GPS水準(zhǔn)的高程精度方法與分析

1、摘要隨著當(dāng)代社交技術(shù)的發(fā)展，GPS高度調(diào)整應(yīng)用越來越多地被使用。但其精度分析還不十分成熟。本文主要介紹了全球定位高程擬合的方法，然后介紹了如何提高全球定位高程擬合的應(yīng)用精度，從而提高我們對全球定位高程擬合的認(rèn)識。 本文對GPS高程擬合精度分析進行了如下研究。主要介紹了GPS的擬合方法。 GPS測量的高度不應(yīng)直接用于生產(chǎn)實踐。GPS解決方案軟件用于定制，分析和調(diào)整結(jié)果，并得出結(jié)論，再討論影響GPS高度擬合的精度因素，并給出相應(yīng)的結(jié)論。測量施工建議。本文主要介紹 全球定位系統(tǒng)的出現(xiàn)及其在社會領(lǐng)域中的重要作用。研究的主要目的和意義是提高全球定位系統(tǒng)的精度和高度擬合，獲得高精度的全球定位系統(tǒng)水準(zhǔn)高程，

2、實現(xiàn)全球定位系統(tǒng)真正的三維優(yōu)勢。以及全球定位系統(tǒng)水準(zhǔn)測量的研究現(xiàn)狀。主要描述了全球定位系統(tǒng)水準(zhǔn)測量中的相關(guān)關(guān)系，包括大地水準(zhǔn)測量。地表和法線高程、似大地水準(zhǔn)面和法線高程、影響全球定位系統(tǒng)高程測量精度分析的因素、全球定位系統(tǒng)高程精度評價指標(biāo)以及常用的高程擬合方法和等值線法等，終端曲線擬合法、多項式曲面的擬合法、地球重力場模型擬合方法等。關(guān)鍵詞：GPS高程擬合：方法：精度AbstractWith the development of social technology, the application of GPS fitting is more and more extensive, but i

3、ts accuracy analysis is not very mature. This paper mainly analyses the method of GPS elevation fitting, and introduces how to improve the accuracy of GPS elevation fitting application, so as to improve peoples understanding and understanding of GPS elevation fitting.In this paper, the accuracy anal

4、ysis of GPS elevation fitting is studied, and the fitting method of GPS is mainly introduced. The height measured by GPS should not be directly used in production practice. GPS solution software is used to customize, analyze and adjust the results, and draw conclusions. Then the factors affecting th

5、e accuracy of GPS height fitting are discussed, and the corresponding conclusions are given. Suggestions for surveying and construction.This paper mainly introduces the emergence of global positioning system and its important role in the social field. The main purpose and significance of the researc

6、h is to improve the accuracy and height fitting of GPS positioning system, to obtain high-precision GPS leveling elevation, to realize the real three-dimensional advantages of GPS, and the research status of GPS elevation fitting. This paper mainly describes the correlation in GPS elevation survey,

7、which includes geoid and normal elevation, quasi-geoid and normal elevation, factors affecting the accuracy analysis of GPS elevation survey and the evaluation index of GPS elevation accuracy. As well as commonly used height fitting method, contour method and so on. The terminal curve fitting method

8、, the polynomial surface fitting method, the earth gravity field model fitting method and so on.Key words: GPS elevation fitting: method: accuracy目錄第一章概述51.1GPS高程擬合的研究的目的和意義61.2GPS高程擬合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀61.3本文研究的主要內(nèi)容7第二章GPS高程測量.82.1 等值線圖示法82.2狹長帶狀區(qū)域線性擬合92.3曲面擬合法9第三章 GPS高程擬合精度分析113.1研究方法113.2擬合方案實施133.3已知點數(shù)據(jù)143.

