基于多源数据的全球高程基准统一理论与方法研究

高程基准是大地测量参考框架的重要组成部分，在测绘工程、地球物理、资源环境灾害以及地壳形变和海平面变化等诸多领域具有特殊意义。目前区域、全球高程基准不统一问题已经严重影响了区域以及全球数据共享机制，因此如何建立全球统一的高程基准将是解决问题的关键。本研究中，首先利用波谱技术，精细分析重力数据频谱结构，研究多源重力数据的系统差消除方法，研制基于多源重力数据的基准统一理论模型；其次拓展基于扰动重力的高程基准统一方法；结合Bursa方法的优点，发展基于位差改正的重力异常高程基准统一迭代算法；研究模型线性和非线性关系，分析线性和非线性效应的精度损失，建立厘米级精度下的高程基准统一的解决方案；从理论上分析解决观测数据与模型的匹配问题以及数据、模型对计算结果的相互影响规律，构建定量或半定量的精度评价体系或准则。

高程基准是大地测量参考框架的重要组成部分，在测绘工程、地球物理、资源环境灾害以及地壳形变和海平面变化等诸多领域具有特殊意义。目前区域、全球高程基准不统一问题已经严重影响了区域以及全球数据共享机制，因此如何建立全球统一的高程基准将是解决问题的关键。本研究首先研究多源重力数据的处理方法，对重力场数据进行了稳态和时变分析，提出了船测重力数据的精细处理方法，基于球谐分析进行了多源重力场数据的方法分析。其次从基于扰动重力和改造后的扰动重力数据分别分析了构建高程基准统一的理论和方法，并在某试验区范围内验证了改造后的扰动重力替代实测扰动重力的条件：当高程异常绝对值不大时，运用重力场模型与重力异常改造得到的扰动重力可以替代实测重力异常进行计算，此种替代特别适合我国沿海区域的似大地水准面计算或高程基准的统一。最后对Hotine积分的误差进行了分析，推导分析了严密的Hotine积分奇异点处理公式，如果考虑厘米级水准面精化，在扰动重力数据大于100毫伽时，并且奇异积分处理区域大于10’，我们必须利用奇异积分的严密处理公式进行计算；而当扰动重力数据超过300毫伽时，在5’格网的误差就超过1cm，我们也必须采用严密公式进行处理。同时分析了Hotine积分的偶然误差传播规律，当要计算得到1cm（似）大地水准面时，必须要充分考虑重力数据精度和格网分辨率的双重影响。本基金共计发表论文7篇，获得授权发明专利3项，获得1项软件著作权，达到了预期目标。