丘陵区GPS高程拟合初步研究
GPS高程拟合方法及精度分析

GPS高程拟合方法及精度分析GPS(全球定位系统)是一种通过卫星进行定位的导航系统,它通过接收地面上的GPS 接收器收集到的卫星信号来确定接收器的位置。
GPS系统不仅可以提供经度和纬度等位置信息,还可以提供高程信息。
在实际应用中,由于各种误差的存在,GPS高程数据往往需要进行拟合处理,以提高其精度。
GPS高程拟合方法主要有以下几种:1.大地水准面拟合法:该方法假设地球上存在一个水准面,通过高程数据与该水准面的差值来进行拟合。
大地水准面拟合法可以根据地球椭球体模型进行,也可以根据区域地形特征进行。
2.多项式拟合法:该方法通过将GPS高程数据与多项式函数进行拟合,来估算出真实的地理高程。
多项式拟合法常用的模型有一次、二次和三次多项式,其拟合误差随着多项式的阶数增加而减小。
3.高斯滤波法:该方法考虑到GPS高程数据的时序性,通过滤波算法对数据进行平滑处理,以提高高程数据的精度。
高斯滤波法利用高斯函数对数据进行加权平均,同时考虑到观测误差的方差,使得滤波结果更加符合实际情况。
1.接收器误差:GPS接收器的误差包括时钟误差、接收机硬件误差等,这些误差会直接影响到GPS高程数据的精度。
2.卫星误差:卫星的轨道误差、钟差误差等因素也会对GPS高程数据的精度产生影响。
3.大气误差:由于大气对GPS信号的传播会产生延迟和折射等误差,因此对GPS高程数据的精度也会有一定的影响。
4.数据后处理方法:不同的数据后处理方法对GPS高程数据的精度有着较大的影响。
合理选择数据处理方法可以提高GPS高程数据的精度。
为了提高GPS高程数据的精度,在采集数据时需要注意选择合适的接收器和卫星,并进行数据后处理以减小误差。
还可以通过与地面高程标志点对照来校正高程数据,以获得更高的精度。
GPS 拟合高程测量

GPS 拟合高程测量一、GPS 拟合高程测量,仅适用于平原或丘陵地区的五等及以下等级高程测量。
二、GPS 拟合高程测量宜与GPS 平面控制测量一起进行。
三、GPS 拟合高程测量的主要技术要求,应符合下列规定:1 GPS 网应与四等或四等以上的水准点联测。
联测的GPS 点,宜分布在测区的四周和中央。
若测区为带状地形,则联测的GPS 点应分布于测区两端及中部。
2 联测点数,宜大于选用计算模型中未知参数个数的1.5 倍,点间距宜小于10km。
3 地形高差变化较大的地区,应适当增加联测的点数。
4 地形趋势变化明显的大面积测区,宜采取分区拟合的方法。
5 GPS 观测的技术要求,应按本规范3.2 节的有关规定执行;其天线高应在观测前后各量测一次,取其平均值作为最终高度。
四、GPS 拟合高程计算,应符合下列规定:1 充分利用当地的重力大地水准面模型或资料。
2 应对联测的已知高程点进行可靠性检验,并剔除不合格点。
3 对于地形平坦的小测区,可采用平面拟合模型;对于地形起伏较大的大面积测区,宜采用曲面拟合模型。
4 对拟合高程模型应进行优化。
5 GPS 点的高程计算,不宜超出拟合高程模型所覆盖的范围。
五、对GPS 点的拟合高程成果,应进行检验。
检测点数不少于全部高程点的10%且不少于3 个点;高差检验,可采用相应等级的水准测量方法或电磁波测距三角高程测量方法进行,其高差较差不应大于30 D mm(D 为检查路线的长度,单位为km)。
1)导线的布设导线的布设有闭合导线、附合导线及支导线三种基本形式,如图所示。
3.支导线从一个高级点C和CD边的已知方位角出发,延伸出去的导线C、9、10、11称为支导线。
由于支导线只具有必要的起始数据,缺少对观测数据的检核,因此,只限于在图根导线和地下工程导线中使用。
