区域似大地水准面精化及水利工程应用前景

为了从由GPS观测的高程信息中获得GPS观测点的正常高,利用某区域平均分辨率优于5.0′×5.0′的重力数据和GPS/水准数据,EGM96全球重力场模型以及该区域30″×30″数字高程模型并采用移去-恢复技术计算了该区域2.5′×2.5′分辨率似大地水准面模型.该模型内、外符合精度均优于0.060 m,与GPS观测数据相结合可以得到四等及四等以下几何水准精度要求的正常高,真正实现GPS技术在几何和物理意义上的三维定位功能.最后对似大地水准面在水利工程中的应用前景进行了展望,认为GPS平面与高程一体工程控制网为水利工程水准施测困难区域高程测量提供了新的途径.     

浅谈似大地水准面精化模型在生产中的应用

我院承担完成的昌吉准东煤化1：10000地形图基础测绘项目,采用了GPS单点定位辅助摄影技术,运用似大地水准面模型计算出摄站中心的正常高,具体方法是利用地面已有的基础控制点,用GPS／水准法确定该区域内的似大地水准面模型,然后运用该模型解算出航摄像片摄站中心的正常高,并且通过数据分析了本区域内所建立GPS水准似大地水准面模型的精度。     

精化区域大地水准面以实现GPS三维控制测量

叙述了重力法(斯托克司方法,莫洛金斯基理论)和GPS水准相结合精化区域(似)大地水准面的方法,并利用模型对GPS网点似大地水准面和正常高的确定提出了编写应用软件的思路。结合项目检验证实,该项成果达到了设计要求,并且已经在测绘工作中发挥了巨大的作用,充分发挥了GPS测量方便、省时、省力、精度高、成本低等优点。     

似大地水准面与大地水准面的精密转换

提供了似大地水准面转换与大地水准面的精密公式和实施方法,其中涉及扰动重力垂直梯度,转换后的大地水准面的精度与前者相近.     

海南高精度高分辨率大地水准面模型

目前我国最高精度的省级大地水面-海南高精度高分辨率大地水准面建立中所采取的数学模型和数据处理方法，重点介绍了当前国内外确定大地水准面的严密理论和最新最严密算法。利用海南GPS控制网和水准联测成果，通过对十二种不同方案分析和比较，确定了最终方案，模型建立以后，利用外业水准测量的实际检测，确认该模型的达到了较高的精度。     

GPS水准及其在安阳市城市测绘中的应用

在采用传统的地面观测技术确定地面点的位置时,平面和高程通常是分别独立确定的,这样做的原因有两个：一个是平面位置和高程分别基于不同的参考基准,确定平面位置时,通常以参考椭球面为基准,而确定高程位置时,则以大地水准面或似大地水准面为基准;另一个是确定平面位置和高程所采用的观测方法不同,水平位置通常通过测水平角、测边的方法来确定,而高程则是通过水准测量或测竖直角和测边点的方法来确定,由于观测方法不尽相同,因而进行观测所要求的观测条件也不相同。采用包括GPS在内的空间技术,虽可以同时确定点的三维位置,但令人遗憾的是,所确定的高程是一个相对于一个特定参考椭球的,即所谓的大地高,而不是在实际应用中广泛采用的与地球重力位密切相关的正高或正常高。不过,如果能够设法获得相应点上的大地水准面差距或高程异常,就可以进行相应的高程系统转换,将大地高转换为正高或正常高。随着GPS的出现,可以采用GPS技术测定点的正高和正常高,这样GPS水准就引起了人们越来越多的重视。     

大地水准面与似大地水准面之差及其模型检核

大地测量学的发展 ,要求能够精确推得大地水准面高 (N) ,为此 ,在阐述顾及扰动重力垂直梯度的大地水准面与似大地水准面 (ζ)之差的公式基础上 ,对它们在三种模型上进行了数值计算和检核。结果表明 ,该公式的精度是相当高的 ,由此可以将正常高化算为正高 (海拔高 )     

似大地水准面的模拟与GPS高程转换

对ＧＰＳ高否则珠基本原理和基本方法进行了详细的讨论,提出了根据测区的实际情况选择不同的ＧＰＳ高程转换的方法,并且应用面向对象的程序设计原理,编制了在Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下运行的似大地水准面拟合与转换的数据处理系统,经实验与生产实践检核,高程转换计算结果符合精度较好,该系统使用方便具有实用价值。     

整区拟合似大地水准面的BP神经网络方法

针对组合法似大地水准面精化过程中,传统的分区曲面拟合法存在模型代表性误差和及分区间的平滑连接问题,提出整区拟合似大地水准面的BP神经网络方法.利用某区域的重力似大地水准面模型和GPS/水准数据,将BP神经网络似大地水准面整区拟合法与整区曲面拟合法和分区曲面拟合法进行比较.研究结果表明:在较大区域和两类似大地水准面差别呈不规则的情况下,BP神经网络方法有效地减小了拟合模型的代表性误差,整区BP神经网络拟合法明显地较整区曲面拟合法和分区曲面拟合法提高了拟合结果的内、外符合精度.为区域高精度、高分辨率似大地水准面精化过程中似大地水准面整区拟合提供了有效的方法.     

基于EGM2008模型和GPS/水准数据高程转换方法的研究

GPS高程转换中,经常用到的方法是GPS/水准法,对于缺乏地面重力数据的地区,该方法不是十分理想.本文采用一种组合方法来解决该问题,利用EGM2008模型和GPS/水准数据确定局部似大地水准面,结合工程实例,利用带状线路数据进行曲线拟合,验证的结果表明,采用组合方法进行正常高计算效果显著.     

