地球重力场模型在广西地区的精度对比

地球重力场模型在广西地区的精度对比

秦晖

广西壮族自治区自然资源信息中心，广西南宁， 530000

摘要：GNSS高程与似大地水准相结合可以在一定程度上代替低等级水准测量，地球重力场模型是区域似大地水准面确定的关键。本文针对广西区域，使用现有的水准点与GNSS大地高资料对EMG2008重力场模型和XGM2019重力场模型求得的高程异常值进行精度对比，结果表明：XGM2019重力场模型在广西地区的整体精度优于EMG2008模型，但两模型的精度差距较小，由此可知，目前最新的全球重力场模型—XGM2019模型在广西地区具有一定的适用性。

引言：重力场模型精确构建现已成为大地测量学、地震学、海洋学、空间科学、国防建设等领域研究热点，在全球范围内的陆地、海洋和空间采用多种技术和方法进行了广泛的地球重力场测量^[1]。传统的测量方法主要有地面重力观测技术、海洋卫星测高技术、卫星轨道摄动技术，随着人类在卫星测高、卫星重力、航空重力测量等现代重力场探测技术的不断发展和应用，地球重力场信息的精度和分辨率出现了质的飞跃，出现了基于卫星重力测量技术建立的地球重力场模型^[2-3]。

随着单一方法测定重力场模型已无法满足大地测量的需求，通过多源重力场数据联合构建的重力场模型应运而生。自1998年起，美国国家地理空间情报局发布EGM系列模型，EGM2008一直被公认为是精度最好的全球重力场模型，其阶数完全至2159阶。经过地面重力数据、船载数据、卫星重力数据的不断累计和数据联合处理技术的不断优化，EGM2020作为最新一代的地球重力场模型即将发布。作为即将发布的全球重力场模型EGM2020的前期研究，慕尼黑技术大学天文和物理大地测量学研究所提前发布了阶次完全至2159（球谐系数的阶扩展至2190）的XGM2019重力场模型，空间分辨率约为5′（约9km）。与EGM2008模型相比，XGM2019重力场模型有了重大的升级，尤其是在南美、非洲、亚洲部分地区和南极洲等大陆地区^[4-5]，但是其在广西地区仍无完备的研究。

1 数据来源及精度评估

为了对比XGM2019和EGM2008重力场模型在广西地区的高程异常精度，笔者采用现有的分布于广西地区的高精度85高程基准水准点作为参考值，采用偏差（bias）与均方根误差（RMS）作为重力场模型计算高程异常值的精度评估指标。

2 两模型的高程异常值

通过高精度全球重力场模型计算得出对应水准点点位的高程异常值，结果如表1所示，通过对比对应点位的高精度高程异常计算两模型的偏差及均方跟误差，结果如表2所示。

由表1可知，两模型计算得出的高程异常结果较为接近。由表2可知，XGM2019重力场模型的偏差在0.136m~0.914m之间，EGM2008重力场模型的偏差在0.163m~0.911m之间，两模型在不同点位的偏差值与偏差范围较为接近。通过RMS和Bias可以为了进一步探究模型精度，XGM2019模型的RMS为0.674m，Bias为0.455m结果均优于EGM2008模型。

表1：两模型高程异常计算结果

表2：两模型高程异常精度对比

3 总结

本文为探究最新的全球重力场模型—XGM2019模型在广西地区的适用性，以高精度水准点作为参考值，并与EGM2008模型进行精度对比，结果显示，XGM2019重力场模型在广西地区的整体精度优于EMG2008模型，但两模型的精度差距较小，由此可知，目前最新的全球重力场模型—XGM2019模型在广西地区具有一定的适用性，该研究对广西地区似大地水准面的精化工作具有一定的指导意义。

作者简介：秦晖（1993-），男，本科，测绘助理工程师，研究方向：测绘地理信息技术、国土空间及城乡规划。

通信作者简介：秦登华（1988-），男，硕士研究生，工程师，研究方向:测绘地理信息技术、国土空间及城乡规划。E-mail：1120010199@qq.com

参考文献

[1] 宁津生, 王正涛. 地球重力场研究现状与进展[J]. 测绘地理信息, 2013(1):7.

[2] Abrehdary M , Sjberg L E . A New Moho Depth Model for Fennoscandia with Special Correction for the Glacial Isostatic Effect[J]. Pure and Applied Geophysics, 2021, 178(3):877-888.

[3] 王洪尧. 基于KTH法的吉林省似大地水准面精化[D]. 吉林大学, 2020.

[4] Zingerle P , Pail R , Gruber T , et al. The combined global gravity field model XGM2019e[J]. Journal of Geodesy, 2020, 94(7).

[5] 王科. XGM2019重力场模型在GPS高程拟合中的精度分析[J]. 测绘, 2020, 43(4):4