对于图根导线,支导线的点数一般规定不超过3个。
(2)导线测量外业工作导线测量的外业工作包括踏勘选点、建立标志、量边和测角。
1.踏勘选点及建立标志现场踏勘选点时,应注意下列各点:(1)相邻导线点间通视良好(2)点位应选在土质坚实并便于保存之处(3)在点位上,视野应开阔,便于测绘周围的地物和地貌(4)导线点在测区内要布点均匀,便于控制整个测区导线点应分等级统一编号,以便于测量资料的管理。
GPS拟合高程精度分析

随着全球定位系统(GPS)技术的成熟和仪器价格的大幅下降,该技术在测绘方面已普及。
众所周知,全球定位系统(GPS)测定平面位置能达到很高的精度,但其测定的高程精度,由于受到高程异常的制约,尚有许多问题需要研究,以便充分发挥全球定位系统(GPS)技术的优越性。
GPS测定的是从地面到WGS-84椭球的大地高H,而我国采用的是正常高h,两者存在一个差值,即高程异常,而高程异常与勘探区的地形、地层结构等因素有关。
本文依据六个煤田勘探区的实测资料,对拟合的GPS高程在平地、丘陵、山地所达到的精度进行分析,并提出应用范围和可能提高精度的浅见,供研究探讨。
1GPS高程异常的求解1.1勘探区GPS网概况勘探区GPS网施测于04-06年,采用Trimble5700双频GPS接收机,依据01《全球定位系统(GPS)测量规范》,按D、E级布网,各区概况如表1。
外业解算出的基线,经过同步环和异步环及复测基线检验,其误差,在限差1/3以内达80%,其余在1/2以内,证明精度是可靠的。
1.2GPS高程异常及变化量求解GPS高程异常,大地高H,正常高h,它们之间的关系为ξ=H-h(1)H由GPS测量求得,网中每个点均可获得,h由水准或者三角高程测得。
依据公式(1)求出高程异常值。
Δξ=ξ-ξi(2)其中:ξi参考点高程异常。
依据(2)式,相对中部一点(参考点)计算的高程异常变化量见表2。
经过数据统计分析,平地第四纪覆盖区,似大地水准面比较平缓,其变化幅度每公里4cm左右;丘陵区特别是梯田底部与丘陵的上部,似大地水准面有曲率显示,其变化幅度每公里7cm左右;在山区,可能受地貌相关性影响,似大地水准面变化较大,其变化幅度每公里10cm左右。
从六个勘探区高程异常变化趋势看,东西方向大,南北方向小。
测区号参考点高程异常变化量/cm234567891011121314K1119.115.312.68.14.018.716.513.811.69.36.85.42.9K2115.713.210.47.85.018.71.714.213.010.78.44.92.3K3119.915.010.67.22.02.612.18.93.91.2K4120.417.011.37.32.116.516.412.55.22.4K5119.812.05.80.719.119.25.20.5K6132.325.318.61.830.13.413.11.4表2高程异常变量统计表Table2Heightanomalyvariablesstatistics勘探区编号地形类别面积/km2相对高差/mGPS点数联测水准点数三等四等K1平地13001062170K2平地9502551410K3丘陵7002904547K4丘陵6002804456K5山地8506804935K6山地80010305446表1各区概况统计表Table1Statisticsofeacharea'sgeneralsituation作者简介:雒养社(1963—),男,陕西户县人,高级工程师,1987年毕业于西安矿业学院,现从事煤田地质测绘工作。
基于GPS的高程拟合方法研究

基于GPS的高程拟合方法研究随着GPS技术的发展和应用的广泛,越来越多的地理信息可以通过GPS定位得到。
