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。     

多类地球重力场模型的高程异常精度比较

分析了最新的多类地球重力场模型解算GNSS点高程异常的精度,利用中国某测区内的GNSS/水准数据与地球重力场模型解算值相比较,选择出较优精度的重力场模型,在测区范围内解算精度达到21.09 cm,消除系统偏差后的精度最高为3.94 cm.结果表明在本区域地球重力场模型确定的重力似大地水准面与GNSS/水准的似大地水准面存在系统偏差,消除系统偏差后的结果精度有所提升,可在铁路工程测量中发挥一定的作用.     

利用GNSS水准成果融合构建中国大陆垂直运动模型

水准和全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)成果是研究中国大陆垂直运动的重要数据,充分发挥水准点高精度和GNSS点分布均匀的优势,有利于提升垂直运动模型的可靠性。在融合过程中,针对水准和GNSS成果缺少重合点导致速度融合失效的问题,提出一种基于模型结果融合的方法,分别利用水准和GNSS成果建立垂直运动模型,并基于模型格网点精度及控制点与模型格网点的最近距离联合确定两类模型点权值,逐点加权平均,实现两类模型的融合;针对利用反距离加权方法建模过程中观测点速度精度和空间距离均影响定权结果的问题,提出了权因子相乘的方法,合理确定各因素影响程度。综合利用国家一等水准网、国家GNSS大地控制网等成果,基于双因子相乘的方式定权建立单源垂直运动模型,并按照基于结果融合的方法建立了中国大陆垂直运动模型。结果表明,华北、苏沪一带沉降严重,极个别区域沉降速度达100 mm/a;东北、西藏一带呈现隆升趋势,局部隆升速度达5 mm/a;其余地区垂直运动相对稳定。     

基于GNSS的北京市地面沉降监测研究

利用GNSS技术可以得到大地高,要想得到正常高必须精确已知高程异常.对于垂直变形监测,人们关心的是高程变化量而非高程本身.本文对利用GNSS大地高的变化量取代水准高的变化量的可行性,基准点选取及精度分析,参考框架的建立,大气改正模型的确定等内容进行分析研究.并通过2012年和2015年两期北京市实测GNSS观测数据得到的沉降量与精密水准结果比较分析,验证了GNSS监测地面沉降方案的可行性.     

贵阳市似大地水准面精化项目建设

为解决CORS系统中GNSS高程受技术条件限制精度不高的问题,贵阳市进行了区域似大地水准面精化工作。本文论述了GNSS和水准网的布设及精度,使用了3 877个点重力数据和54个GNSS水准资料,以EIGEN03C地球重力场模型作为参考重力场,由第二类Helmert凝集法完成大地水准面计算,利用球冠谐调和分析方法将GNSS水准与重力似大地水准面联合求解得出的2'!2'格网似大地水准面,在高原高差地区其精度达到"0.010 m。     

基于EGM2008模型的区域GNSS高程拟合分析

针对水准测量工作较为繁重的问题,本文采用一种基于重力场模型的GNSS高程拟合方法。通过采用已知GNSS水准点计算高程异常,与EGM2008模型计算的高程异常求差值。利用二次多项式拟合方法求出待定参数,将其他GNSS水准点作为检核点,求出EGM2008模型拟合的GNSS高程,与检核点水准高程比较验证,得出不同地形区域GNSS高程拟合时所能达到的精度都优于3 cm。实验结果表明:该方法只用少量的GNSS水准点就能满足工程应用所需的厘米级精度,可为一般工程测量工作提供理论研究与工程应用参考。     

