geoid理解

定义概念
Geodetic Datum大地基准&＃xff1a;大地基准点是一组常量&＃xff0c;它规定了用于大地控制的坐标系统。

Referenced Ellipsoid参考椭球体&＃xff1a;地球表面在大小和形状上近似由称为椭球的几何表面来表示。椭球可以由半长轴(a)和半短轴(b)定义&＃xff0c;也可以由a和平坦度(f)定义。
WGS84和Geoid的关系&＃xff1a;

图片来源&＃xff1a;https://vdatum.noaa.gov/docs/datums.html
垂直坐标系&＃xff1a;类似于水平坐标系。垂直坐标系可以用作两种不同类型表面的参考&＃xff1a;椭圆体表面或重力相关表面&＃xff08;大地水准面&＃xff09;。

大地高&＃xff1a;相对于WGS84椭球的高度。GPS测量值是基于WGS84的。

正高&＃xff1a;相对于geoid的高度&＃xff0c;altitude相当于mean sea level &＃xff08;MSL&＃xff09;&＃xff0c;也称作是geoid&＃xff0c;大地水准面。

大地水准面&＃xff1a;大地水准面是地球重力场的等位面或水平面。大地水准面约等于平均海平面 (MSL)&＃xff0c;通常与当地平均海平面有约一米的误差。它是一个复杂的形状。

大地水准面大致遵循地形的走向。虚线代表椭圆体的表面&＃xff0c;h是高出椭球体的高度&＃xff08;HAE&＃xff09;。N代表大地水准面波动&＃xff0c;是椭圆体表面与大地水准面之间的距离。H代表正高。
h &＃61; H &＃43;N

图片来源&＃xff1a;https://pro.arcgis.com/zh-cn/pro-app/latest/help/mapping/properties/geoid.htm

geoid&＃xff1a;大地水准面&＃xff0c;是全球平均海平面的模型&＃xff0c;用来测量精确的地表高度。
垂直高度H&＃xff0c;是地球椭球以上的高度&＃xff0c;也称作标高。

图片来源&＃xff1a;https://eos-gnss.com/product/solutions/geoid-height

大地水准面模型可以提供上述方程的N值。

大地水准面模型geoid model分为 &＃xff1a;
EGM2008&＃xff08;精度5 arc minute&＃xff09;和EGM96&＃xff08;精度15 arc minute&＃xff09;

利用大地水准面求取待定点的高程异常并最终获得正常高。大地水准面模型&＃xff0c;它们的高度以米为单位高于椭球&＃xff0c;其绝对值应该在100米左右。

过去使用EGM96模型&＃xff0c;但因其发布年份较早且缺乏中国地区重力数据&＃xff0c;所以高程转换精度较低&＃xff0c;难以满足需求。

由美国发布的EGM2008大地水准面模型&＃xff0c;改善了这一情况。EGM2008精度高于EGM96。

EGM2008&＃xff1a;
EGM2008&＃xff0c;全称 Earth Gravitational Model 2008&＃xff0c;是EGM96和EGM84的继承者&＃xff0c;由美国国家地理空间情报局(NGA) 开发团队提供。

EGM2008模型可用于计算WGS84椭球体高度与地球上任何地方的平均海平面(Mean Sea Level&＃xff0c;MSL)之间的高度偏移。

图片来源&＃xff1a;https://www.eye4software.com/hydromagic/documentation/manual/utilities/egm2008-geoid/

geoid height大地水准面差距&＃xff1a;Height of geoid above WGS84 ellipsoid指的是geoid和WGS84的高度差。

geoid height大地水准面差距是从大地水准面上的点沿地球椭球法线到地球椭球的距离。在MATLAB中有geoidheight函数用来计算大地水准面差距的&＃xff0c;函数计算结果为EGM96&＃xff08;EGM2008&＃xff09;大地水准面与WGS84椭球体的差值。

参考资料&＃xff1a;https://eos-gnss.com/product/solutions/geoid-height

http://www.gissky.net/Article/3325.htm

https://www.eye4software.com/hydromagic/documentation/manual/utilities/egm2008-geoid/

https://pro.arcgis.com/zh-cn/pro-app/latest/help/mapping/properties/vertical-datums.htm

https://blog.csdn.net/zinnc/article/details/50978066

A tutorial on Datums&＃xff1a;https://vdatum.noaa.gov/docs/datums.html
20210416更新…