某测区GPS水准拟合算法的研究及程序实现

首先介绍了GPS水准高程的拟合原理及方法,并对其一次曲面拟合、不完全二次曲面拟合以及二次曲面拟合高程模型进行详细的介绍;然后用最小二乘原理进行参数估计,将其3种模型用自己编写的C语言程序进行精度评定及可靠性的验证;最后选取了工程中的测量数据进行精度评定和模型之间的对比,并将两种方案进行分析进而得出结论。     

GPS高程拟合方法的研究

本文选取某地区74个已知点(大地高和高程异常值已知)作为实验数据,选择46个点作为建模点,选择28个点作为外检验点,选择多项式曲面拟合模型和双次多项式曲面拟合模型及泰勒多项式拟合模型的方法来建立该地区GPS高程拟合模型,并研究不同模型对拟合精度的影响。通过VB程序设计语言实现拟合模型的建立并进行精度比较。通过实验证明,在多项式曲面拟合模型中二次曲面模型拟合效果最好,次数增加时出现龙格现象;在双高次曲面拟合模型及泰勒多项式曲面拟合模型中双三次拟合和泰勒二次多项式拟合效果最佳。通过实验比较,可以得出在多项式曲面拟合模型中双三次曲面拟合模型的拟合效果最好。     

GPS高程异常拟合在隧道贯通中的应用分析

隧道贯通三维坐标的精度会直接影响施工的安全、进度和成本,因此,对测量的精度要求很高。本文采用静态GPS进行测量,获取三维坐标,基于移去-恢复拟合方法、二次多项式曲面拟合模型、移动曲面拟合模型三种方法进行高程异常拟合,利用伊通伊丹冯家岭分水枢纽工程的实测数据进行了验证。通过精度对比分析,移去-恢复和二次多项式曲面拟合模型应用于较小型隧道贯通的高程异常拟合精度最高。     

长江蓄滞洪区GPS高程拟合模型和方法探讨

随着GPS大地测量技术迅速发展,GPS高程拟合法在高程测量中应用越来越广泛。本文重点阐述了GPS高程拟合计算中的平面拟合法、曲面拟合法和重力场模型确定法的原理和计算方法,并以长江蓄滞洪区为例,基于以上3种方法,分别进行了GPS高程拟合计算和精度分析。结果表明,曲面拟合法优于平面拟合法,利用EGM2008重力场模型进行拟合的精度优于曲面拟合法,且在长江蓄滞洪区这一低海拔且比较平坦的地区,利用EGM2008重力场模型进行GPS高程拟合时,能够达到四等水准的要求。     

GPS高程拟合方法及评价准则研究

GPS获得的大地高需要转换成正常高才能得到工程应用。该文针对某测区的GPS和水准数据的高程转换问题,分别利用曲线拟合法、曲面拟合法、BP神经网络拟合法和RBF神经网络拟合法对该问题进行研究,并提出不同的精度评价准则对上述模型在工程应用中的可行性及精度进行分析。结果表明,在区域范围较小且呈面状分布的地区,采用RBF神经网络相对于曲线拟合模型、曲面拟合模型和BP神经网络模型,可以获得更高的拟合精度以及鲁棒性。本文的对比分析结果可以供读者在实际工程应用过程中参考。     

基于BP神经网络的Shepard曲面拟合方法在区域似大地水准面中的应用

在几何模型拟合区域水准面过程中,每种模型拟合高程都存在一些缺陷。在分析BP神经网络和Shepard曲面拟合方法各自优势的基础上,提出一种基于BP神经网络的Shepard曲面拟合方法的混合模型,并通过实例论证得出其拟合精度可达到厘米级,能满足一般工程的需要,解决了区域高程拟合单一模型的缺陷问题。     

几种模型在平面坐标转换中的应用

针对在平面坐标转换时选取不同模型将得到不同的转换精度,通过所编程序进行实验,对比了四参数模型、六参数模型和二次曲面模型的转换精度.实验表明,当合理选择转换点时二次曲面模型在平面坐标转换中精度高于四参数模型和六参数模型的转换精度.     