其中一个重要的应用领域是高程测量。
GPS可以提供三维空间中点的经纬度和高程信息,但是由于多种因素的影响,GPS测得的高程数据存在一定的误差。
为了改善GPS高程数据的精度,需要进行高程拟合。
高程拟合是利用已知高程数据来估计未知位置的高程值的过程。
在拟合过程中,需要考虑空间相邻点之间的高程关系。
常见的高程拟合方法有以下几种:三角网法、克里金插值法、多项式拟合法等。
三角网法是一种比较常用的高程拟合方法。
该方法基于三角形相似原理,根据邻近点之间的距离和高程差,估计未知点的高程。
三角网法可以通过建立三角形网格来进行高程插值,并且可以根据实际情况调整三角形的形状和大小,以适应不同的地形。
克里金插值法是一种基于空间半变函数的高程拟合方法。
该方法通过计算样本点之间的相互关系来估计未知点的高程。
在克里金插值法中,可以通过拟合半变函数来对空间点之间的关系进行建模,从而提高拟合效果。
该方法的优点是可以考虑样本点之间的相关性,并且可以根据样本点的权重进行拟合。
多项式拟合法是一种简单但有效的高程拟合方法。
该方法通过拟合多项式曲线来估计未知点的高程。
多项式拟合法可以根据实际情况选择合适的多项式阶数,以适应不同的地形。
该方法的优点是计算简单,但需要充分考虑样本点的分布和拟合误差。
高程拟合是一种基于GPS数据的高程估计方法。
常见的高程拟合方法包括三角网法、克里金插值法和多项式拟合法。
这些方法可以根据实际情况选择合适的方法,并结合其他辅助数据来提高高程数据的精度。
基于GPS的高程拟合方法研究

基于GPS的高程拟合方法研究高程拟合是基于GPS数据进行地表高程估计的一种方法。
在现代测量和导航技术中,GPS被广泛应用于三维空间定位和高程测量。
由于GPS观测数据存在误差和不确定性,导致从GPS数据直接估计高程时存在一定的误差。
需要进行高程拟合来提高高程估计的精度和可靠性。
高程拟合的基本原理是通过建立GPS观测数据与地表高程之间的数学模型,利用最小二乘法等数学方法来拟合观测数据,得到地表高程的估计值。
常用的高程拟合方法包括平差法、插值法和卡尔曼滤波法等。
平差法是一种常用的高程拟合方法,主要通过将GPS观测数据与已知高程点进行权衡,利用最小二乘法来调整观测数据的权值,从而得到更精确的高程估计值。
平差法的优点是简单易行,适用于大部分高程拟合问题。
平差法的缺点是需要预先获取一定数量的已知高程点,如果没有足够的已知高程点,拟合结果可能较差。
卡尔曼滤波法是一种基于滤波理论的高程拟合方法,主要通过建立动态状态模型和观测方程来估计地表高程,利用卡尔曼滤波算法来对GPS观测数据进行滤波和优化。
卡尔曼滤波法的优点是能够考虑观测数据的权值和误差,能够在有限的观测数据中提供更精确的高程估计值。
卡尔曼滤波法的缺点是需要预先获取一定数量的已知高程点,对初始状态的选取敏感。
除了以上方法,还可以结合其他辅助数据进行高程拟合。
可以利用DEM(Digital Elevation Model)数据作为辅助数据,通过比较GPS观测数据和DEM数据的差异,来估计地表高程。
还可以利用地形特征等辅助信息,通过建立地表高程的统计模型来进行高程拟合。
GPS高程拟合系统探究

GPS高程拟合系统探究摘要:GPS高程测量已经成为工程测量的重要手段,为了将大地高转换成正常高并使其满足一定的精度就必须进行高程拟合。
本文主要从GPS高程拟合的模型、关键技术、精度等方面进行分析,探究了GPS高程拟合系统。
关键词:高程拟合数学模型高程异常精度一、GPS高程拟合概述在传统的大地测量中,正常高的确定方法是重力测量和天文测量,但是由于大多数的测量单位并不具备这样的测量条件,因此,具有原理简单、易于误差检验和探测的水准测量成了确定正常高的主要手段。
