高程异常

似大地水准面与参考椭球面之间的高差

高程异常是似大地水准面与参考椭球面之间的高差。精确求定高程异常ξ，就是对似大地水准面的精化，按一定的分辨率精确求定高程异常ξ值。

简介

高程异常：似大地水准面至地球椭球面的高度。高程异常值可在国家测绘部门存有的高程异常图中查取。

公式：ξ=H-h，其中H是大地高，h是正常高。

高程异常的理论基础

大地水准面是一个物理面，相当于地球让完全静止的海水所包围的一个曲面。大地水位面是正高的起算面，地面点沿重力线到大地水准面的距离就是正高。

似大地水准面是正常高的起算面，在海洋上同大地水准面一致，在陆地上有差别，地面点沿重力线到似大地水位面的距离称为正常高，我国目前采用的法定高程系统就是正常高系统。

参考椭球面是大地高的起算面，从地面点沿法线到我们采用的参考椭球面的距离就是大地高。采用不同的参考椭球面就得到不同的大地高。若知道某点的大地高H和高程异常ξ，则可以求出某点的正常高h正常高。精确求定高程异常ξ，就是对似大地水准面的精化，按一定的分辨率精确求定高程异常ξ值。

求定方法

传统求定高程异常ξ值的方法是外业获取的大地测量工作者沿着一等三角锁段布设天文重力水准路线，利用天文重力水准的方法计算出高程异常ξ，再利用水准联测三角点，求出三角点的正常高h正常高，依据公式H=h正常高+ξ，求出各三角点的大地高。因此，求取三角点的大地高付出的代价是巨大的。

现代GPS定位技术，点位大地高与坐标可直接求出，只要在一个区域内联测国家水准点和三角点，精确确定高程异常ξ，就可以求出正常高h正常高。具体的方法归纳为几何法、重力法和重力与几何联合法。目前是GPS水准确定的高精度但分辨率较低的几何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，精化局部大地水准面，求定高程异常ξ,它主要是改正高程异常的中长波段部分。亦可通过地形改正的算法改正高程异常的短波部分，提高GPS转换精度。对于西南山区，考虑地形起伏的影响，先建立山区数字高程模型（DEM），以它作为基础计算高程异常的短波分量，精确计算高程异常ξ值，从而提高GPS高程转换精度。

高程异常求解的影响因素

西南山区的水利工程大多位于高山峡谷之间，地形起伏非常大，河流规划和库区控制网为带状控制网，主要考虑高程点的绝对点位和相对点位，因此主要应用高程异常差进行GPS高程转换。不同范围大小的DEM对测区高程异常差的影响也不一样。

对于平原和丘陵地区，DEM计算区域大于（40+40）×（40+40）格网面积时，高程异常差的变化很小；在高山地区，随着参与计算的DEM范围增大，给高程异常差带来的影响会越来越小。实践证明在平原和丘陵地区，要求参与计算高程异常的DEM区域范围比测区四周大10km以上，而在西南山区就大于18km。

GPS水准点的选址也是高程异常的重要影响因素。在地形起伏较大的地方，地形点高差大，引起的高程异常差变化大。因此GPS水准点应当选取在高程相近的地方，有利于减弱地形起伏给高程异常差带来的影响，提高高程转换精度。

参考椭球面也是高程异常的影响因素。我国使用的坐标系统有1980西安坐标系和1954北京坐标系。GPS能够精确地测出地面点在WGS一84坐标（美国国防部1984年世界大地坐标系）中的三维坐标X，Y，Z，经系统转换可以得到地面点在局部坐标系中的大地高。1980西安坐标系与我国的似大地水准面密合的较好，高程异常值较小；1954坐标系与我国的似大地水准面密合的较差。且在同一坐标系中，随着经度的增加，高程异常值逐渐小幅度增大，高程异常值自西向东有逐渐增大的趋势。所以在高山地区，为了与国家坐标系一致且高程异常值最小，建议采用1980西安坐标系椭球参数。

2008年7月1日启用2000国家大地坐标系，并要求现有测绘成果逐步转换到2000国家大地坐标系。

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