正高

测绘学名词

正高,又称 高程 、绝对高程、海拔,是指地面点沿其投影线到投影面的距离。在测量中常采用正高来反映地面点的高低,由于基准面选择的不同,其正高系统也是不同的。 一般正高系统有大地高系统、正高系统、 正常高 系统。

正高测量的主要方法有几何水准测量、三角高程测量、液体静力水准测量和GNSS高程测量等。

大地水准面

大地水准面 是由静止海水面并向大陆延伸所形成的不规则的封闭 曲面 。大地水准面或似大地水准面是获取地理空间信息的高程基准面。它是重力等位面,即物体沿该面运动时,重力不做功(如水在这个面上是不会流动的)。大地水准面是描述 地球 形状的一个重要物理参考面,也是海拔 高程 系统的起算面。大地水准面的确定是通过确定它与 参考椭球 面的间距--大地水准面差距(对于似大地水准面而言,则称为高程异常)来实现的。大地水准面和海拔高程等参数和概念在客观世界中无处不在,在国民经济建设中起着重要的作用。

简介

又称为绝对高程或者海拔,简称高程。称“正高”是为与“ 正常高 ”相区分:正高以 大地水准面 为基准,正常高以似大地水准面为基准。

发展沿革

早在700多年前,我国元代科学家 郭守敬 ,在兴修 水利工程 中已经认识到进行 高程 测量需从 海平面 起算并开始实施,从而形成了海拔的概念。此后人们注意到 潮汐 变化对海面高低的影响,在西方一些国家先后建立了验潮站,根据多年的观测来确定当地的平均海面,世界上最早的验潮站也有200多年的历史,我国的吴淞验潮站也记录有100多年的资料,但由于吴淞处在 长江 与 吴淞江 汇合的 冲积层 上, 地壳 稳定性较差,虽然仍在记录,但作为高程的基准点,从1950年起已被设在 基岩 上的青岛验潮站所代替。

在谈及高程 基点 和基准的时候,人们不会忘记 英国 科学家斯督克斯的贡献,他是物理 大地测量学 的开拓者和奠基人,1849年他在“地球表面重力变化”一文中,提出了用 引力 位理论和重力测量的方法来推求 大地水准面 的形状,实际上这是对大地重力学基本 微分方程 即第三 边值问题 (其边界条件为大地水准面的混合 重力异常 )的求解,这时大地水准面的形状(S)可用下式表示:,式中g为大地水准面的重力,M为地球质量,为其自转角 速率 ,具体的方法是根据它上面的重力异常与斯氏函数的 卷积 ,如此可求得 大地水准面高 ,由它组成的面就是大地水准面,这样就把 大地测量学 中的几何问题和物理问题有机地联系起来。由于大地水准面是 地球 重力场中一个特殊的等位面并与平均海面十分接近,因此用它作为 高程 基准面很有意义,各国仍在研究用它来统一世界各地的高程基准。

由于重力学理论还知道,单纯的几何 高程 (差)测量还不能完全确定地面点的高程,只有同时进行几何的水准测量和重力测量才能真实完整地确定出真正的高程,若仅作了前者的测量,其结果就会因施行的路线的不同而异。因此在地球的重力场中的高程测量实质是进行重力位(差)的测量,并用表示,其中C为位基数,积分下限为0,即在 大地水准面 上其高程为0。

经过 德国 大地测量学 学家黑尔默特的研究,便将从大地水准面沿垂线到地面点的海拔 高程 定义为正高,且公式为:

其中g为0到H之间的重力平均值,如此把过去的海拔高以公式的形式严格固定下来,由于以往g值难以确定,因而在过去一段时间用一些近似公式表示正高或对它做相应的改正,乃至近年来还有作者认为它是无法精确获得的。

由正常高推求

地面点沿 铅垂线 到似大地水准面的距离称为正常高,以似大地水准面定义的 高程 系统成为正常高系统。

求取正高的公式为:

式中,为正常高,为 正常重力 ,为布格异常,从上式可以看出,两者之差和布格异常及 高程 (H)有关。

参考资料