顾及地球重力场模型的GNSS高程转换方法

针对使用单纯数学模型在进行GNSS高程拟合过程中,只能体现测区高程异常的大致趋势,无法表现出细节变化,进而影响GNSS高程转换精度的问题。提出了地球重力场模型与数学函数相结合的"移去-拟合-恢复"GNSS高程转换方法,以安徽省淮南市某矿工作面走向线为例,分别采用单纯数学模型和顾及EIGEN-6C4、EIGEN-6C2、EGM2008地球重力场模型的"移去-拟合-恢复"法进行了高程转换研究,并将各种高程转换的结果进行了对比分析。结果表明,多面函数相对二次曲面的转换精度较好,顾及地球重力场模型的"移去-拟合-恢复"法较单纯数学模型的高程转换精度有了大幅度的提高;顾及EIGEN-6C4地球重力场模型的GNSS高程转换精度,优于顾及EIGEN-6C2地球重力场模型的转换精度,优于顾及EGM2008地球重力场模型的转换精度。     

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。     

组合模型的GPS高程转换及精度分析

针对二次曲面模型在地形起伏较大区域用于GPS高程转换中存在较大的模型误差的问题,该文构建了二次曲面-RBF神经网络组合的GPS高程转换模型,组合模型中用二次曲面拟合高程异常中的中长波项,用RBF神经网络来泛化高程异常去除中长波后的残余项,并进行了二次曲面模型、RBF神经网络模型及二次曲面-RBF组合模型的实测数据GPS高程转换、比较分析与精度评定。实例结果表明:该组合模型比二次曲面模型的转换精度提高了22%,比RBF神经网络模型的转换精度提高了40%,该组合模型的转换方法可行、精度优于单一模型。     

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。     

利用剩余高程异常模型建立工程测量高程转换算法

近年卫星重力测量技术和各种重力模型得到不断发展,使得利用重力场模型进行GPS点高程转换的精度和可靠性都获得了极大提升。利用SRTM、DTM2006.0模型和EGM2008模型求得工作区域GPS点剩余高程异常,并进行残余高程异常拟合,建立江西省新余市某工程的剩余高程异常转换计算方法。通过对点的高程数据比较,说明此方法可以提高工作区域GPS高程转换的精度。     

利用EGM2008模型与地形改正进行GPS高程拟合

在工程测量中,全球定位系统GPS高程测量以其效率高、灵活性强等优势在困难环境下发挥了重要作用。实际应用中需要把GPS大地高转换为正常高,其关键在于精确求解高程异常。提出了一种基于EGM2008(Earth Gravitational Model)模型和地形变化的影响,并结合二次曲面函数来进行GPS高程拟合的方法。通过某跨海大桥工程的实测数据验证了该方法的GPS高程拟合精度,结果表明,该方法的内符合精度达到0.16 cm,外符合精度达到0.96 cm,能够提高GPS高程拟合的精度。     

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。     

基于高阶重力场模型的山区高程拟合研究

选用沿海山区GNSS水准点的实测高程异常,分别对近几年国际上公布的EGM2008、EIGEN-6C2、EIGEN-6C3stat、GECO、XGM2019e、SGG-UGM-2这6个高阶重力场模型计算的高程异常进行精度检验,分析不同模型、不同截断阶次模型高程异常精度与阶次的关系,采用基于Kd-Tree算法的二次曲面拟合方法进行山区水准面移去—拟合—恢复。结果表明,利用基于Kd-Tree算法高阶重力场模型进行山区水准拟合精度提高明显,具有较好的适应性。     

距离加权模型在高程异常计算中的精度对比分析

为使GNSS高快速转化为正常高,需要进行高程异常拟合以获取二者之间的转化差值,通常通过构建数学模型拟合某个区域内的似大地水准面计算高程异常,但数学模型不能顾及拟合点与检核点之间的相对位置关系。为解决上述问题,采用相比数学模型具备更高拟合精度的距离加权模型,对2种距离加权模型在同一案例中的高程异常拟合对比。结果表明,二次曲面模型平均绝对误差为0.037 1 m,移动曲面模型为0.011 5 m, Shepard插值为0.010 6 m,基于二次曲面的移动曲面模型相比二次曲面模型有较大的精度提高,Shepard插值法相对移动曲面模型拟合精度有一定提高。距离加权模型在高程异常拟合中精度高于数学模型,以Shepard插值法最优。     

国际高程参考系统在珠峰地区的实现

2020珠峰高程测量,首次确定并发布了基于国际高程参考系统(IHRS)的珠峰正高。在珠峰地区实现国际高程参考系统,采用的方案是建立珠峰区域高精度重力大地水准面。利用地球重力场谱组合理论和基于数据驱动的谱权确定方法,测试优选参考重力场模型及其截断阶数和球冠积分半径等关键参数,联合航空和地面重力等数据建立了珠峰区域重力似大地水准面模型,61点高精度GNSS水准高程异常检核表明,模型精度达3.8 cm,加入航空重力数据后模型精度提升幅度达51.3%。提出顾及高差改正的峰顶高程异常内插方法,采用顾及地形质量影响的高程异常——大地水准面差距转换改正严密公式,使用峰顶实测地面重力数据,基于国际高程参考系统定义的重力位值W₀和GRS80参考椭球,最终确定了国际高程参考系统中的高精度珠峰峰顶大地水准面差距。     

