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研究生:蕭翔文
研究生(外文):Shyang-Wen Shiao
論文名稱:以大地位數為基礎之TWVD2001高程計算
論文名稱(外文):Geopotential Number-based TWVD2001 Heights Computations
指導教授:楊名楊名引用關係
指導教授(外文):Ming Yang
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:測量工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:測量工程學類
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:77
中文關鍵詞:大地位數正高改正
外文關鍵詞:orthometric correctiongeopotential number
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  近年我國最重要的國家級測量工作,為以4年時間建置完成台灣本島一等水準網,藉由整合水準、重力、以及GPS觀測量,建立一個高精度之國家高程系統-2001年台灣高程基準(Taiwan Vertical Datum 2001,TWVD2001)。目前已完成TWVD2001一等一級水準網測量,共計有1010個一等一級水準點,分布在約2200公里之水準線上。本研究之目的在於使用理論上較完備之大地位數(geopotential number)平差模式,整合處理一等一級水準測量和重力測量觀測資料,以檢驗傳統以正高改正(orthometric correction)方式所得之水準網平差成果。以大地位數為基礎之水準網資料分析,除了可以得到水準點之正高(orthometric height),亦能同時獲得正常高(normal height)及力高(dynamic height)之資訊,可作為定義台灣高精度高程系統之重要參考依據。
  本研究顯示,傳統平差方法與大地位數平差模式可得到幾乎相同之一等一級水準點正高值,成果較差之平均值為-0.01mm,標準偏差僅為 mm。比較由大地位數所得之一等一級水準點正高(參考於大地水準面,無法嚴密計算得到)與正常高(參考於似大地水準面,可嚴密求得)值,在水準原點處(基隆)之差異量僅為-0.06mm,在高程100公尺以下的平地區域內之差異量為-6.78~5.96mm,顯示這兩種高程在平地處非常接近,均可滿足國家建設之需求。且隨著高程之增加,兩種高程之差異亦增大,在中橫山區最高水準點處之差異量已達到226.66mm,但是在花東縱谷與東南部一帶隨著高程之增加,兩種高程之差異卻往負的方向增大,在花東縱谷最高水準點處之差異量達-38.80mm。
  Recently the important national surveying work of our country is to establishing a high precision national vertical datum system (Taiwan Vertical Datum 2001, TWVD2001) by using integrated leveling、gravity and GPS observations. It is for constituting the first-order leveling network of Taiwan by four years. Now the surveying work of first-order leveling network which including 1010 first-order benchmarks and being distributed the leveling-line around 2000km. has been completed. The purpose of this research is to utilizing the comparative perfect theory of the geopotential number adjustment model integrating observations of the first-order leveling surveying and gravity surveying in order to check the adjusted results of leveling network which have been acquired by traditional orthometric correct method. The analysis of leveling network data in the geopotential number-based can attain the orthometric height of the benchmark; moreover the information of normal height and dynamic height can be the important reference basis of providing to define the Taiwan high precision vertical datum system.

  This study shows that the traditional adjustment method and the geopotential number adjustment model almost attain the same orthometric value result of the first-order benchmarks. The average value of the results’ comparison value is –0.01mm, and standard deviation is . Comparing the orthometric height value of the first-order benchmarks which refers to geoid are not being calculated strictly and the normal height value which refers to quasi-geoid are being calculated strictly shows the difference of only –0.06mm on the origin benchmark(Keelung) and the difference of –6.78 ~ 5.96mm in lowing 100m height’ plains. These mean the two heights meet very close in the plains and therefore reach the national building demand. Two heights’ difference is following the height raising and reaching 226.66mm on the highest benchmark of the center cross mountain area. But following the height raising in the Hual-Tung valley and southeast areas, two heights’ difference is increasing contrarily and reaching –38.80mm on the highest benchmark of the Hual-Tung valley area.
中文摘要………………………………….………………...…………………I
英文摘要…………………………………………………………………..…II
誌謝………………………………………………………………………….IV
目錄………………………………………………………….…………….….1
表目錄…………………………………………………………………….…..4
圖目錄………………………………………………………………...………5

第一章 緒論………………………………………………………………….6
§1-1 前言………………………………………….……………………6
§1-2 文獻回顧…………………………………………….……………8
§1-3 研究動機與方法……….….………………………………..…….9
第二章 高程系統…………………………...…...………………………….12
§2-1 高程基準面………………………..…………………………….12
§2-2 精密水準測量高程的多值性與高程系統……..……………….14
§2-2-1 精密水準測量高程的多值性………………………..…..15
§2-2-1-1 水準面之概念…….………...………………....….15
§2-2-1-2 大地位數之概念….…..……...…...……...……….16
§2-2-1-3 精密水準測量…….……….…….….…………….16
§2-2-2 高程系統…………………….……….………………….19
§2-2-2-1 正高系統…………………...……….…………….19
§2-2-2-2 正常高系統………………….…………….…..….23
§2-2-2-3 力高系統……………....……..………….………..25
§2-2-2-4 高程系統的比較………….…………………..…..27
§2-3台灣的高程系統………………………………….……………28
§2-3-1 驗潮站之平均海水面與高程基準的選定…….……….28
§2-3-2 台灣地區之水準原點………….………….……………33
§2-3-3 台灣一等一級水準網…………………..………………34
第三章 以大地位數為基礎之平差模式………………………...…………36
§3-1 資料蒐集與整理…………………….….……….…………….36
§3-2 水準測量之誤差來源……………..…………………….…….38
§3-3 系統誤差改正……………………..……….………………….39
§3-4 以大地位數為基礎之平差模式…….…………..…………….42
§3-4-1 觀測量之建立…………………….…...….…………….42
§3-4-2 大地位數平差模式………….…….…………….…..….44
§3-4-3 先驗權值之給定………………………..…...………….46
§3-4-3-1 誤差傳播…………………...….………………..46
§3-4-3-2 權值之給定…………...…………….…………..47
§3-4-4 高程基準的給予……………..……………...………….49
§3-4-4-1 單驗潮站平均海水面模式…………………..…49
§3-4-4-2 多驗潮站平均海水面模式……….………….…50
§3-5 高程值之計算……………………………………………..….51
第四章 計算成果與分析……………………………………...……………52
§4-1 研究資料來源……………….………………..……………….52
§4-2 資料之預處理與研究流程………….……….….…………….54
§4-3 大地位數之計算成果與分析……….…………..…………….56
§4-3-1 依據水準觀測精度給權之平差成果……….….….…..56
§4-3-2 依據水準和重力觀測精度給權之平差成果.…..…..…59
§4-4 高程之計算成果與分析…….…………………..…………….62
§4-4-1 大地位數平差模式與傳統水準網平差方法所得之正高成果與比較……….62
§4-4-2 正高與正常高之比較與分析…………….……………64
第五章 結論與建議…………………………………...…………...…….…72
參考文獻…………………………………………………………………….74
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