9、4結(jié)束語16第四章總結(jié)展望184.1總結(jié)184.2展望194.3致謝19參考文獻20第一章 概述 全球定位系統(tǒng)（GPS）是美國自1973年以來發(fā)射的第一顆衛(wèi)星。1994年，美國發(fā)射了24顆MEO衛(wèi)星，耗時16年完成。 整個系統(tǒng)由空間部分，控制部分和用戶部分組成。 它可以為世界上任何用戶提供高精度，全天候，連續(xù)和實時的三維速度測量和三維測量。 固定，GPS定位精度高，定位時機準(zhǔn)確，不受天氣，氣候，白天和夜晚等因素的影響。 它在軍事、地質(zhì)、交通等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用和研究。全球定位系統(tǒng)的建立，從根本上改變了導(dǎo)航定位技術(shù)。全球定位系統(tǒng)在測繪領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，對傳統(tǒng)的測繪技術(shù)產(chǎn)生了重大影響。它使測

10、繪技術(shù)進入了一個新的時代?？梢哉f，這是人類測繪史上一場深刻的技術(shù)革命。幸運的是，GPS定位技術(shù)已廣泛應(yīng)用于測繪領(lǐng)域。GPS定位技術(shù)主要體現(xiàn)在各級控制網(wǎng)的建立上。 它集成了數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸和分析。全球定位系統(tǒng)定位技術(shù)的主要成果用于全球定位系統(tǒng)平面坐標(biāo)。由于日常生活中使用的正常高程系統(tǒng)通常是基于地理精度，而全球定位系統(tǒng)的高程是基于地理政治參考橢球高度，所以高程不好。由于基準(zhǔn)面的差異，全球定位系統(tǒng)高程不能直接應(yīng)用于工程等領(lǐng)域。與傳統(tǒng)高程測量方法相比，全球定位系統(tǒng)高程測量具有現(xiàn)實性。時間、速度和省力的優(yōu)點如下。缺點是它不能直接應(yīng)用于實際應(yīng)用。隨著社會的快速發(fā)展、測繪技術(shù)的不斷進步和軟件的不斷更新，

11、全球定位系統(tǒng)高程越來越受到人們的關(guān)注。近年來，海拔現(xiàn)代化的概念已為我們所熟知。 美國大地測量代表總結(jié)了高程測量。高程現(xiàn)代化的核心思想是利用GPS測量高程，而不是傳統(tǒng)的精密水準(zhǔn)測量。為GPS高程測量的發(fā)展提供了空間。傳統(tǒng)的測量方法費時、費力、費錢，而高程測量則節(jié)省了大量的時間、人力和金錢。提高高程測量精度，提高了全球定位系統(tǒng)的高程。擬合正常高程已成為全球定位系統(tǒng)高程研究的熱點。全球定位系統(tǒng)高度擬合是指將測得的地球高度轉(zhuǎn)換成正常高度的過程。國內(nèi)外對全球定位系統(tǒng)高程標(biāo)準(zhǔn)2組合方法的研究相對成熟。本文在國內(nèi)外研究的基礎(chǔ)上，討論了GPS高度擬合的方法和精度。 GPS高度擬合的準(zhǔn)確性主要取決于實際測量方法

12、和高度擬合方法。 為了獲得GPS的高精度高度，我們必須認(rèn)真對待每種方法。為了測量大地高程，應(yīng)保證測量精度，避免或減少誤差。在高程擬合過程中，應(yīng)選擇正確的擬合模型，使擬合結(jié)果滿足工程精度要求。全球系統(tǒng)（GPS）已經(jīng)廣泛用于測繪，具有自身的優(yōu)勢。雖然國內(nèi)外許多技術(shù)實踐也證明了GPS技術(shù)的測量結(jié)果完全滿足傳統(tǒng)平面控制測量的要求，但高度測量的結(jié)果并不令人滿意?；赪GS-84橢球體，在我國生產(chǎn)建設(shè)中采用了準(zhǔn)大地水準(zhǔn)面法向高程。此時需要進行一些相應(yīng)的轉(zhuǎn)換。使用已知在數(shù)學(xué)上或其他方面擬合在準(zhǔn)地理地理區(qū)域中的一個或多個點的坐標(biāo)，然后插入不確定點的高度測量值以找到正常高度。這些過程稱為高程擬合。通過優(yōu)化的數(shù)學(xué)

13、模型，改進和創(chuàng)新轉(zhuǎn)換方法，將GPS測量的地球高度精度提高到正常高度是我們未來的發(fā)展方向。1.1GPS高程擬合的研究的目的和意義 隨著GPS定位技術(shù)的進步，國內(nèi)外利用GPS定位技術(shù)建立了各種控制網(wǎng)絡(luò)。大量現(xiàn)有數(shù)據(jù)表明，全球定位系統(tǒng)測量的平面坐標(biāo)精度可靠，能夠滿足技術(shù)測量的要求。由于高程測量、圖像和坐標(biāo)系與觀測誤差之間的矛盾，精度降低。認(rèn)為頻譜不可靠，儀器標(biāo)稱精度準(zhǔn)確，精度低于平面定位。因此，有必要對全球定位系統(tǒng)高程測量的精度和方法進行深入探討，以便在測量領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，為我國的建設(shè)服務(wù)。全球定位系統(tǒng)因其分布靈活、簡單經(jīng)濟等優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用于數(shù)千個工程項目中。它具有精度高、速度快、方便實用、平

