要以下资料。
a．重力资料：该市区域内的加密重力测量资料，要求每个2.5 ＇*2.5 ＇格网内至少有一个实测重力点。
b．DEM数据：我国目前已完成1：5万精度的DEM数据库建设，1：5万DEM数据分辨率为25m*25m。在项目实施过程中需收集1：5万DEM，并以此为基础生成项目区域的3＂*3＂、30"*30＂、2.5 ＇*2.5 ＇分辨率的数字地形模型数据。
c．参考重力场模型：区域似大地水准面计算时，可选用国内外先进的高阶次地球重力场模型（如美国研制的EGM2008、武汉大学研制的WDM94等）作为参考重力场模型，通过分析、比较，采用适宜的参考重力场模型。
②根据区域似大地水准面精化原理，区域似大地水准面精化的计算主要有以下方面。
a．按照《全球定位系统(GPS)测量规范》(GB7T 18314—2009)、《国家三、四等水准测量规范》(GB7T 12898—2009)的要求完成高程异常控制点GNSS测量、水准测量数据处理得到高程异常控制点的GNSS大地高和正常高．按照公式ξGPS=H-h计算高程异常控制点的高程异常。其中，ξGPS为高程异常(m)；H为大地高(m)，由GPS测量方法获得；^为正常高(m)，由水准测量方法获得。
b．利用收集到的似大地水准面精化区域的重力资料与数字高程模型资料，按格网平均重力异常计算要求对数据进行整理。
c．采用地形均衡重力归算等方法完成重力点的重力归算与格网平均重力异常计算。
d．根据似大地水准面精化区域情况选择适当的参考重力场模型，采用移去一恢复技术，完成重力似大地水准面计算。
e．采用融合技术消除或削弱高程异常点与对应重力似大地水准面的不符值，完成与国家高程系统一致的似大地水准面计算。
①似大地水准面精度检验是通过一定数量分布均匀的高程异常控制点来实施的，这些高程异常控制点未参加似大地水准面精化计算，称为高程异常检验点。
②检验点的布设原则。
a．检验点的点位应分布均匀，在平原、丘陵和山区等不同的地形类别以及有效区域边缘地区均应布设检验点；应采用未参加似大地水准面计算的实测高程异常点作为检验点。
b．国家似大地水准面相邻检验点的间距不宜超过300km，检验点总数不应少于200个；省级似大地水准面相邻检验点的间距不宜超过100km，检验点总数不应少于5 0个；城市似大地水准面相邻检验点的间距不宜超过30km，检验点总数不应少于20个。
c．检验点与用于区域似大地水准面精化的高程异常控制点间的距离应不小于似大地水准面格网间距。
d．检验点应满足GNSS观测与水准联测条件。
e．在利用旧点作为检验点时，应检验旧点的稳定性、可靠性和完好性，以及是否满足GNSS观测与水准观测，符合要求方可利用。
③检验点数据处理。
a．检验点GNSS数据处理执行《全球定位系统(GPS)测量规范》(GB/T 18314—2009)的相关规定。
b．检验点水准数据处理按照《国家一、二等水准测量规范》(GB/T 12897—2006)或《国家三、四等水准测量规范》(GB7T 12898—2009)的要求执行。
c．按公式ξ测=H-h计算检验点的实测高程异常，记为ξ测。
d．利用检验点的大地坐标和拟合后似大地水准面模型计算各检验点的高程异常，记为ξ计。
④似大地水准面精度评定。
a．由似大地水准面模型计算的各检验点高程异常ξ计与其实测高程异常ξ测计算高程异常不符值△（△=ξ计-ξ测）；
b．计算高程异常不符值的中误差，作为似大地水准面精度。
①似大地水准面精化的工作主要包括外业观测和内业数据处理两个方面：
外业观测工作包括选点埋石、水准测量、GNSS观测、重力测量、外业观测成果的整理与归档；内业数据处理工作包括水准数据处理、GNSS数据处理、加密重力数据处理、重力数据分析、重力归算、DEM数据加工处理、格网平均重力异常计算、重力似大地水准面计算、重力似大地水准面与GNSS水准计算的似大地水准面拟合计算、数据处理成果整理与归档。
②成果上交。
区域似大地水准面精化成果应采用“二级检查、一级验收”制。验收合格后上交成果，包括：技术设计书、数据处理方案、GNSS观测数据及成果、水准观测数据及成果、高程异常控制点成果表、区域似大地水准面模型成果、技术总结、精度检验报告、检查验收报告等。
