GPS跨河水准拟合方法研究与工程实践

提出了一种GPS跨河水准拟合方法,即由GPS大地高差用BP神经网络方法拟合得到的高程异常差,求跨河点间的正常高差,并给出了利用MATLAB语言实现拟合方法的步骤。工程实例计算表明,在选用较好的神经网络结构,适合的训练函数的条件下,采用输入点的坐标差、大地高差,输出高程异常差的BP神经网络设计来进行GPS跨河点间的正常高差计算,可以达到较好的精度。     

GPS在群英水库施工控制网布设中的应用

本文简要介绍了GPS测定的大地高高差与二等水准高差的比较,分析GPS测定高差替代等级水准推算各点高程的可行性。     

GPS高程转换的严密平差算法

在GPS高程转换中,常采用GPS水准法、似大地水准面精化等方法。介绍一种利用EGM2008计算的高程异常差将GPS大地高差转换为正常高差,再按照间接平差法求得各转换点正常高平差值的方法。通过算例分析表明,该方法能够达到四等几何水准测量的精度。     

GPS在双山岛跨河水准测量中的应用

以GPS测量方法观测双山岛跨河水准为例,从场地选择与布设、选点埋石、GPS观测前后的一等水准测量、GPS仪器高测量、GPS观测、GPS数据处理与检核、高差计算等方面初步探讨了GPS跨河水准测量。采用江苏省似大地水准面高程异常成果计算检核GPS跨河水准点间的高程异常变化率和高程异常差,采用三角高程测量方法观测的高差与一等水准测量高差、GPS跨河水准高差组成闭合环检核GPS跨河水准高差成果的精度和可靠性,为GPS跨河水准测量应用提供参考。     

利用GPS单点定位数据求解高程的新方法

全球定位系统可用于测定很精确的三维（水平位置和高程）大地坐标，但其中第三个坐标不能用在测量工程方面，因为这是ＧＰＳ参考系的量，而用水准测量测定的高程是相对于大地水准面的量。为了将ＧＰＳ用于精密高程传递，必需将ＧＰＳ高差转换为正高高差，本文提出两种确定大地水准面倾斜的新方法以及对一个隧洞控制网求出的结果。     

矿区似大地水准面拟合模型适用性分析

为提高GPS/水准数据拟合高程异常的逼近精度,利用某矿区控制网观测的GPS/水准数据,计算控制点高程异常值,分别用加权平均法、Shepard插值、多项式曲面拟合和多面函数法4种方法对矿区似大地水准面进行拟合。对各种拟合模型的原理和拟合精度进行比较分析。在此基础上,根据似大地水准面物理和几何特性,采用组合拟合的方法进一步改善似大地水准面的拟合精度,利用该模型内插高程异常值与实测GPS/水准点的高程异常值比较,其均方根误差不超过0.02 m,结合GPS观测成果可以取代四等及以下几何水准测量。     

GNSS水准自适应联合平差

将水准高差观测值与GNSS垂直运动速度作为观测值，利用联合平差方法实现GNSS水准自适应数据融合。均匀选取大地高变化与正常高变化一致的GNSS水准点作为约束点，实现GNSS垂直运动与水准垂直运动的有效匹配；利用方差分量估计方法自适应整体调整水准高差观测值权阵与GNSS垂直运动速度观测值权阵之间的比例关系；采用相关等价权函数抑制异常观测值的影响，提高联合平差的精度。以山东境内二等水准网及GNSS控制点数据为例，该方法能够实现GNSS与水准高程变化的有效融合，提高高程变化分析的可靠性。     