14、面精度高等特點。它在角度上已經(jīng)使用了很長時間。然而，距離全球定位系統(tǒng)高程的應(yīng)用仍在討論中。由于全球定位系統(tǒng)測量的高度是地面，因此不能直接用于一般工程測量。隨著全球定位系統(tǒng)技術(shù)的普及，人們普遍認(rèn)識到全球定位系統(tǒng)的平面坐標(biāo)，但由于全球定位系統(tǒng)的高程與WGS-84橢球系統(tǒng)的高度H有關(guān)，即實際應(yīng)用中從地面到法向點的距離是指橢球體，它只有幾何意義，缺乏物理意義、顯著性和顯著性。研究GPS高程的在數(shù)據(jù)處理過程中，研究哪些因素與全球定位系統(tǒng)高程的精度有關(guān)，如何提高全球定位系統(tǒng)高程測量的精度，以及哪些因素與地面高程轉(zhuǎn)換為正常高度有關(guān)，具有重要意義，以及是否正常海拔與變化有關(guān).GPS高度。該結(jié)果可廣泛應(yīng)用于實際

15、應(yīng)用中，真正體現(xiàn)GPS測量的三維效益。例如，GPS高程的應(yīng)用和精度分析不僅具有重要的理論意義，而且具有重要的實際意義和廣泛的應(yīng)用可能性。1.2GPS高程擬合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀近年來，全球定位系統(tǒng)定位技術(shù)已廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域。其優(yōu)點是全球定位系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)精度高，測量速度快，人力物力豐富。人們非常重視不同形式布局、不同層次控制網(wǎng)、建筑施工測量放樣、建筑變形監(jiān)測等方面的全球定位系統(tǒng)測量，使全球定位系統(tǒng)測量能夠在各個領(lǐng)域顯示其三維性、快速性和高速性。由于全球定位系統(tǒng)測高困難而帶來的實時性優(yōu)勢也引起了國內(nèi)外的關(guān)注。為了使全球定位系統(tǒng)高程在測量領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用，國內(nèi)外對全球定位系統(tǒng)高程擬合方法進行了深入的

16、研究。實際上，全球定位系統(tǒng)高程擬合是為了尋找地球高度和正常高度的高程異常。目前國內(nèi)外GPS高程擬合的主要方法有重力測量、數(shù)值逼近、數(shù)字模型的魯棒估計、平差轉(zhuǎn)換、聯(lián)合平差和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。1.3本文研究的主要內(nèi)容本文主要研究GPS高程調(diào)整和精度分析，如何在實際應(yīng)用中提供準(zhǔn)確的三維坐標(biāo)，以及如何實現(xiàn)GPS的優(yōu)勢，以及如何提高GPS高程的精度.GPS高程調(diào)整問題正在研究海拔和正常海拔。主要內(nèi)容如下：第一章，本文首先介紹了全球定位系統(tǒng)的產(chǎn)生及其重要的社會地位:全球定位系統(tǒng)高程與傳統(tǒng)經(jīng)典水平測量相比的優(yōu)缺點，本文的目的和意義，以及全球定位系統(tǒng)高程。第二章，主要介紹了全球定位系統(tǒng)測高和定位的原理和地理高程，影

17、響全球定位系統(tǒng)測高精度的因素，以及全球定位系統(tǒng)測高精度的評價指標(biāo)。第三章，“GPS高程擬合方法”。在本文中，我們將主要介紹應(yīng)用程序中使用的轉(zhuǎn)換方法，包括：將等值線繪制法、窄區(qū)線性擬合法、地表擬合法、重力場模型擬合法、重力場擬合法與GPS水準(zhǔn)測量法相結(jié)合?！癎PS高程擬合精度分析”，主要根據(jù)現(xiàn)場設(shè)計資料進行測量分析。第四章，是“總結(jié)與展望”。本文對GPS技術(shù)進行了綜述，并對GPS技術(shù)的發(fā)展進行了展望。第二章GPS高程測量.傳統(tǒng)的地面觀測技術(shù)通常在確定地面點的位置時確定平面位置和高度。這有兩個原因。首先，兩種方法的參考數(shù)據(jù)是不同的。在測量中，平面坐標(biāo)以參考橢球體為基礎(chǔ)，高程以準(zhǔn)大地水準(zhǔn)面為基礎(chǔ)。第