三层模型的BP网络在GNSS高程拟合中的应用研究

针对我国绝大多数矿山地区还没有实现大地水准面精化的现状,利用BP模型实现这些地区GNSS高程的高精度转换。首先利用传统数学模型进行GNSS高程拟合,然后进行两个输入元、不同中间神经元与单一输出元的三层BP神经网络下的二次数据拟合,通过BP网络自适应映射能力实现非线性运算,避免人为构建模型误差,进而提高GNSS高程转换的精度,优势明显。利用某矿山实际工程数据对BP模型结构拟合结果进行了实际验证,得出矿区高程拟合差值平均误差可达到0.000 1 m,中误差0.028 3 m。BP模型还解决了矿区进行GNSS水准拟合时由于大地水准面的不确定致使拟合精度不稳定的问题。     

大高差变化区域GNSS高程转换模型与方法的优选

在地形起伏变化大的山区,基于GNSS技术实测的大地高和高精度几何水准实测的正常高数据,将线状拟合、平面拟合、曲面拟合等多种GNSS高程转换数学模型分别应用到GNSS/水准拟合法和EGM2008模型的"移去-恢复"法中,讨论了各模型方法在山区的高程转换应用情况及转换精度。利用Alltrans EGM2008 Calculator计算得到的地球重力场模型高程异常值,由于综合考虑了高程异常的几何和物理特性,使EGM2008模型的解算精度高于GNSS/水准拟合法精度。并通过实例证明,EGM2008"移去-恢复"法的曲面拟合模型适用于大高差山区cm级GNSS测高。     

量子粒子群BP神经网络在GNSS高程转换中的应用分析

提出了一种基于量子粒子群神经网络（QPSO-BP）模型的GNSS高程转换方法，通过建立GNSS点平面坐标与正常高之间的三层QPSO-BP数学模型而实现GNSS高程转换。试验分析结果表明，该方法全局迭代进化搜索能力高、稳健性强、拟合及预测精度高，在GNSS高程转换方面具有良好的有效性与先进性。     

复杂地形多源数据融合GNSS高程转换及实时服务

针对大范围、大高差复杂地形GNSS高程转换难题，以及新型基础测绘数据采集对快速实时获取正常高的需求，该文提出融合多源数据的GNSS高程转换及实时服务方法。该方法采用重力场模型或似大地水准面获取高程异常中长波信息，结合GNSS/水准数据分离出高精度短波信息，进行融合建模，表达局部复杂地形变化，提高高程转换精度；采用“双伪参数加密”方法，对高程转换参数进行动态加密，实现高程基准安全、实时服务。选取丘陵、山地、高山地3种地形的GNSS/水准数据进行分析，验证该方法可行性，结果表明：融合多源数据的高程转换精度提升显著，采用不同重力场模型差异较小，多种几何模型中，多面函数精度最优，3种地形外符合精度分别优于1.5、2.3和2.4 cm,该方法满足复杂地形高程转换及实时服务需求。     

基于遗传算法优化BP神经网络的GNSS高程转换

针对大地高转换成正常高的高程转换问题,本文提出了遗传算法优化BP神经网络在GNSS高程转换中的方法,并利用某矿区观测站实测GNSS/水准数据,将遗传算法优化BP神经网络和曲面拟合进行比较,结果表明:在较大区域和高程异常呈不规则的情况下,遗传算法优化BP神经网络相比较曲面拟合可有效提高GNSS高程转换的精度。     

期刊博览

<正>全球高程系统的统一问题(《测绘学报》2017年第8期)本文讨论了建立全球统一高程系统的若干基本问题,包括正常高的几何定义和重力定义,区域水准测量高程系统的全球统一问题以及大地水准面位W0的确定。结果表明:(1)几何水准高程和重力定义的正常高存在差别,由GNSS/重力得到的正常高并不等于几何水准给出的正常高,而要加上一与高程有关的改正项,并且在山区这一改正不可忽略;(2)由GNSS/重力/区域几何水准融合可以给出一个相对的全球统一高程系统,而要得到绝对的统一     

茂名城区GPS拟合高程精度的探讨

GPS控制网在联测水准点的基础上,利用GPS水准高程来实现GPS网点的大地高向正常高转换,其精度主要受所拟合的似大地水准面、已知点高程和GPS网点大地高3种误差的影响。     