GPS高程水准拟合模型与精度分析

为了实现GPS观测时能同时获得实用的三维坐标,必须把GPS测量得到的高程信息,即大地高转换成我国常用的是正常高系统.从几何模型解析逼近的角度出发,结合具体实例研究了解析内插法和数学曲面拟合法,对不同拟合模型进行了精度评价,证明在平原地区GPS高程水准拟合方法能够达到四等水准的要求.     

天文GPS水准方法的研究

鉴于障碍物两侧的高程基准不一致,采用常规的GPS水准数值拟合方法,无法实现跨障碍高程传递,提出了一种天文GPS水准方法,即采用常规GPS水准方法分别拟合障碍物两侧的似大地水准面形状,分别求得相对于WGS-84的地面垂线偏差;由于两侧所求垂线偏差属于同一系统,因此,可根据天文水准原理,进一步计算出跨障碍的高程异常差;再由GPS所测大地高差,可获得跨障碍的正常高差.应用该方法对辽宁阜新引水工程GPS网进行试验,在9.6 km的跨越距离上,试验结果与独立的三等几何水准结果比较,差值为12 mm.研究结果表明:天文GPS水准方法是一种远距离、高精度跨障碍高程传递方法.     

长距离高精度GPS跨障碍高程传递的进一步研究

基于垂线偏差与高程基准无关的性质,由GPS水准实施垂线偏差的低通滤波,并精确估计其二次变化率,最终实现无重力数据的长距离、高精度跨障碍高程传递.对新方法的滤波及拟合过程进行数值分析,并将其截断误差转换为频域表达形式,再通过球谐函数建立代表误差与重力场阶方差的关系式.考虑到局部重力场的高频甚高频差异,根据GraaffHunfer经验公式和不同地形类别的代表误差统计值,将Tscherning-Rapp模型改造为区域阶方差模型,以精确估计具体地形条件下的代表误差.杭州湾大桥跨海高程控制测量的实验结果与模拟分析一致:31 km跨海高程传递成果与独立的一等几何水准比较,最大较差19mm,优于二等几何水准精度.     

重力场模型和DEM提高GPS高程转换精度

为了充分利用GPS观测数据中的高程信息,提高山区GPS大地高转换为正常高的精度,利用国内外最新的重力场模型和数字高程模型（DEM）数据,采用移去-拟合-恢复方法进行GPS高程转换,并与三等水准实测高程进行比较,结果表明：在地形起伏较大的山区,利用高精度的地球重力场模型,可将GPS高程转换的精度提高50%左右。地形改正也可以在一定程度上提高GPS高程转换的精度,地形对高程异常的影响与地形起伏程度和拟合点间高差有关。对于几何水准难以施测的山区利用GPS观测信息确定高精度海拔高程有重要意义。     

多面函数法与移动法的加权综合模型在GPS水准中的应用

由于GPS水准的多种函数逼近模型有其使用的条件和范围，但在使用单一拟合模型逼近高程异常曲面时，不可避免会顾此失彼，使计算结果的精度和可靠性降低。为了提高似大地水准面的精度，本文提出了应用多面函数法与移动法的综合模型来逼近高程异常曲面的方法，其基本思想是：用相同的已测点的原始数据，分别采用多面函数法和移动法来逼近GPS网中未测点的高程异常值，然后在单一模型逼近结果的基础上进行加权综合。通过对实测数据的计算分析可发现，多面函数法与移动法的加权综合模型的逼近结果比单一模型的逼近结果有了较大的提高，因此可见综合模型对于局部平原地区解决GPS高程转化为正常高是有使用价值的。     

应用CHAMP卫星轨道和加速度数据恢复地球重力场

介绍了重力卫星CHAMP,GRACE,GOCE和利用卫星观测数据解算地球重力场的方法以及加速度数据的处理方法,探讨了基于能量守恒方法恢复地球重力场模型的原理.将基于能量守恒方法利用CHAMP卫星星历数据恢复的地球重力场模型与EGM 96重力场模型进行比较,结果验证了CHAMP卫星对地球中、长波重力场的敏感性,以及能量守恒方法恢复低阶地球重力场位系数的有效性.     

GPS水准多项式曲面拟合模型实验研究

利用移动多项式曲面拟合基本原理，探讨了不同模型对已知点数量的多少以及已知点与拟合点之间的位置关系对GPS水准拟舍精度的影响规律，通过在实际工程中的应用实验研究，得出利用合适的拟合模型GPS高程能达到四等水准测量要求的结论。对GPS实际生产作业具有一定的指导意义，同时通过处理数据的统计与比较，给出某一地区的最优模型。     

建立GPS水准综合模型的探讨

目的 为了提高GPS水准的拟合模型在逼近高程异常曲面时的逼近精度和可信度。方法 在总结已有研究成果的基础上，提出了应用有限元法与移动法的加权综合模型来逼近高程异常曲面的方法，并建立了一个二阶规划模型。结果 通过对实测数据的计算分析可发现：当有限元法和移动法的拟合中误差分别为18．9mm和14．4mm时，有限元法与移动法的加权综合模型的拟合中误差仅为6．0mm。结论 有限元法与移动法的加权综合模型的逼近结果比单一模型的逼近结果有了较大的提高，是逼近高程异常曲面的一种有效方法。     

用GPS／重力、地形确定山区正高

近年来人们往往利用GPS／重力来确定正常高,但正常高不同于表示绝地高程的正高,为此,笔者在GPS／重力确定正高方面作了一些研究,对由似大地水淮面转换成大地水淮面公式的意义及其误差,以及如何提高正高度精度都作了讨论,这于山区开发会有益的。