18、二，兩種觀察方法是不同的。在平面坐標(biāo)測量中，通常采用角邊緣測量。高程通常由水準(zhǔn)測量和三角形高程測量確定。水準(zhǔn)點與測量方法的不同，分別決定了平面坐標(biāo)和高程的測量。盡管包括GPS的空間定位技術(shù)可用于同時確定一個點處的三維位置，但遺憾的是，所確定的高度與特定參考橢球的大地高度有關(guān)，它取代了與重力勢密切相關(guān)的正常高度或正常高度，在實踐中得到廣泛應(yīng)用。如果可以獲得相應(yīng)點的大地水準(zhǔn)面間隙或高度異常，則相應(yīng)的高程系統(tǒng)可以轉(zhuǎn)換為正高程和正高程。通過GPS測量的平面坐標(biāo)對于工程實踐來說足夠準(zhǔn)確。然而，GPS測得的高度與WGS-84橢球體的大地高度有關(guān)，這不是實際工程中常用的正常高度或正高度。為了利用GPS測量大

19、地高度，需要得到測量點的異常高程值，然后將大地高度轉(zhuǎn)換為正常高度。GPS高程測量是直接測量地面點高度的方法，或間接確定地面點法線方向高度的方法。地球高度與正常高度之差，即準(zhǔn)大地水準(zhǔn)面與參考橢球體之間的高度差，表示為=h-hr（2-1），其中為高程異常，h為地球高度，hr為正常高度。2.1 等值線圖示法等高線圖法是計算高度異常的最簡單方法，該方法的核心思想是插值思想，繪制高度分析的等高線圖，然后用插值法確定未知點的高度分析。編輯非常簡單，準(zhǔn)備了研究區(qū)內(nèi)均勻分布的GPS點，用水位測量法測量這些點的水平，用公式_ = h計算這些點的高度異常。根據(jù)已知點的平面坐標(biāo)，選擇正確的刻度并標(biāo)記圖中已知點的高度

20、測量值，然后確定高度異常并計算高度分析。輪廓圖。然后異常插值測量點的高度以獲得測量點的正常高度。該方法僅適用于地形相對平坦的區(qū)域，該方法精度高達厘米，研究區(qū)域面積復(fù)雜，高程異常插值不準(zhǔn)確插值方法的準(zhǔn)確性通常取決于測量區(qū)域中GPS點的分布密度和已知點高度的準(zhǔn)確性。首先，GPS點分布密集，插值精度高。當(dāng)GPS點稀少時，插值精度得到提高。使用測量區(qū)域的重力數(shù)據(jù)。還應(yīng)注意GPS點之間高程差異的非線性變化。此外，水準(zhǔn)點的精度是在關(guān)節(jié)測量中盡量選擇精度較高的正常高度，使異常高程值盡可能精確，然后插入測量點的高精度異常高程。 雖然這種方法簡單可行，但其缺點是精度不高。 只有當(dāng)擬合精度不高時，才能使用這種方法

21、。 （注意：等值線方法不需要建立數(shù)學(xué)模型）2.2狹長帶狀區(qū)域線性擬合作為最常用的高度坐標(biāo)方法，插值分析的主要思想是接近具有數(shù)學(xué)表面的準(zhǔn)水平地球，在測量區(qū)域中設(shè)置最近的地質(zhì)準(zhǔn)地質(zhì)地質(zhì)模型，計算測量區(qū)域中任何點的異常高度，然后通過該方法計算的高度異常的精度由數(shù)學(xué)模型和偽地質(zhì)安裝水平確定。當(dāng)使用插值分析方法選擇數(shù)學(xué)模型時，應(yīng)首先考慮GPS點的分布.GPS眼睛分布可分為分布區(qū)域和分布如果GPS點是線性的，則它與沿線的地球相同。水準(zhǔn)面是一條連續(xù)光滑的曲線。利用相對于窄條帶區(qū)域的解析插值方法，對不確定點的高程異常進行插值，獲得不確定點的正常高度。線性分布插值原理是計算GPS測量區(qū)域中已知水平的異常高程。