改进的GNSS水准地球重力场模型评价

利用GNSS水准进行地球重力场模型精度评价是一种常用的外符合精度评价方法。针对GNSS水准与模型大地水准面高常存在较大的偏差,且常用的数学拟合方法会掩盖造成系统偏差的因素这一问题,该文分析了GNSS测量大地高的时变影响、全球大地水准面与水准测量起算面之间的区域性基准差,同时提出了顾及时变影响的GNSS水准地球重力场模型评价方法。     

全球高程系统的统一问题

讨论了建立全球统一高程系统的若干基本问题,包括正常高的几何定义和重力定义,区域水准测量高程系统的全球统一问题以及大地水准面位W_0的确定。结果表明:(1)几何水准高程和重力定义的正常高存在差别,由GNSS/重力得到的正常高并不等于几何水准给出的正常高,而要加上一与高程有关的改正项,并且在山区这一改正不可忽略;(2)由GNSS/重力/区域几何水准融合可以给出一个相对的全球统一高程系统,而要得到绝对的统一系统,还须知道大地水准面的位W_0;(3)现代大地测量技术可以以一定精度求出W_0,但它是时变的,因此只能定义出某个历元的全球绝对统一高程系统。     

远距离海岛高程基准传递关键技术研究

GNSS水准法远距离海岛高程基准传递方法基于GNSS测量的陆海大地高差,结合由重力、地形和重力场模型等信息拟合的高程异常差,求取陆海之间的正常高差;再结合陆地已知水准点成果,实现海岛高程基准的传递。对多源数据融合技术和基于重力场信息的高程异常融合技术进行了阐述,并以青岛市黄岛地区为例,验证了该方法的有效性。     

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。     

大范围GNSS水准与重力场模型间的系统偏差校正

大范围GNSS水准数据是评估重力场模型精度的重要独立数据源，通常大范围GNSS水准数据与地球重力场模型所对应的大地水准面不一致，导致两者间会存在系统偏差，该系统偏差会影响直接利用GNSS水准数据评估重力场模型精度的效果。本文以利用美国24 152个GNSS水准数据评估EIGEN-6C4重力场模型精度为例，提出采用分区常系统偏差校正法和四、五、七参数校正法校正两者间的系统偏差。试验结果表明，分区常系统偏差校正法和四、五、七参数校正法均可以有效校正两者间的系统偏差，系统偏差校正后，2160阶次的EIGEN-6C4模型在美国区域内的高程异常精度优于10 cm。     

矿区似大地水准面精化方法研究

在矿山区域,由于地质情况复杂、地形起伏较大,区域似大地水准面模型的建立较城市等地势平坦地区困难。本文详细阐述了矿区似大地水准面建立的技术特征和计算方法,最后以某矿区为例,在CGCS2000坐标系统框架下,利用矿区控制网的GPS/水准观测数据和重力场模型,综合物理和几何方法建立了矿区的似大地水准面模型,实现了GPS大地高向正常高转换,利用该模型内插高程异常与实测GPS/水准点的高程异常比较,内符合精度中误差和外符合精度中误差均不超过3 cm,表明此模型结合GPS观测成果可以在矿区范围内取代四等及以下几何水准测量。     

引入似大地水准面精化模型的山区水情监测方法

基于山区水情监测的内在需求与山地开展水准测量困难的地域实际,讨论了引入区域似大地水准面精化模型的GNSS静态高程测量方法代替等级水准的监测方法的可行性,以贵州省内分布均匀的15个CORS站点、20个C级点、11个水文站内的三等水准点作为研究基础,按照C级网精度要求布网观测,利用贵州省似大地水准面精化模型确定了高程异常。研究结果表明,该方法在贵州山区均达到五等水准测量精度,在模型拟合点较密的区域达到四等水准精度。