1.3　大地水準(zhǔn)面精化研究進(jìn)展

大地水準(zhǔn)面巨大的科學(xué)和應(yīng)用價(jià)值始終是其迅猛發(fā)展的推動(dòng)力。20世紀(jì)90年代以來(lái)，世界各國(guó)和地區(qū)都在積極地改善各自的大地水準(zhǔn)面模型質(zhì)量，模型的分辨率和精度相比之前有了較大提高。

20世紀(jì)90年代以后，隨著觀測(cè)區(qū)域的不斷擴(kuò)大、數(shù)據(jù)精度的不斷提高以及地形改正策略的不斷嚴(yán)密，美國(guó)陸續(xù)推出了GEOID90、GEOID93～GEOID99一系列大地水準(zhǔn)面模型，分辨率和精度較之前提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。美國(guó)最新公布的重力大地水準(zhǔn)面為USGG2012，它是基于地面重力數(shù)據(jù)、DNSC（Danish National Space Center）08測(cè)高重力數(shù)據(jù)和高分辨率的SRTM（Shuttle Radar Topography Mission）3地形數(shù)據(jù)共同建立起來(lái)的。其大地水準(zhǔn)面的整體精度約為±3cm，其中，西部山區(qū)的精度為±5～±8cm，平原地區(qū)的精度優(yōu)于±2cm，分辨率達(dá)到了1′×1′。另外，為了達(dá)到±1～2cm的高精度大地水準(zhǔn)面的目標(biāo)，進(jìn)而取代現(xiàn)有的國(guó)家高程基準(zhǔn)NAVD88，美國(guó)國(guó)家大地測(cè)量局（National Geodetic Survey，NGS）于2007年啟動(dòng)了美國(guó)垂直基準(zhǔn)重新定義計(jì)劃（Gravity for the Redefinition of the American Vertical Datum，GRAV-D），并在全美陸續(xù)展開(kāi)航空重力測(cè)量任務(wù)。目前，美國(guó)東部多數(shù)地區(qū)的飛行任務(wù)已經(jīng)完成，而西部地區(qū)只有加利福尼亞州附近的局部區(qū)域可以獲取數(shù)據(jù)，NGS預(yù)處理后的航空重力數(shù)據(jù)精度為±2～3mGal。

加拿大采用與美國(guó)相同的高程基準(zhǔn)（NAVD88），先后研制了GSD91、GSD95直至CGG2010大地水準(zhǔn)面模型。CGG2010模型的構(gòu)建過(guò)程融合了GOCO01S模型和EGM2008模型的中低階重力場(chǎng)信息，中長(zhǎng)波部分的精度得到了顯著提高，模型的分辨率達(dá)到了2′×2′，精度為±2～±10cm。加拿大最新推出的重力大地水準(zhǔn)面模型為CGG2013，消除系統(tǒng)誤差后，精度為±7.3cm，加拿大基于此構(gòu)建了新一代的大地水準(zhǔn)面高程基準(zhǔn)CGVD2013。

澳大利亞也致力于發(fā)展本國(guó)的高精度重力大地水準(zhǔn)面模型，如AUSGeoid93、AUSGeoid98、AUSGeoid09。AUSGeoid09模型的建立利用了高階次的EGM2008地球重力場(chǎng)模型信息，因此實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)大地水準(zhǔn)面的貢獻(xiàn)非常小。AUSGeoid09模型的分辨率為1″×1′，GPS/水準(zhǔn)擬合后的精度為±3cm。

歐洲國(guó)家大地水準(zhǔn)面的計(jì)算始于20世紀(jì)80年代，起初的重力大地水準(zhǔn)面精度只有分米級(jí)，分辨率約為20km。1990年，國(guó)際大地測(cè)量協(xié)會(huì)（International Association of Geodesy，IAG）啟動(dòng)了歐洲大地水準(zhǔn)面計(jì)劃，之后陸續(xù)推出了EGG94、EGG95、EGG96、EGG97、EGG2007、EGG2008等一系列大地水準(zhǔn)面模型。其中，EGG97模型充分利用了EIGEN-GL4C重力場(chǎng)模型高精度的中長(zhǎng)波信息，分辨率達(dá)到1.0′×1.5′，與德國(guó)、法國(guó)以及橫貫歐洲的GPS/水準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，其精度達(dá)到±10cm。EGG2008在EGG2007模型的基礎(chǔ)上，對(duì)可疑區(qū)域進(jìn)行部分更新，最終精度優(yōu)于±8cm。

我國(guó)似大地水準(zhǔn)面的確定經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展歷程，最初的似大地水準(zhǔn)面CQG60的精度只有±2～±4m，分辨率為200～500km。20世紀(jì)90年代，在國(guó)家測(cè)繪局的組織下，武漢大學(xué)研制了覆蓋我國(guó)全境的似大地水準(zhǔn)面模型CQG2000（李建成等，2003），其分辨率為5′×5′，精度約為±0.5m。2011年，基于Stokes-Helmert的“移去-恢復(fù)”理論，我國(guó)建立了新一代的大地水準(zhǔn)面模型CNGG2011，該模型的整體精度為±0.126m，東部地區(qū)精度為±0.062m，西部地區(qū)精度為±0.138m。