22、根據(jù)已知點的平面坐標(biāo)和計算出的異常高程，構(gòu)造了一個插值函數(shù)來擬合GPS分布線上的準(zhǔn)大地水準(zhǔn)面。該函數(shù)用于插值位置點的高程異常。這里有兩種插值方法來擬合GPS高程的線性分布。2.3曲面擬合法地表擬合是指利用GPS點進行固定的區(qū)域分布，可以選擇某一數(shù)學(xué)面來擬合與地球水平類似的區(qū)域，建立更合適的數(shù)學(xué)模型，計算該區(qū)域所有高程異常的固定值，然后得到正常高度。這種擬合方法的思想不同于曲線擬合方法。主要思想是在測量區(qū)域中有一些已知的水平點，用GPS測量其高度，然后使用公式計算所有高度異常。點異常的高度是已知的，并且點的平面坐標(biāo)也是已知的。然后，利用平面坐標(biāo)（x，y）和高程異常值建立數(shù)學(xué)模型。為了擬合與測區(qū)相

23、似的最近大地水準(zhǔn)面，計算了未知點，并計算了正常高度。上述方法現(xiàn)在比較多用，但在實際操作中，應(yīng)根據(jù)待測區(qū)域的范圍， 地理環(huán)境特征等選擇最有效的擬合操作模式，并選擇合適的組合模式，這種方法最適合應(yīng)用于后續(xù)操作，每個模型都有自己的使用場景和應(yīng)用場景，有自己的特點，當(dāng)然也有不完善之處，在實際操作中不同模擬的選擇過程。組合函數(shù)會影響實驗結(jié)果，這與實際值有很大的不同。我們需要把實際的方法和實際的選擇結(jié)合起來。 在世界各地的許多實驗研究或具體應(yīng)用中都提到了分區(qū)的概念。它通?？梢詰?yīng)用于以下兩種情況。一個是要測量的區(qū)域非常大，另一個是測量的。該區(qū)域的地理環(huán)境比較復(fù)雜。因為模擬的地平面在波動較大的山區(qū)比較復(fù)雜，所

24、以更多因此，對于要測試的區(qū)域的大面積區(qū)域或復(fù)雜區(qū)域，使用分區(qū)擬合方法來提高低擬合精度。第三章 GPS高程擬合精度分析3.1 研究方法圖3-1是蘇州市上官山風(fēng)景區(qū)的一個區(qū)域。異步環(huán)連接方式是邊連接的。GPS實時觀察使用一組雙頻接收器。圖形強度因子DGOP4，接收衛(wèi)星數(shù)量大于或等于5，每個站點測量儀器兩次。使用平均輸入控制器，GPS基線解決方案成功完成一次。標(biāo)準(zhǔn)如基線解決方案精度符合全球定位系統(tǒng)地鐵測量技術(shù)規(guī)范。測量現(xiàn)場數(shù)據(jù)由中國最常用的GPS解決方案軟件處理。一點的正常高度是已知的。擬合高程時，選擇不同的點作為已知高程點，并根據(jù)不同的數(shù)學(xué)擬合模型擬合模型，將擬合高程與高程擬合進行比較。為了確定動

25、態(tài)GPS（RTK）高程測量的精度，作者在測區(qū)建立了高程控制網(wǎng)，并與動態(tài)GPS（RTK）高程測量進行了比較。GPS（RTK）位置設(shè)置具有以下條件：1.截止高度角10度以上的空間應(yīng)無障礙。2.為避免干擾RTK信號，請確保電視塔，雷達，電視發(fā)射天線等附近沒有強電磁輻射源。距離不應(yīng)小于200米。3.基站應(yīng)位于相對較高的地形上，以便于接收無線電臺。4.地面標(biāo)志應(yīng)穩(wěn)定，易于保存,使用South 9600 GPS接收器進行動態(tài)GPS（RTK）測量實驗。 為了確定測量區(qū)域的轉(zhuǎn)換參數(shù)，選擇一組轉(zhuǎn)換參數(shù)作為測量的轉(zhuǎn)換參數(shù)。操作：計算七個參數(shù)經(jīng)比較，最大仰角誤差為7.6cm，最小為0.2cm，中間誤差為2.40cm