然而在实际的作业中,由于长距离水准测量的劳动强度大,外业进展十分缓慢,且极易产生人为的误差,所以在一定的程度上限制了水准测量的应用和推广。
虽然采用GPS空间定位系统可以同时确定出点的三维位置,但是令人遗憾的是,这种方法所确定出的高程是相对于一个特定参考椭球的,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者正常高。
因此,获得相应点上的大地水准面差距或者高程异常后,我们需要进行相应的高程系统的转换,将大地高转换成正常高。
大地高、正常高及高程异常值之间的关系可以表示成以下关系式:ξ= H — h其中H表示地面点沿参考椭球的法线方向到地面的距离,h表示地面点到似大地水准面的距离,两者之差便是高程异常值ξ。
由于似大地水准面和参考椭球面之间的位置关系十分复杂,我们无法应用GPS直接测量高程代替水准高程,因此必须把GPS大地高转化成正常高。
其中求高程异常值的常用方法有:用斯托克斯公式并采用重力方法求得大地水准差距,这种方法需要具有一定精度要求且分布良好的地形数据和重力数据;采用地球重力场模型,只是地球重力场模型只能反映出大地水准面的长波变化。
在实际的操作过程中,我们经常采取以下的方法:在GPS网中同时测量少量的几何水准点,然后反求这些几何水准点的高程异常值,再根据平面坐标和高程异常值采用数学拟合的方法进行构造,使平面、多项式曲面或者其它数学曲面替代似大地水准面,最后根据拟合的曲面内插其它的GPS点,算出其它点的高程异常值和待定点的正常高。
GPS拟合高程测量

GPS拟合高程测量GPS 拟合高程测量一、GPS 拟合高程测量,仅适用于平原或丘陵地区的五等及以下等级高程测量。
二、GPS 拟合高程测量宜与GPS 平面控制测量一起进行。
三、GPS 拟合高程测量的主要技术要求,应符合下列规定:1 GPS 网应与四等或四等以上的水准点联测。
联测的GPS 点,宜分布在测区的四周和中央。
若测区为带状地形,则联测的GPS 点应分布于测区两端及中部。
2 联测点数,宜大于选用计算模型中未知参数个数的1.5 倍,点间距宜小于10km。
3 地形高差变化较大的地区,应适当增加联测的点数。
4 地形趋势变化明显的大面积测区,宜采取分区拟合的方法。
5 GPS 观测的技术要求,应按本规范3.2 节的有关规定执行;其天线高应在观测前后各量测一次,取其平均值作为最终高度。
四、GPS 拟合高程计算,应符合下列规定:1 充分利用当地的重力大地水准面模型或资料。
2 应对联测的已知高程点进行可靠性检验,并剔除不合格点。
3 对于地形平坦的小测区,可采用平面拟合模型;对于地形起伏较大的大面积测区,宜采用曲面拟合模型。
4 对拟合高程模型应进行优化。
5 GPS 点的高程计算,不宜超出拟合高程模型所覆盖的范围。
五、对GPS 点的拟合高程成果,应进行检验。
检测点数不少于全部高程点的10%且不少于3 个点;高差检验,可采用相应等级的水准测量方法或电磁波测距三角高程测量方法进行,其高差较差不应大于30 D mm(D 为检查路线的长度,单位为km)。
1)导线的布设导线的布设有闭合导线、附合导线及支导线三种基本形式,如图所示。
3.支导线从一个高级点C和CD边的已知方位角出发,延伸出去的导线C、9、10、11称为支导线。
由于支导线只具有必要的起始数据,缺少对观测数据的检核,因此,只限于在图根导线和地下工程导线中使用。
对于图根导线,支导线的点数一般规定不超过3个。
(2)导线测量外业工作导线测量的外业工作包括踏勘选点、建立标志、量边和测角。
GPS高程拟合模型及其应用研究