基于EGM96模型的GPS水准拟合方法

用GPS测量的方法来获得一点的正高或正常高，需要知识一点的大地水准面差距或高程异常。采用的大地水准面差距或高程异常的精度，决定了GPS水准的精度。本文利用EGM96模型计算高程异常。在利用巳知水准点上的高程异常拟合区域大地水准面模型时，首先移去用EGM96模型计算得到的部分，然后对剩余的高程异常进行拟合和内插，在内插点上再利用EGM96模型把移去的部分恢复，得到该点的高程异常。通过对某线路GPS水准的计算表明，引入EGM96模型拟合高程的精度改进不大。但对于大范围测量，这种方法有望能改进GPS水准的拟合精度。     

GPS水准采用移去恢复技术拟合大地水准面方法的研究

精化大地水准面是现代重力场和大地测量学工作的重要任务之一。探讨了利用已知水准点上的高程异常拟合区域大地水准面模型时,首先移去EGM96模型计算得到的部分,然后基于移动曲面和多面函数方法分别对剩余高程异常进行拟合,在内插点上再利用EGM96模型把移去的部分恢复,得到该点的高程异常。通过对某局部地区水准点的计算表明,引入EGM96模型的拟合高程异常的精度有所改进,对于大范围地区,这种方法有望能更好地提高大地水准面的拟合精度。     

无重力数据情况下阜新似大地水准面的确定

将地球位模型计算的阜新似大地水准面拟合于GPS水准实测的似大地水准面。其方法是对每一个GPS水准点,以选定的地球位模型计算其高程异常值,并与其GPS水准实测高程异常值进行比较,得到高程异常的改正值,以此改正附近2.5′×2.5′格网点上用地球位模型计算的高程异常。     

GPS在桥梁跨河水准测量中的应用研究

传统的跨河水准测量方法以几何光学观测为基础,受距离和气候条件的影响显著,工作效率较低。GPS技术所具有的三维定位功能,以其快速、全天候测量的优点,为跨河高程测量提供了一条新的途径。本文针对桥梁工程特点,探讨了GPS跨河水准测量的基本原理和方法,采用线性拟合模型推求跨河点之间的高程异常差,再结合GPS大地高即可求得跨河高差。在安庆长江铁路大桥精密控制网测量中,进行了二等GPS跨河水准测量试验,采用测距三角高程法进行验证,较差为4.7mm。     

自动照准全站仪精密三角高程测量在跨河水准测量中的应用

随着全自动智能型全站仪的发展及光学水准仪的逐步淘汰，精密三角高程测量在跨河高程传递方面应用广泛。本文详细介绍了基于全自动照准全站仪的精密三角高程测量的四边形跨河水准测量方法的原理及步骤，并对该方法中对向观测获取跨河点间高差进行了理论推导和精度分析，证明了控制在一定跨河距离内并采取相应措施消除其他误差的情况下，该方法可用于二等水准跨河测量；最后通过实例证实了该方法能满足二等跨河水准测量精度要求。     

基于GNSS水准和重力场误差特性的大地水准面精度评估方法

缺乏有效的大地水准面成果精度评估方法,是高程基准现代化及其成果应用面临的关键问题。本文基于GNSS水准高程异常与重力场频域误差特性,研究GNSS水准与重力地面高程异常融合的技术要求,进而提出一种大地水准面成果的误差表达与精度评估方法。经示例测试分析,得出主要结论如下:①实用地面高程异常(即融合后的似大地水准面)精度,应采用随距离非线性变化的高程异常差误差曲线表达;②似大地水准面的精度评估,推荐采用两项误差指标和两条误差曲线共4个要素完整表达,即重力地面高程异常差误差、实用地面高程异常内部误差、实用地面高程异常差误差曲线与GNSS水准高程异常差误差曲线;③当两个GNSS水准点间距离接近或小于所有GNSS水准点平均间距时,GNSS水准高程异常对实用地面高程异常的贡献起主要作用;④较大空间尺度的实用地面高程异常精度主要依靠重力地面高程异常控制。     