26、。從這里我們可以看到，動態(tài)GPS（RTK）測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠，精度高。圖3-1 上官山測區(qū)全景圖數(shù)據(jù)都是用GPS儀器測量后到數(shù)據(jù)用CASS和CAD軟件截的圖。K1，K2是我們控制點。大部分有山和樹林，還有當(dāng)?shù)剞r(nóng)民建筑，交通不便，為了工程的需要我們在中間建了2個基準(zhǔn)點。用了GPS儀器進行測量。自留地50，田地59，總戶數(shù)29，總?cè)藬?shù)108. 測區(qū)于市境外，控制網(wǎng)由2個點組成，。紅線內(nèi)是我們測量地，黃色數(shù)字是建筑。測量點數(shù)總共540個點，大部分建筑，小路，土路，樹，水溝，電線桿，樓梯，等等.測量現(xiàn)場數(shù)據(jù)由最常用的GPS解決方案軟件之一處理，7點的正常高度是已知的。當(dāng)進行高程時，選擇不同的點作為已知的

27、高光。根據(jù)不同的數(shù)學(xué)擬合模型安裝配件，并將安裝高度與高度高度進行比較。分析數(shù)據(jù),得出結(jié)論。已知高程數(shù)據(jù)見表3-1。表3-1 已知點高程數(shù)據(jù)點號正常高/m123456716.112m17.334m17.128m16.871m16.923m17.091m17.208m測區(qū)已知高程點分布如圖3-2所示圖3-2已知點分布圖3.2 擬合方案實施3.2.1 方案一(等值線圖示法)設(shè)其中 5 點已知，以平面擬合模型擬合另外兩點高 程。結(jié)果見表3- 2。表3-2 方案一擬合結(jié)果組別擬合高/m正常高/m較差/m123456716.09817.12417.03316.74516.75617.01217.12516

28、.11217.33417.12816.87116.92317.09117.2080.1380.1450.1150.3250.2210.2540.123顯然，一組擬合值是最可信的。 一組已知點分布在7個點附近，擬合精度更高。 兩組，三組和四組未知點分布在已知點的控制范圍之外，擬合精度較低。 五組，六組和七組中點分布在已知點的控制范數(shù)內(nèi)。 更高的精度是在已知點的控制范圍之外的1.2點，并且精度更低。3. 2. 2 方案二(狹長帶狀區(qū)域線性擬合)1.2。 點分布在已知點的控制范圍內(nèi)。 在該方案中，使用六個點作為已知高度。 通過平面擬合數(shù)學(xué)模型和曲面擬合數(shù)學(xué)模型分別擬合待確定點的高程。 結(jié)果如表3-3

29、所示：表 3-3方案二擬合結(jié)果點號線性擬合高/m線性較差/m1216.245m17.452m0.008m0.112m要解決的點在已知點的控制范圍內(nèi)。 當(dāng)擬合兩點時，表面擬合和平面擬合的精度差別不大。3 2 3 方案三(曲面擬合法)將6點作為已知點并擬合1.2.3.4點的高程，點A.B.C.D超出已知點的控制范圍。 比較了兩種擬合方法（平面擬合和曲面擬合）的精度。 結(jié)果如表3-4所示。表 3-4方案三擬合結(jié)果點號曲面擬合高/m曲面較差/mABCD17.558m16.895m17.546m17.468m0.033m0.011m0.256m0.214m待求點在已知點控制范圍之外，用6點擬合時,平面擬

30、合精度高于曲面擬合精度。3.3 已知點數(shù)據(jù)表5 個點數(shù)據(jù)點號編碼YXHk1kz37231.06742619.38816.119控制點1g37231.07842619.35816.1122l37256.42942672.32917.3343+37256.12642670.45317.2184+37258.60842670.66616.8715+37259.48342671.87216.8396+37259.16842671.92116.9237+37258.5142673.12617.091534ssj37147.46142630.55818.285535tj37155.71442617.191

