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PSG第九章 GPS高程测量 第九章 GPS高程测量 第九章 GPS高程测量 高程系统 第九章 GPS高程测量 地面点高程：地面点沿铅垂线到某一高程基准面的 第九章 GPS高程测量 距离。 在测量中常用的高程有大地高（Geodetic height）、 正高（Orthometric height ）和正常高（Normal height ）。 华中科技大学水电学院仿真中心 主讲：付必涛 Global Positioning System Global Positioning System Global Positioning System 第九章 GPS高程测量 高程系统的一般概念 第九章 GPS高程测量 参考椭球面 第九章 GPS高程测量 GPS测量的高程是以WGS-84参考椭球面为高程基准 的大地高。 由于我国高程系统是正常高系统，所以GPS测量的 高程数据必须转换到正常高系统中，才能正常使用。 学习GPS高程测量，就必须了解各个高程系统的概 念及其转换关系。 Global Positioning System 大地高：地面点沿铅垂线到参考椭球体面的距离。 正高：地面点沿铅垂线到大地水准面的距离。 正常高：地面点沿铅垂线到似大地水准面的距离。 我们通常所说的海拔高程是指正常高。 以椭圆的短轴为旋转轴的椭球面，来代替地球的 形状称之为地球参考椭球面，它是建立空间大地 坐标的重要参数。空间大地坐标的原点位于参考 椭球的中心点，空间大地坐标的投影面参考就是 椭球面。 * Global Positioning System Earth’s center Global Positioning System 大地高（Geodetic height） 第九章 GPS高程测量 大地水准面 第九章 GPS高程测量 大地水准面的定义 根据物理意义定义为： W = gh 第九章 GPS高程测量 GPS测量的高程是以WGS-84参考椭球面为高程基 准的大地高。 WGS-84椭球参数： a = 6378137m f = 1 / 298.257223563 为了建立高程系统，人们定义了一个在整体上非常 接近地球自然表面的水准面。由于海洋占地球表面 的71%，故设想一个不受潮汐、风浪和大气压变化 影响，并延伸到陆地下面处处与铅垂线相垂直的水 准面，称为大地水准面。它是一个没有褶皱、无棱 角的连续封闭曲面。可以近似把它看成地球的形状。 式中，W 为重力势能，g为重力加速度，h为单 位质点所处的高度。 配合最佳的 参考椭球面 大地水准面 大地水准 面差距N Global Positioning System Global Positioning System Global Positioning System 大地水准面的特点 第九章 GPS高程测量 正高系统（Orthometric height ） 第九章 GPS高程测量 第九章 GPS高程测量 同一大地水准面上重力加速度值不同 曲面的形状极其复杂 需要无穷个参数才能进行确切描述 能够用常规仪器直接加以测定 以大地水准面为基准的高程系统，称为正高系统。地面点 沿垂线方向到大地水准面的距离称为正高。大地水准面是 一族重力等位面(水准面)中的一个，水准面之间不平行， 不同线路的水准高差也不相等。正高的定义： Hg = 1 gdh gm ∫ 由于 g m同地面点以下的地壳密度有关，既无法实 测，也不能精确计算，最多只能假定地壳密度后， 近似地推算。因此严格说来，地面上一点的正高是 不能精确求定的。 正高是以大地水准面为基准面，具有重要的物理意 义。如以N表示大地水准面和椭球面之间的差距， 则正高与大地高之间的关系为： H = Hg + N dh为沿水准路线测得的高差，g为沿该路线的重力值，由重 g 力测得， m 为沿地面点的垂线至大地水准面之间的平均重 力值。 Global Positioning System Global Positioning System Global Positioning System 第九章 GPS高程测量 正常高系统（Normal height ） 第九章 GPS高程测量 第九章 GPS高程测量 因为大地水准面的形状