高程系统有哪些，（通用2篇）

高程系统有哪些(篇1)



高程系统概述

高程系统是测绘科学与技术领域中用于精确描述地球表面各点垂直高度的重要工具。它基于特定的基准面来量化地表点相对于该基准面的高度差异，从而构建起一套统一且标准化的高程体系。高程系统的选择和应用对于地形测绘、地质勘探、工程建设、导航定位以及地球科学研究等方面具有至关重要的作用。以下是主要的高程系统类型及其特点：

正高系统

基准面：大地水准面

正高系统是最早且最为直观的高程表示方式，其基准面为大地水准面。大地水准面是地球重力场中等位势面与海平面的交线，理论上是一个与全球平均海水面相吻合的连续曲面，且处处与地球引力方向垂直。在正高系统中，地面点的高程（通常用符号Hg表示）被定义为该点沿铅垂线方向至大地水准面的距离。

特性与应用

正高系统直接反映了地球自然重力场的影响，其高程值直观地反映了实际水位，因此在水文学、海洋学以及与海平面相关的工程设计中具有重要意义。然而，由于大地水准面在全球范围内并非一个简单的数学表面，其形状复杂且难以直接测量，尤其是在陆地内部，这使得正高系统的精确计算和应用存在一定的挑战。

正常高系统

基准面：似大地水准面

正常高系统采用了似大地水准面作为基准。似大地水准面是一种近似大地水准面的人工构造面，通过模型方法将局部地区因地下物质密度不均匀引起的重力异常进行补偿，从而形成一个与大地水准面极为接近且相对平滑的表面。地面点的正常高（常用符号Hn表示）即为该点沿铅垂线至似大地水准面的距离。

特性与应用

正常高系统在很大程度上克服了正高系统计算复杂度高的问题，能够提供在区域乃至全国范围内更易于实现、精度较高的高程数据。由于其与大地水准面的紧密对应关系，正常高在实际应用中可以较好地模拟水体流动、洪水分析以及地壳形变监测等场景，尤其适合在地壳结构复杂、重力场变化显著的地区使用。

大地高系统

基准面：参考椭球面

大地高系统以数学上定义清晰、易于操作的参考椭球面为基准。参考椭球是通过逼近地球形状而构建的理想化几何体，其表面与地球表面并不完全吻合，但提供了全球统一、规则的数学模型。地面点的大地高（或称椭球高，记为H）指该点沿通过该点的地心法线与参考椭球面的交点间的距离。

特性与应用

大地高系统具有纯几何意义，不受地球重力场复杂性的直接影响，其数值便于计算和处理，尤其适用于全球范围内的大地测量、卫星导航定位以及地球动力学研究。然而，大地高与实际地面水位或重力位存在差异，因此在需要考虑地球重力影响的具体应用中，如水文分析、工程设计等，可能需要通过转换将其与正高或正常高关联起来。

总结

高程系统包括正高系统、正常高系统和大地高系统，分别以大地水准面、似大地水准面和参考椭球面为基准面。这些系统各有其科学依据、计算方法和适用范围，共同构成了描述地球表面高程的完整框架。在实际应用中，选择合适的高程系统取决于具体任务的需求、数据获取的难易程度、精度要求以及区域地质特征等因素。随着现代测绘技术的进步，尤其是卫星测高、重力探测和大地水准面模型的不断优化，各类高程系统的计算精度和实用性得到了显著提升，为地球空间信息科学的发展提供了坚实的基础。

高程系统有哪些(篇2)



高程系统概述

高程系统是地理空间测量中的重要概念，它用于确定地球上任一点相对于某一特定基准面的高度或深度。这种系统对于地形描绘、工程设计、导航、气象分析、海洋学研究以及地球科学研究等多个领域具有关键作用。本文将详细阐述高程系统的几种主要类型及其特点。

1. 正高系统

基准面：大地水准面

正高系统是以大地水准面作为基准面的高程系统。大地水准面是一个物理概念，是地球重力作用下静止海水的表面，理论上与所有静止液体表面相切，代表了地球自然形态的平均海平面。在正高系统中，某点的正高（记作Hg）是该点至通过该点的铅垂线与大地水准面交点之间的垂直距离。由于大地水准面在全球范围内并非完全光滑且难以直接测量，正高在实际应用中受到一定限制。

2. 大地高系统

基准面：参考椭球面

大地高系统，又称椭球高系统，其基准面是数学上定义的参考椭球面。参考椭球是一个近似地球形状的几何体，其形状参数通过最佳拟合地球的总体重力场而确定。在大地高系统中，大地高（符号H）是指某点沿通过该点的法线方向，从该点到参考椭球面的距离。大地高易于通过卫星定位技术如GPS获取，并在现代大地测量和全球坐标系统中广泛应用，但其数值并不直接反映相对于地球自然形态（如海平面）的实际高度。

3. 正常高系统

基准面：似大地水准面

正常高系统是以似大地水准面为基准的高程体系。似大地水准面是一个经过适当重力改正后的数学曲面，它在大部分区域接近大地水准面，但在局部地区（如山脉、盆地等重力异常区）有所偏离，旨在消除大地水准面起伏带来的影响，使得高程数据更符合地面实际地形。正常高（记作HN）定义为某点沿铅垂线至似大地水准面交点的距离，它在地形测绘、工程设计等领域因能更好地反映地面相对高度而被广泛使用。

中国高程系统发展历程

1956年黄海高程系

中国早期使用的高程系统之一是1956年黄海高程系，它以青岛港验潮站1950年至1956年观测的黄海平均海平面作为全国统一的水准基面，即零高程面。该系统基于长期验潮数据推算出的黄海平均海平面高度，为当时的地形测量和工程建设提供了基准。

1985年国家高程基准

随着测绘技术的发展和国际标准的接轨，中国于1985年建立了新的国家高程基准。该基准同样基于青岛验潮站的数据，但采用了更长时间跨度和更精确的观测技术来确定黄海平均海平面。自那时起，1985年国家高程基准（简称“85高程”）成为中国大陆地区的现行统一高程系统，广泛应用于各种测绘工作和工程实践。

高程系统间的转换

在实际应用中，由于历史原因、地域差异或技术更新，可能需要在不同的高程系统之间进行转换。这通常涉及对高程值进行相应的重力模型校正、地形改正、潮汐改正等处理，以确保在同一地理位置上不同高程系统的数值能够准确对应。例如，将历史上的黄海高程数据转换至现行的国家高程基准，或者将大地高转换为正常高以满足地形图绘制需求。

总结来说，高程系统包括正高系统、大地高系统和正常高系统，分别以大地水准面、参考椭球面和似大地水准面为基准。中国在高程系统发展过程中，先后使用了1956年黄海高程系和1985年国家高程基准。理解并正确应用这些高程系统对于确保地理空间数据的准确性和一致性至关重要。