31、7.747536+37150.5242614.43717.759537tx37235.16342558.66717.567538gy37259.60742611.50215.091539gy37271.83642673.5116.46540k337232.15242662.06817.132控制點這個實驗的準(zhǔn)確性很好。即使沒有消除兩個有粗差的觀測值，GPS（RTK）根控制點的高程精度也優(yōu)于儀器的名義精度。事實上，540點的準(zhǔn)確度可以通過正常人群的測試，540點的準(zhǔn)確度具有良好的代表性。結(jié)果表明，在良好的工作環(huán)境條件下，GPS（RTK）高程精度可達2cm左右。利用GPS（RTK）方法控制地圖根的

32、高程，可以滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求。一般來說，在控制圖根高程的過程中，建議將重復(fù)觀測之間的差異中位誤差加倍，即6cm土壤的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。同時，GPS（RTK）地圖的根點之間的距離不應(yīng)太長或太短，因為GPS（RTK）具有誤差不累積的特點，兩點之間的距離太短，誤差容易超過極限；太長，控制點的密度不能滿足要求。由于誤差與移動站到參考站的距離成正比，所以移動站到參考站的距離不宜太長，參考站應(yīng)設(shè)置在盡可能滿足要求的已知點。此外，計算轉(zhuǎn)換參數(shù)的已知點應(yīng)均勻分布，這對高程測量尤為重要。應(yīng)充分考慮全球定位系統(tǒng)高程控制數(shù)據(jù)的質(zhì)量。在野外觀測中，觀測條件高于零星點，如有效觀測衛(wèi)星PDOP增加不超過6顆，采樣次數(shù)增加等。應(yīng)注

33、意及時檢查已知點的高程，如直接測量已知高程P、逐點形成高程附屬線和多種數(shù)據(jù)。使用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理方法來消除嚴(yán)重錯誤，如建立DTM和DEM時檢測異常高程點；如果條件允許，可考慮建立區(qū)域準(zhǔn)大地水準(zhǔn)面，進一步研究正常區(qū)域高度的特征，以及實現(xiàn)高精度GPS高程向水準(zhǔn)高程的轉(zhuǎn)換。實驗次數(shù)偏少，偶然誤差的統(tǒng)計特性需要大量的觀測數(shù)據(jù)來顯示。這540點是否具有偶然誤差的四個特征以及誤差發(fā)生與時間的關(guān)系有待進一步研究。實驗中誤差的分布仍然存在很大的差異，例如2-3cm的誤差數(shù)量相對較小。該地區(qū)的典型性仍然不足。所選區(qū)域開放，GPS（RTK）工作狀態(tài)良好。為了使結(jié)論更具代表性，需要在城市、遮擋嚴(yán)重、電磁干擾強、地形起

34、伏較大的地區(qū)進行進一步的研究。動態(tài)GPS（RTK）測量誤差源。 在分析動態(tài)GPS（RTK）測量精度的過程中，作者總結(jié)了影響其準(zhǔn)確性的因素，主要包括以下誤差：1.轉(zhuǎn)換參數(shù)錯誤如果轉(zhuǎn)換參數(shù)的計算誤差或誤差很大，轉(zhuǎn)換參數(shù)對結(jié)果的影響是顯而易見的，無論觀測數(shù)據(jù)多么準(zhǔn)確，結(jié)果都是錯誤的。因此，計算轉(zhuǎn)換參數(shù)的選定點應(yīng)均勻分布在測量區(qū)域周圍，并應(yīng)選擇若干組進行計算和分析，以避免出現(xiàn)較大誤差和誤差。2.操作錯誤操作誤差 主要原因是操作者操作接收器時，對準(zhǔn)度和積分是相等的。減少操作誤差的主要途徑是提高操作水平，反復(fù)觀察，從而減少操作誤差對最終結(jié)果的影響。3. 衛(wèi)星信號和衛(wèi)星分布衛(wèi)星信號和衛(wèi)星分布有時會影響測量精

35、度。當(dāng)衛(wèi)星分布不均勻時，即使有足夠的衛(wèi)星，測量精度也會受到影響，以避免出現(xiàn)這種情況，觀測前應(yīng)采用衛(wèi)星預(yù)報，以避免這段時間的發(fā)生。 。3.4本章小結(jié)通過實例討論了全球定位系統(tǒng)擬合的方法，并分析了影響全球定位系統(tǒng)高程精度的因素。得出以下結(jié)論:1）在工程實踐中，當(dāng)擬合點超過已知控制點的控制范圍時，誤差較大; 2）當(dāng)要求解的點在已知點的控制范圍內(nèi)時，六點曲面擬合的精度與平面擬合的精度差別不大; 3）當(dāng)解點超過已知點的控制范圍時，平面擬合精度在控制范圍內(nèi)較高。4）近年來，隨著全球定位系統(tǒng)技術(shù)的快速發(fā)展，它以其實時性、快速性和高精度被廣泛應(yīng)用于測繪領(lǐng)域。全球定位系統(tǒng)高度擬合已經(jīng)成為全球定位系統(tǒng)研究的熱點。

