蔡庆立，卢 荣

（广州市城市规划勘测设计研究院，广东 广州510060）

0 引 言

传统高程测量一般使用几何水准方法，测量效率低，劳动强度大。目前GPS RTK高程已经得到了广泛应用［1－2］，但RTK的作业半径有限，在保证精度的情况下作业半径需控制在8km以内，在大范围、长距离测量中只能采用分区测量模式，且对控制点分布要求较高，在实际应用中受到了一定的限制［2］。连续运行卫星定位服务系统（CORS）较好的解决了常规RTK作业半径有限、测量精度随着流动站到基准站距离增加而增大等问题，但使用RTK高程仍需要进行高程拟合。随着各地现代测绘基准体系的建设，很多城市级、省级似大地水准面精化项目完成，且精度能达到厘米级甚至亚厘米级精度［3－4］，CORS结合区域似大地水准面精化成果成为高程测量的新模式。在没有似大地水准面精化成果的区域如何使用CORS进行大范围高程测量值的探讨。

1 EGM2008重力场模型

EGM2008重力场模型［5－6］是美国国家地理空间情报局（NGA）采用先进的算法和建模技术，以PGM2007B为参考模型，利用GRACE卫星重力数据、全球5′×5′重力异常数据、TOPEX卫星测高数据及现势性好分辨率高的地形数据，结合精度高、分布面广的地面重力数据完成的最新一代全球重力场模型。EGM2008重力场模型研制周期为4年，期间在很多国家和地区进行了测试与评估，结果显示2 190阶的EGM2008重力场模型与其它模型相比精度有了较大的提高，是迄今为止分辨率最高、精度最好、阶次最多的全球重力场模型。EGM2008模型与现有其它模型高程异常精度统计情况见表1所示［7］。

章传银、郭春喜、陈俊勇等利用全国858个GPS A、B级网的GPS／水准数据、华北地区1305个GPS／水准数据、华南地区918个GPS／水准数据、华中华东地区4 707个GPS／水准数据对EGM2008重力场模型（无潮汐基准模型）在中国内地的适用性进行了研究，结果如表2所示［5］。

表1 各地球重力场模型GPS水准外部检核均方差

表2 EGM2008 2 190阶高程异常与GPS水准高程异常对比表

可以看出，EGM2008重力场模型精度相对其它模型有了明显提高，在我国大陆地区，EGM2008重力场模型高程异常总体精度为20cm，但有明显的区域不平衡性，华北地区达到9cm，华东华中地区12cm，西部地区精度稍差，为24cm.从整体看，EGM2008模型在我国大陆的精度与全球范围的整体精度相当。

将EGM2008重力场模型应用于RTK高程测量中，可以降低高程拟合对控制点数量及位置分布的要求，提高RTK高程测量精度。利用TGO软件Grid factory功能，将EGM2008重力场模型文件EGM08.GGF按测区大小提取对应的子网格模型，并上传到天宝手簿“Trimble Date”文件夹中，在进行测量时调用EGM2008模型，可以方便的实现RTK平面和高程一体化作业模式［8］。

2 精度分析

文献［8］通过工程实例提出，在GPS高程转换中使用EGM2008重力场模型，较大的测区范围仅需要较少的GPS／水准点（至少为1个），就可以取得令人满意的转换结果，达到普通几何水准精度，对控制点位置分布及数量要求大大的降低。对于多个GPS／水准已知点，还可以相互检查其是否含有粗差或错误，这为以后工程应用提供了借鉴。

2.1 已知点检核

粤东地区1∶10 000相片控制测量项目，控制面积约60 000km2，时间紧，任务重，精度要求高。众所周知，RTK平面坐标精度可以满足像控测量要求，若使用RTK高程需要进行高程拟合。高程拟合对控制点的数量、位置分布、精度要求较高。该项目测区内高等级控制点数量较少，难以满足高程拟合要求。根据测区环境划分为12个小区，使用GDCORS分区测量，选择位于测区中部的控制点进行校正，RTK测量时调用EGM2008模型进行高程转换，同时获得坐标和高程成果，在施测过程中测量已知高程点，对转换结果进行检核，检核结果见表3。

表3 已知点检核结果

可以看出，使用EGM2008重力场模型进行高程转换后，高程较差精度较高，在检核的87个控制点中，87.35%高程较差小于5cm，可以满足像控测量高程精度要求。

2.2 与广州似大地水准面对比

广州市似大地水准面成果［4］根据GPS测量成果、二等水准成果、重力资料确定，采用了5 621个高精度重力数据和144个高精度GPS／水准资料；格网重力异常的内插是在SRTM数值地面模型和DTM2000海底地形资料的基础上，利用地形均衡归算通过移去－还原原理计算。广州市似大地水准面覆盖面积达8 000km2，精度优于1cm，是目前精度最高的城市似大地水准面之一，可以代替三、四等水准测量。

在广州市某带状地形图导线测量中，共布设一级导线点13个，分别使用EGM2008重力场模型、广州市似大地水准面成果将RTK WGS－84高程转换为正常高，并进行了对比，以广州市似大地水准面转换成果为真值，计算高程中误差为

转换结果对比情况如图1所示。

图1 高程转换结果对比图

3 结 论

EGM2008重力场模型是目前分辨率最高、精度最好、阶次最多的全球重力场模型，在我国大陆地区，其高程异常总体精度约为20cm，其中华北地区达到9cm、华东和华中地区12cm、华南地区13cm.将EGM2008模型应用于RTK高程测量中，使用单点校正即可得到高精度的正常高，在控制点较少区域进行RTK高程测量具有较好的应用价值，可以满足像控测量、图根控制测量精度要求。

另外，由于EGM2008重力场模型精度高于其它地球重力场模型，在区域似大地水准面精化中可首选其作为参考重力场模型，在缺乏地面重力数据以及数字地形模型的区域，基于EGM2008重力场模型的区域似大地水准面确定方法具有较好的应用价值［5］。

［1］ 韩 正，薄怀志，宋朝辉.基于RTK的水文地质勘察测量研究［J］.全球定位系统，2009，34（2）：47－50.

［2］ 王克峰，马英莲，肖亚涛，等.新疆基础测绘工作中GPS RTK技术高程精度的分析研究［J］.测绘通报，2007，32（2）：27－29.

［3］ 肖建华，王厚之，李江卫，等.武汉市区域似大地水准面精化成果应用［J］.地理空间信息，2008，6（2）：1－3.

［4］ 杨 光，林 鸿，欧海平，等.广州市亚厘米级高精度似大地水准面的确定［J］.测绘通报，2007（1）：24－25.

［5］ 原喜屯.地球重力场模型在GPS高程测量中的应用［J］.全球定位系统，2011，36（2）：59－62.

［6］ 翟振和，魏子卿，吴富梅，等.利用EGM2008位模型计算中国高程基准与大地水准面间的垂直偏差［J］.大地测量与地球动力学，2011，31（4）：116－118.

［7］ 朱亚光，高兴国，刘焱雄，等.基于EGM2008模型的高程联测方法［J］.济南大学学报·自然科学版，2011，25（4）：410－413.

［8］ 冯林刚，林 军，赵锁志.EGM2008模型在GPS高程转换中的应用研究［J］.测绘信息与工程，2009，34（5）：6－7.