基于遗传Elman神经网络进行矿区GPS高程拟合

目前,城市、平原地区的似大地水准面建立精度已经达到厘米级,但在矿区进行高程拟合时,由于地面高低起伏没有规则,其似大地水准面的拟合精度并不理想。针对此问题,本文提出利用遗传算法优化Elman神经网络的方法精化似大地水准面,采用移去-恢复法对残差进行建模,使用EGM 2008地球重力场模型和地形起伏信息来精化求解似大地水准面和参考椭球面之间的高程异常,同时着重分析了地球重力场模型以及地形变化信息对高程异常求解的重要性,并使用某矿区实测数据(GPS、水准)对所提方法进行验证,实验结果表明:文中所提方法的精度要优于二次曲面拟合模型和单一Elman模型,其外符合精度达到了1.14 cm,可以代替四等水准测量。     

EGM2008辅助的GPS高程转换方法应用分析

传统水准测量工作强度高、效率低,常规GPS测高技术多基于单纯数学模型的高程异常拟合。为获取正常高,提出了EGM2008全球重力场模型辅助下的高程拟合方法。以某铁路线路控制为例,使用二次曲面、三次曲面和EGM2008+三次曲面三种拟合模型在平坦和山地地区试验,比较3种模型的拟合效果,通过内外符合精度的计算,结果表明,EGM2008全球重力场模型辅助下的高程拟合方法较单纯,数学模型效果更优,能够满足常规四等水准测量要求,尤其在重力异常变化剧烈的山地测区仍能获得拟合精度高,残差更稳定的结果。EGM2008全球重力场模型辅助的GPS高程转换方法可为高程控制网的建立提供检核和参考。     

用地球位模型和BP神经网络转换GPS高程

研究了转换GPS高程的地球位模型和BP神经网络的拟合方法.用已知GPS水准点的高程异常移去地球位模型高程异常,然后对剩余高程异常通过BP神经网络拟合和内插,在内插点上恢复地球位模型高程异常,从而得到该点的高程异常.通过实测GPS水准数据将该方法与基于地球位模型和二次曲面的拟合方法进行了比较.试验结果表明,该方法转换GPS高程的精度优于基于地球位模型和二次曲面的拟合方法,能够满足一定的工程应用需求.     

一种新的长距离跨海GPS高程传递方法

基于"移去-恢复"原理,借助GPS天文水准理论,本文提出了一种新的GPS高程传递方法。首先,通过重力场模型移去高程异常中的低频部分,使其剩余部分趋于平缓;其次,通过二次曲面拟合,获取残余面的形状和夹角偏差,并计算大陆侧和岛屿侧点间剩余高程异常差;最后,获取两点间正常高差。试验表明,该方法可获得三等水准测量的高程传递精度,对跨海高程传递具有借鉴作用。     

利用EGM2008模型与加权组合模型进行高程异常拟合

高程异常拟合是GPS高程测量应用于实际工作的重要技术手段,高精度地求解高程异常是技术关键。本文提出了顾及EGM2008重力场模型的高程异常拟合方法,通过EGM2008重力场模型计算高程异常长波项,并对剩余高程异常利用加权组合模型进行拟合。通过江苏省某市的实测数据验证顾及EGM2008重力场模型的加权组合模型拟合方法。结果表明,该方法的精度达到了厘米级,高程异常拟合效果最大提升了30%。     

顾及地球重力场模型的GPS水准高程拟合

本文详细阐述了利用多项式和多面函数进行GPS水准高程拟合的方法,考虑了重力测量法和几何测量法确定GPS高程的优缺点,研究了利用已知地球重力场模型采用"移去恢复"进行高程拟合的方法,并根据实测数据进行了编程计算。通过计算结果的分析比较得出,在地形起伏较大的山区,采用顾及地球重力场模型的"移去恢复"法有助于提高GPS水准高程拟合的精度。     

基于超高阶地球重力场模型的GNSS高程转化方法

为了将全球卫星导航系统(GNSS)得到的大地高直接应用于工程建设中，需要将大地高转换为正常高，基于5种超高阶地球重力场模型结合改进的“移去-拟合-恢复”法开展了GNSS高程转换方法研究，对实验结果的对比分析表明：在实验测区内，利用SGG-UGM-2地球重力场模型直接计算得出的高程异常值与真实高程异常的符合程度更高，中误差为±0.009 3 m.当采用“移去-拟合-恢复法”后，利用XGM2019e＿2159地球重力场模型的高程异常拟合效果更优，中误差、极差、偏度值与峰度值最小，分别为±4.786 6 mm、18.875 7 mm、-0.648 8、0.887 8.     

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.     

基于多项式曲面拟合模型的高程转换方法及其结果分析

本文针对影响多项式高程转换精度的两个主要因素(拟合模型选择和拟合点选取),在分析不同阶次多项式表达特征的基础上,基于一次多项式拟合残差信息,提出了综合不同多项式曲面模型的GNSS高程转换方法,并通过实例验证了该方法的有效性。结果表明,利用一次多项式拟合残差空间分布信息反映的测区高程异常变化特征,作为二次多项式分区拟合区域划分或三次多项式拟合点选取的依据,进行高程拟合,可以将高程拟合精度从厘米级提高至毫米级。     

基于地球重力场模型的GNSS高程转换与精度分析

为了解决纯数学模型在进行高程转换时,只能反映测区高程异常的大致趋势,影响高程转换精度的问题,采用地球重力场模型与数学函数相结合的"移去-恢复"法来反映高程异常的细节变化,以达到提高转换精度的目的。以安徽省某输电线路工程部分走向线实验区为例,分别采用数学模型的二次曲面、Kriging插值、多面函数以及与EGM2008、EIGEN-6C4、GOCO05S地球重力场模型结合的"移去-恢复"法等13种方案实现了测区的高程转换。结果表明,多面函数的精度优于Kriging插值法和二次曲面法,地球重力场模型与数学函数相结合的"移去-恢复"法精度较纯数学模型有了大幅提升,GOCO05S、EIGEN-6C4与多面曲面相结合的方案精度最佳,内外符合精度优于10.0 mm,RMS、STD均优于9.2 mm。