36、實踐證明，應(yīng)根據(jù)工程的實際情況進行選擇。通過合適的轉(zhuǎn)換方法獲得的全球定位系統(tǒng)水準(zhǔn)高程可廣泛應(yīng)用于工程測量的各個方面，拓寬了全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域，拓寬了全球定位系統(tǒng)的發(fā)展前景。第四章 總結(jié)與展望4.1總結(jié)由于全球定位系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢，對傳統(tǒng)高程測量技術(shù)有很大的影響，因此在平面坐標(biāo)測量中具有明顯的優(yōu)勢。它的弱點在于海拔。如果在沉降監(jiān)測等測繪工程中不需要正常高程，那么這個弱點就不那么明顯了。我們可以直接使用全球定位系統(tǒng)高程。然而，常規(guī)的高精度測量系統(tǒng)往往是需要的一般測量。目前，GPS的不足，大大降低了其在測繪領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，從而掩蓋了其在效率、經(jīng)濟性、實時性和三維性等方面的優(yōu)勢。此時，在保證GP

37、S高程精度滿足工程應(yīng)用要求的同時，需要采用一定的方法擬合GPS高程和法向高程，才能得到法向高程。目前，實用的方法大致可分為四類:線性擬合模型、表面擬合模型、地球重力場模型擬合方法、地球重力模型與全球定位系統(tǒng)水準(zhǔn)測量方法相結(jié)合。這些方法應(yīng)根據(jù)地形條件和數(shù)據(jù)采集情況選擇最佳擬合方法。只有選擇一對擬合方法，才能獲得理想的擬合結(jié)果。當(dāng)GPS點呈線性分布時，本文介紹了兩種可供選擇的模型：多項式曲線擬合法和三次樣條曲線擬合法。擬合精度與其自身條件和擬合條件有關(guān)。一般來說，如果選擇的測點更合適，已知測點分布更均勻，精度可以達到厘米級。多項式曲線擬合方法簡單易懂，所需已知點較少。多項式曲線擬合方法的缺點是只考

38、慮一個方向，計算的高程異常值不準(zhǔn)確。三次樣條曲線擬合方法適用于多個線長控制點。該方法將測量分為若干段，每段用多項式函數(shù)表示，然后拼接成三次樣條函數(shù)。這種方法的目的是為了避免最小二乘原理的缺點。因為最小二乘原理更適合已知的點大誤差會對擬合結(jié)果產(chǎn)生負(fù)面影響。當(dāng)GPS點分布在平面上時，通常采用表面擬合。曲面擬合方法很多，包括多項式曲面擬合、平面相關(guān)擬合、運動曲面擬合和多面體函數(shù)曲面擬合。與以往的帶狀曲線擬合方法一樣，這四種方法在曲面擬合方面也有各自的優(yōu)缺點，適用于不同的情況。其中，多項式曲面擬合是最常用和最基本的方法。該方法利用多項式函數(shù)擬合測區(qū)的準(zhǔn)大地水準(zhǔn)面。與多項式曲線擬合不同，它考慮了異常高程值的兩個方向，因此其項相對較大，通常采用二次或三次多項式。這種方法一般用于地形相對平坦的地區(qū)。當(dāng)?shù)匦螐?fù)雜時，需要進行地形校正以消除地形的影響。平面相關(guān)擬合方法主要應(yīng)用于地形與平面相似或測量面積較小的情況。模型擬合高程簡單，高程精度基本能滿足一般工程的需要。運動曲面擬合是一種適用于復(fù)雜地形和高精度擬合結(jié)果的局部逼近方法。當(dāng)?shù)匦螐?fù)雜時，利用面函數(shù)曲面擬合方法對測區(qū)內(nèi)的準(zhǔn)大地水準(zhǔn)面進行無限逼近。多項式曲面擬合方法與多面體函數(shù)曲面擬合方法的區(qū)別應(yīng)