浅谈GPS高程拟合

《浅谈GPS高程拟合》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、浅谈GPS咼程拟合摘要：GPS高程拟合是GPS研究领域的一个热点及难点。提高GPS的定位精度和GPS高程转换精度，可以实现得到具有较高精度的GPS水准高程。实践证明根据实际情况选择正确的转换方法所获得的GPS水准高程的精度可以满足工程、变形监测等各个方面的应用，这将拓宽GPS的应用领域，真正实现GPS的三维优越性。使GPS有更好的应用前景。本文系统的研究了GPS高程拟合原理，介绍了各种拟合模型，并用实验证明了GPS高程转换的可行性。关键词：GPS高程；GPS高程拟合一、全球卫星定位系统及高程转换简介目前GPS足位技术在测绘领域得到了

2、广泛的应用，主要表现在建立各级国家平面控制网、布设城市控制网和工程测量控制网等方面，GPS定位技术的主要应用于GPS平面坐标的测量，而GPS高程没有得到很好的应用,主要原因是因为口常所采用的高程系统是止常高系统，而GPS高程则是大地高。由于参考面的不同，两者存在差异，因此GPS高程不能直接应用。相对于传统测量高程的方法水准测量，GPS高程冇着自身优点和缺点，优点是实时，快速，需耍较少的人力，缺点是不能直接被应用。随着社会的高速发展，测量技术的H益更新，软件的更新，GPS高程受到了越来越多的关注，因此如何实现由GPS所得大地高转换为止

3、常高就成为人们研究的重点问题，国内外在GPS高程转换方法上做了深入的研究与探索。二、国内外研究现状国内外在GPS高程转换方法上进行了大量的研究，提高GPS高程的转换精度，使之能够得到应用。GPS高程转换实质就是求出大地高和正常高的高程界常。当前可归纳国内外进行GPS高程转换的方法主要有以下几种：(1)重力测量法[2]地球重力场直接反映了地球内部的密度分布。由于高程异常是地球重力场的参数，即可建立地球重力场模型，地球重力场模型是由一组重力位系数表示。利用重力场模型可以根据点位信息计算出点位的高程异常值。此方法比较可靠，并适合在地形复杂

4、的地方使用，比如在山区和丘陵地带。(2)数值逼近法[2]通常采用的利用数学模型解算某地区的高程异常值即数值逼近法，其原理如下：在测区范围内，存在一些已知水准点，这些水准点的正常高是已知的，然后在这些已知的水准点上进行GPS测量，得到大地高，有了大地高和正常高后即可利用公式=H-Hr(H为大地高，Hr为正常高)求算已知点的高程异常值，然后可以利用得到的高程异常值模拟数学模型。这个数学模型就是用来拟合这个测区内点的高程异常值的。该测区内任意一点都可通过数学模型内插出高程异常值。(3)数字模型抗差估计法[3]若观测数据为正态分布，这种情况

5、下可利用最小二乘拟合法获取拟合函数，这种方法存在缺点即这个拟合函数可靠性是与其观测数据是否收到异常干扰有关，也就是这些数据点是否存在粗差有关，若数据点收到异常污染的情况下，采用这种方法，最小二乘拟合法的原理是使残差二次型等于极小，由于拟合过程中过分迁就该原则，即会导致拟合函数的不准确性,甚至失真，这是最小二乘拟合法的弱点，这时候可以采用数字模型抗差估计法来消除该弱点，在拟合的过程中发现粗差并逐步剔除粗差。(1)神经网络法[4]人工神经是一门新兴的交叉科学，它是生物神经系统的一种高度简化后的近似，是处理非线性映射问题的有效工具。基于神

6、经网络来转换GPS高程是一种自适应的映射方法，没有做假设，理论上比较合理，既能避开未知因素的影响，也可以减少人为构造的数学模型误差。三、GPS高程测量1.高程系统及其相互关系地面点一般用三个量值表达其空间位置信息。高程则是表示地球上一点空间位置的量值之一，高程和平面处标一起表达了点的位置。任何高程系统都是由水准原点和高程基准面定义的。不同的高程基准面决定了不同的高程系统。(1)大地水准面与正高大地水准面是指平均海平面通过大陆延伸所形成的不规则的封闭曲面。因为大地水准面具有明确的物理泄义，所以在某些高程系统屮常常被作为自然参考面。正高

7、系统是以大地水准面为基准面的高程系统。某点的正高是从该点出发，沿垂线方向所量测出的距离。(1)似大地水准面与正常高似人地水准面是由各地面点沿正常重力线向下量取正常高后所得到的点构成的曲面。沿正常重力线方向，由似大地水准面上的点量测到参考椭球面的距离被称为高程异常。正常高是地面点沿正常重力线到似人地水准面的距离。（3）参考椭球面与大地高大地高系统的基准面是参考椭球面。某点的大地高是沿通过该点的参考椭球面法线至参考椭球面的距离。用符号H表示。由此可以看出正常高等于大地高和高程异常之差。四、GPS拟合实例应用分析新建宿州至淮安铁路位于安徽

8、、江苏两省的北部。线路山京沪铁路符离集站南端引出，向东经过安徽省的宿州市、灵壁县、泗县至江苏省，经泗洪县、宿迁市、泗阳县、淮安市至袁北站北端接入新长铁路。线路长度210.41km。本次测量的工作是lOOkmD级GPS以及一级导线。1•