GPS高程拟合模型及其应用研究1. 本文概述全球定位系统(GPS)作为一种高精度、全天候的空间定位技术,已在众多领域中得到广泛应用。
GPS测量所得的大地高程值与实际工程应用中所需的正常高程存在差异,这一差异给GPS技术在工程测量、地形测绘等领域的应用带来了一定的局限性。
为了解决这一问题,高程拟合模型的研究成为关键。
本文旨在探讨GPS高程拟合模型的理论基础、方法及其在实际应用中的效果。
对GPS高程拟合的必要性和现有研究进行综述,明确本文的研究背景和意义。
接着,详细介绍了不同类型的GPS高程拟合模型,包括几何法、重力学法以及组合法等,并对这些模型的原理、特点及适用范围进行了分析比较。
在此基础上,本文重点研究了基于最小二乘配置法的GPS高程拟合模型。
通过实例分析,验证了该模型在提高高程转换精度方面的有效性。
本文还探讨了影响GPS高程拟合精度的主要因素,如基准点选择、拟合区域大小、地形复杂度等,并提出了相应的优化策略。
本文总结了GPS高程拟合模型在实际工程中的应用情况,如城市规划、土地管理、水利建设等领域,并展望了未来GPS高程拟合技术的发展趋势和研究方向。
通过本文的研究,旨在为相关领域的技术人员提供理论参考和实践指导,进一步推动GPS技术在各个应用领域的深入发展。
2. 技术概述GPS系统简介:介绍全球定位系统(GPS)的基本原理,包括其由卫星群、地面控制站和用户设备组成的结构。
GPS信号传播:讨论GPS信号如何从卫星传播到地面接收器,以及影响信号传播的各种因素(如大气层、多路径效应等)。
高程拟合定义:解释高程拟合的概念,即将GPS获得的平面坐标转换为准确的高程值的过程。
高程参考系统:介绍不同的高程参考系统(如WGS 当地高程系统等)及其在GPS高程拟合中的应用。
模型类型:概述常用的GPS高程拟合模型,如多项式模型、神经网络模型、最小二乘配置模型等。
模型选择标准:讨论选择合适的高程拟合模型时应考虑的因素,如精度、计算复杂度、适用区域等。
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12 平 面 拟 合 法 .
G S测 量 可 求得 地 面点 在 WG P S一8 4坐 标 系 下 的大地 高 ( , 我 国 的 实用 高 程 采 用 的 是 正 常 高 日) 而 ( , 以由公式 ( ) 确定 。 ) 可 1来
中心坐 标或 所有 控制 点坐 标平 均值 。
如果公 共点 的数 目大 于 3个 。 可 列 出相 应 的 则
误 差方 程 为 : :
为拟合残差。则可以写成矩阵 :
=A B+
立的高程异常模型的拟合精 度受测 区的大 小、 地形 复杂程 度 、 已知点 的数 量 、 已知 点 的分 布 等 条件 的限
h=H— () 1
式 中。 为高 程异 常 。
目前利用 G S定 位技 术求定 地 面点 的正 常高 的 P
在小 区域 且 较 为 平 坦 的 范 围 内 , 以将 大地 水 可
准 面近似 看 作 是一 个 平 面 . 平 面 拟合 模 型逼 近 局 用
方 法 主要 有 … : 1 G S水 准 高 程 ; 2 G S重 力 高 () P () P 程 ;3 G S三角 高程 。 () P 在 小 区域 范 围 内 , 用 最 广 泛 的是 G S水 准 方 应 P 法, 即在 测 区内用 几何 水 准 联 测部 分 G S点 的正 常 P 高 , 数值 拟 合 的 方 法 构造 某 种 曲 面代 替 似 大 地 水 用 准面. 计算 出未 联测 几何 水准 G S点 的高程 异 常 , P 从
制 , 能应用 到 其 他地 区 。要 想 直 接 采 用 G S求得 不 P 当地 的正常 高 应 用 于 工程 . 须 解 算 出 当地 的 高程 必
