文 献 综 述

一．高程基准统一方法研究的目的和意义：

大地水准面是获取地理空间信息的高程基准面，某个国家或地区的局部高程基准面通常是由该国家或地区多年的验潮站资料确定的当地的平均海平面，与真正意义上的大地水准面是不同的。由于各个国家或地区确定高程基准面时所采用的验潮站资料、时间和方法不同，以及海面地形的存在和平均海平面本身的变化，各个国家或地区的高程基准面存在较大差异。全球或区域性高程基准的统一对于构建”数字区域”和”数字地球”及研究全球或区域性环境变化具有重要的科学意义和现实意义。空间测量技术的飞速发展要求全球统一精密高程基准。人造卫星的精密定轨，航天飞行器制导，深空探测器巅峰精确导航，要求大地测量为地面基准站和跟踪站提供高精度的三维坐标，尤其是高精度的垂直坐标。世纪之交，GRACE、CHAMP及GOCE等新一代利用卫星测量技术进行的地球学科研究项目已经按计划实施展开，已经走向成熟的VLBI、DORIS、GPS等测量技术，要求在全球范围进行联合观测与统一的数据处理，以精细反应地球运动变化情况。精密统一的高程基准是所有这些学科研究的基础。海洋科学技术要求大地测量能够提供的高程测量成果在全球尺度上能够达到分米甚至厘米的水平以监测全球平均海面变化。地球动力学计划项目也要求大地测量提供高精度的全球大地水准面和局部大地水准面及其随时间的变化情况，作为反演地球内部物质运动变化的约束条件。按照有关学科技术的发展趋势，它们在世纪前年中需要大地测量提供的高程测量成果，精度在全球范围应该达到厘米的量级上，相应于地球半径约为一，显然统一高程基准的建立和维护也必须达到这样一个精度水平。

二、高程基准统一方法的简要介绍和分析：

（1）、水准测量法：

水准测量法是通过水准测量加重力测量直接联测两个高程基准之间的重力位差，同时可以求得两个高程基准之间的垂直偏差。利用水准测量方法测量两个区域高程基准的位差或垂直有两种方式：一是直接进行水准和重力联测；二是将两个区域的高程基准都联测到同一个点，通过公用点计算得到高程基准差。而在实际中，我们通过水准测量加重力测量能得出两个基准面的重力位差。总体来说，这种方法比较简单，也是目前公认测量精度最高的方法，因而水准测量法也成为大部分国家和地区建立高程控制网的主要手段。但该方法的不足之处在于，由于海洋和水域的大面积存在，以及在高山等水准测量不宜到达的区域，在很多地方不能进行联测，同时水准测量随水准路线长度增加的误差积累会加大，从而使得该方法具有很大的局限性。

（2）、基于海面地形模型的方法：

基于海面地形模型方法是利用海面地形模型来确定高程基准之间的位差或垂直偏差的方法。确定海面地形模型的方法是利用卫星地面跟踪站观测数据确定卫星轨道及卫星位置，这样就可以确定出卫星到参考椭球面的垂直距离，根据卫星测高数据测得到卫星到海平面的距离，相减可以得到海平面到椭球面的距离，然后利用已知的大地水准面（一般由重力场模型计算得到）求得海面地形模型。只要我们知道高程基准点的位置，就可以利用海面地形模型计算出此点的海面地形，从而得到该高程基准点相对于全球大地水准面的系统差。

从基于海面地形模型方法确定两个高程基准之间的位差或垂直偏差基本原理可以得到：a、这种方法只适合用于两个临海高程基准之间的传递，陆地部分则需要其他方法进行；b、该方法严重依赖海面高模型和大地水准面模型，因此两个模型的精度直接影响到结果精度。同时，海面地形模型在宽阔的海域有较高的精度，而在海岸带区域，由于卫星测高精度无法得到保证，然而需要传递的高程基准一般是通过海岸带建立验潮站观测来确定区域高程基准，因此利用基于海面地形模型方法确定两个高程基准差精度较低。

（3）、基于大地边值问题方法：