单标三角高程法跨河水准测量设计与实验分析

针对现行规范中2 km以上距离的三角高程法跨河水准测量应采用双觇板的规定,进行了单标三角高程法跨河水准测量的观测设计,并通过实验与双标三角高程法及已知高差进行比较分析。结果表明:单标三角高程法可用于2 km以上距离的跨河水准测量,其半测回中的垂直角观测组数宜增至双标法的2倍。     

电磁波测距三角高程代替四等水准的精度分析

对电磁波三角高程测量的误差进行了详细讨论,模拟数据表明,高差中误差主要取决于测角精度、视线长度和仪器高量测精度。对测角中误差为1″或更高测角精度的仪器,使用对向观测的方法,可用三角高程测量可代替四等水准测量。     

多面函数拟合法转换GPS高程

对GPS在高程方面的应用现状作了简单的介绍,综述近年来用GPS求定正常高的几种方法,即多项曲线拟合、多项式曲面拟合、多面函数曲面拟合、加权均值法、非参数回归法和高程异常变化梯度法、固定边界三次样条插值法、线性移动拟事法、神经网络法、非格网GPS散点数据考虑地形改正法。对GPS高程测量基本原理和基本方法进行了讨论,提出根据测区的实际情况选择不同的GPS高程转换方法,综合利用GPS点的高差和高程观测值拟合高程异常的方法,利用多面函数来拟合似大地水准面。     

GPS 在贞山大桥跨河水准测量中的应用

跨河水准GPS测量法,以其作业方法简单高效、受环境制约因素小等特点,在较大型跨河水准测量中,正逐步取代常规作业方法。本文采用G PS测量法应用于四会市贞山大桥工程,按二等水准要求进行测量作业,结合几何水准方法进行比对分析,测量结果完全满足规范要求。     

区域与全球高程基准差异的确定

全球高程基准统一是继全球大地测量坐标系及其参考基准统一之后,大地测量学科面临和亟待解决的一个重要问题,也是全球空间信息共享与交换的基础。本文针对区域高程基准与全球高程基准间基准差异确定的理论、方法及实际问题开展研究。利用物理大地测量高程系统的经典理论方法,给出了高程基准差异的定义,并推导了计算基准差异的严密公式,该公式可将高程基准差异确定的现有3种方法统一起来。在此基础上,分析顾及了不同椭球参数对于计算基准差异的影响及量级,同时,高程异常差法还需考虑全球高程基准重力位与模型计算大地水准面位值不一致引起的零阶项改正。利用青岛原点附近152个GPS水准点数据,分别选择GRS80、WGS-84、CGCS2000参考椭球以及EGM2008、EIGEN-6C4、SGG-UGM-1模型,采用位差法和高程异常差法,确定了我国1985高程基准与全球高程基准的差异。其中,EIGEN-6C4模型计算的我国高程基准与WGS-84参考椭球正常重力位U0定义的全球高程基准之间的差异约为-23.1cm。也就是说,我国高程基准低于采用WGS-84参考椭球正常重力位U0定义的全球高程基准,当选取基于平均海面确定的Gauss-Listing大地水准面作为全球高程基准时,我国1985高程基准高于全球基准约21.0cm。从计算结果还可看出,当前重力场模型在青岛周边不同GPS/水准点的精度差别依然较大,这会导致选择不同数据对确定我国85国家高程基准与全球基准之间的差异影响较大,因此,若要实现厘米级精度区域高程基准与全球高程基准的统一,全球重力场模型的精度和可靠性还需要进一步提高。     

给定内插高程异常值的精度时对GPS水准网格间距的考虑

在已布设GPS水准网的地区，若需内插其中任意一点的高程异常值时，应该了解该内插值的精度。导出了该内插点高程异常值的精度评定方法，并具体给出在我国C级GPS水准网中，该内插点高程异常推估值精度和该地区的地形和栅格重力异常分辨率的数学关系式和实例。在给定内插点高程异常值精度的局域大地水准面时，按不同地形和栅格重力异常分辨率的密度，根据这些数学关系式，可以设计间距合理的B级或C级GPS水准网。