根据 最小 二乘 原理便 可求得 :
A=( 曰 B B)
把求 得 的 模 型 参 数 n ,。口 入 ( ) , 。a ,:代 2 式 可得
第 4期 21 0 0年 8月 d i1 .9 9 ji n 10 3 8 2 1 .40 5 o:0 3 6 /. s .0 1— 5 X.00 0 .0 s
矿 山 测 量
MI S RVE NG NE U YI
No 4 . Au . 0 0 g2 1
丘 陵 区 G S高 程 拟合 初 步 研 究 P
在 西部地 区 , 其是 在 丘 陵 区和 山 区 , 尤 高程 异 常
值 变化 较大 , 无法 直接 利 用 G S测 量 高 程 代替 水 准 P 高 程 , 在很 大程 度上 限制 了 G S的应 用 。 因此 , 这 P 利 用 G S测 量 的高度 数据 , 大 地 高转 换 成正 常 高 . P 将 实
异常模型, 进行 区域 G S P 高程拟合。
1 8
到待求点的高程异常, 从而求得待求点的正常高[ 。 3 ]
4期
管
真 等 : 陵 区 G S高程 拟 合初 步研 究 丘 P
21 O O年 8月
精度 和外 符 合 精 度 两 个 方 面 进 行 检 测 和 验 证 ¨ , 4 从 ]
管 真 ,郑扬琳 ,石风 淼
7 12 ) 0 14 ( 西北核 技 术研 究所 , 西 西安 陕
摘要 : 陵 区地 势 高低 不平 , 进 困难 , 测 四等 水准测 量 比较 困难且精 度 难 以保证 。为提 高工作 效 丘 行 施
率 , 用等值 线法 、 采 平面拟 合 法和二 次 曲面拟合 法 , 步研 究 G S高程 拟合 在 丘 陵 区的 应 用 。 初 P 并通 过 实例 加 以说 明 。根据 测 区的 实际情 况 , 选择合 适 的拟合 模 型 代 替测 区似 大地 水 准 面 。 拟合 待 测 点 高 程异 常 , 以达 到 四等水 准测 量精度 。 可 关 键词 :高程异 常 ;平 面拟 合 ; 曲面拟合 ;拟 合精度 中图分 类号 :284 P2 . 文献 标识码 : B 文章编 号 :0 1— 5 X(0 0 0 0 1 0 10 38 2 1 )4— 0 8— 3
现 G S在 地形 复杂 地 区观测 时能获 得 实用 的三 维坐 P 标 , 接为 工程 测量 服务 , 目前待 解决 的 问题 。 直 是
1 G S水 准拟 合方 法 P
1 1 等值 线 图示法 .
该方 法 的基 本 思 路 是 : 测 区 内建 立 等 级 G S 在 P
网并联测几何水准 , 再利用 G S 水准点 的正常高和 P/ 大地 高求 出它 们 的高 程 异 常 值 。 据 已知 点 的高 程 根
Y= y—Y , ,。 为选 取 的基 准 点坐标 , 般选取 为 。( y) 一
在平原 地 区 , 目前研 究 表 明 ]G S水 准 拟合 高 2。 P 程 可以达 到 四等 水 准 要 求 . 分 地 区甚 至 达 到 三 等 部 水准 要求 , 从而 采用 G S技术 不仅 能确定 平 面位 置 , P 也确定 了正 常 高 。 分发 挥 了 G S的 特 点 。然 而 在 充 P 山 区和丘 陵地 区 目前 还 处 于 研 究 阶段 , 分 地 区建 部
而求 出这 些 G S点 的正 常高 。 P
部似 大地 水准 面 。 设某 已知 点 的高 程 异 常 ( 与 该 点 的 平 面坐 标 ) ( Y , 在如 下关 系式 : ,)存
=0 + l +Ⅱ Y o n 2 () 2
式 中 : o Ⅱ , 2 模 型待 定 参 数 , 一 , Ⅱ, I Ⅱ 为 X= o