GPS高程拟合方法浅谈.pdf

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1、第2期矿山测量No．22013年4月MINESURVEYINGApr．2013doi：10·3969／j·issn·1001—358X·2013·02·011GPS高程拟合方法浅谈唐力军，陈新，白宇(河北省地矿局秦皇岛矿产水文工程地质大队，河北秦皇岛066000)摘要：GPS测量获取的是大地高程，由于其基准与常用的高程系统基准不同，因此限制了它的实际应用。文中将对GPS高程拟合原理及方法进行介绍，并浅析常用的几种拟合方法。关键词：GPS高程拟合；大地高；正常高中图分类号：P228．4文献标识码：B文章编号：1001—

2、358X(2013)02—0027—04GPS高程拟合就是在小区域GPS网中，用水准C．若在网中多个点上进行2h以上的时段观测量联测若干网点，再根据公共点的大地高和正常测，可分别作单点定位，再利用相对定位的高精度，高计算出各个点的高程异常值，然后由公共点的平传递到同一个点上，取其平均值，使其作为固定点。面坐标和高程异常值建立函数模型=(X，l，)，这除上述因素外，多路径效应、天线相位中心偏样就可以求出各点的高程异常，由此求出各点的正差、天线高量取误差等等都会影响GPS测高的精度。常高。大地高日可由GPS直接测量获得，

3、所以关键2高程异常的求算是如何求得满足精度要求的高程异常值。2．1重力方法1影响GPS测高精度的因素近年来，人们通过综合利用卫星跟踪数据、地面(1)卫星分布不对称重力数据、卫星测高数据等重力场信息，以球谐级数所有被观测的卫星均在地平面以上，分布总是建立了地球重力场模型。只需要点的地理坐标，便不对称的，由此产生的误差难以消除。但工作中，人可求出该点的高程异常值。现已得出许多全球地球们可以采取限制基线长度的方法来减小误差。重力场模型，比如法国的GPM2，美国Ohio州立大学(2)星历误差的OSU等。但利用区域地球重力场模

4、型计算的高程指的是由卫星星历所给出的卫星位置与实际卫星异常值，仅能反映全球性和地区性大地水准面的特位置之差。星历误差无法消除，使其减小也相当困难，征，不能反映局部的变化，所以还不能满足大多数测所以星历误差也是影响测高精度的重要因素之一。量工作要求，但已能满足中小比例尺测图等精度要(3)大气传播延迟求不太高的工作的需求。GPS信号在穿过电离层和对流层时会发生折射2．2平差转换等现象，影响测高精度。采用双频接收机可以大大将GPS测得的空间直角坐标转成大地坐标，以减小电离层对GPS信号的影响；测量时采用15度截点的已知水准

5、高程作为约束，将点的大地坐标和两止高度角，并通过一定的模型改正，能有效减小对流网的转换参数一并作为参数来平差求解。层对GPS信号的影响。2．3几何法(4)起算点位置误差在小区域GPS网中，将似大地水准面看作平面为了能使后处理软件正确地解算出整周未知或曲面，即高程异常可表示为平面坐标的函数(，数。固定不动的网点的WGS一84坐标误差应尽量Y)，利用网中同时做过GPS测量和水准测量工作的小于10m，否则误差会很大。通常可采取的方法有：公共点，用某种模型来拟合局部的似大地水准面，再a．对固定点采集3h以上时段单点定位解，作

6、根据GPS大地高观测值反求正常高。拟合模型有：为起算位置；(1)曲面拟合模型：适用于GPS控制网以网状b．对固定点独立观测至少三次，每次不得短于布设的块状范围工程。对测区进行整体一次曲面拟2h，取其平均值；27第2期唐力军等：GPS高程拟合方法浅谈2013年4月面书度，实际工作中应用极少，本论文主要针对国家B级GPS控制点，2个国家C级GPS控制点；因平面拟合法和三次曲面拟合法进行分析比较)。该为高程控制点少且分布不均匀，根据需要，实测四等测区总面积3297km，整个控制网共包含80个点，水准45km，最终参与平差的

7、高程点共12个，详细分其中74个新布设D级点，已知点共6个，其中4个布见图1。表1平面拟合成果表迭代次数2通过对平面拟合成果表1和曲面拟合成果表2情况、各测区地形地貌不同，两种拟合方法精度难以进行分析可以看出：北区平面拟合精度高于三次曲面判定优劣。拟合精度，南区三次曲面拟合精度明显优于平面拟合(3)当已知高程点数量及分布相当、高程差异精度；从已知高程点分布来看，北区分布不均匀，呈环较大、地形较复杂时，三次曲面高程拟合精度优于形分布；南区分布相对均匀；呈网型分布；南区、北区平面高程拟合精度。拟合精度差异较大，南区精度明

8、显优于北区。(4)当测区面积较大，高程差异明显有分界线根据该测区实际情况，北区适合采用平面高程时，需要将测区细分成若干子区，再选择恰当的方法拟合，南区适合采用三次曲面高程拟合，整体精度会分区拟合，这样能有效提高精度。更好。(5)控制网范围外一定要有足够多的高程检核3．3注意事项点，这样才能真正判定拟合精度的高低。(1)当已知高程点足够多且分布均