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。     

利用半约束点质量模型拟合(似)大地水准面

本文利用位场等效逼近原理,对传统的点质量模型进行改化,提出了一种位置固定、埋深自由的点质量模型,并将该模型应用到(似)大地水准面拟合中。利用不同的试验区进行拟合实验,实验结果表明在平原地区,文中所提方法与四次曲面拟合法精度相当,比二次曲面拟合精度提高37.1%;山地地区相比于两种传统拟合方法精度分别提高13.7%和7.7%;而且该方法可以充分利用拟合点信息,格网数据拟合效果较四次曲面拟合分别提升56.8%。本文提出的方法可以适应多类点位分布,具有很强的适应性。综上所述,利用本文提出的方法进行(似)大地水准面拟合达到了较高精度。     

G PS 高程在桥梁工程中的应用

本文结合实际的桥梁工程采用6种模型进行高程异常拟合,并进行结果分析比较,结果显示：本例中多面函数拟合和移动曲面拟合表现出一定的优势,当拟合片区地势较平坦时,G PS高程拟合精度可以达到四等精度。     

平面坐标系统相互转换的一种简便算法

提出了尺度平移参数和尺度旋转参数的概念，对传统的二维转换公式进行简化，从而给出一种平面坐标系统之间相互转换的简便算法，并给合了相应的精度评定公式。     

独立坐标系转换方法的探讨

以贵阳市花溪区某市政道路控制网成果为数据支撑,结合贵阳市独立坐标系建立的相关理论,采用平面四参数模型、仿射变换模型、多项式拟合法实现了贵阳市独立坐标系向2000国家大地坐标系的转换,并对各种转换成果进行精度评价与分析,可为以后的工程应用提供一些参考。     

GLONASS卫星位置计算与程序实现

针对导航GPS/GLONASS导航数据处理的需要,分析了GLONASS广播星历、地固坐标系PZ-90下卫星加速度简略公式,推导了利用定步长四阶龙贝格-库塔对轨道进行积分的计算公式,提出一种新的不需要进行轨道拟合的编程实现方法,该方法具有结构简单、运算快的特点,最后根据实际计算结果对积分区间、积分步长与积分坐标精度之间的关系进行分析,给出了实际积分计算合适的步长.     

GPS卫星坐标的计算

GPS卫星的坐标计算是利用GPS进行定位的关键环节,在利用GPS进行导航和测量时,需要多次计算卫星的坐标,因此快速准确地计算出卫星任意时刻的坐标,对于提高GPS定位精度和速度具有重要的意义。通过实例分析了利用广播星历的轨道参数、拉格朗日多项式插值和切比雪夫多项式拟合这三种方法计算卫星任意时刻的坐标,并进行了精度比较。     

一种地球静止轨道卫星的快速恢复定轨方法

地球静止轨道(GEO)卫星频繁的轨道机动对高精度、实时不间断的导航服务需求提出新的更高要求,如何在短弧跟踪条件下提高GEO卫星轨道快速恢复能力,是提升导航系统服务精度的关键因素。针对该问题,提出基于9参数星历拟合的GEO卫星短弧运动学定轨方法,详细推导定轨的数学模型与偏导模型,针对GEO卫星星历参数拟合中的奇异问题,提出相应的解决方法和措施。利用COMPASS GEO卫星实测自发自收数据进行短弧定轨试验与分析,结果表明:①10 min短弧运动学定轨的位置精度优于19 m,速度精度为4 mm/s,速度精度明显优于MEO卫星;②预报5 min的位置精度为17.760 m,预报10 min的位置精度为18.168 m;③解决GEO卫星频繁轨控所带来的轨道快速恢复问题,满足短弧跟踪条件下RDSS的服务需求。     

EM算法在广播星历计算卫星位置中的应用

在利用广播星历计算卫星坐标时,为了提高效率,经常会采用多项式来进行拟合.由于多方面的原因,可能会导致拟合点数据的精度不够或者拟合点的个数不够,继续用此数据进行拟合则会大大降低拟合结果的精度和可靠性.文中使用EM（expectation maximization）算法添加有益于多项式拟合的“潜在数据”,即缺失数据的条件期望,有效提高缺失数据条件下卫星坐标的拟合精度和可靠性.     

Recursive algorithm for fast GNSS orbit fitting

Gaussian elimination is an efficient and numerically stable algorithm for estimating parameters and their precision. However, before estimating the parameters, it is often prudent to perform statistical tests to achieve the best fitting model. We use Gaussian elimination to select the best fitting model among candidate models. A succinct relationship between the weighted sum of squared residuals and the previous one is revealed by a volume formula. For quick parameter estimation and determination of weighted sum of squared residuals, a recursive elimination algorithm is proposed in the context of Gaussian elimination. In order to improve the model selection efficiency, the parameter estimation and the determination of the weighted sum of squared residuals are carried out in parallel using the proposed recursive elimination algorithm in which the improvement at each recursive stage is judged by the Bayesian information criterion. Ultimately, the computational complexity and numerical stability of the recursive elimination proposed are briefly discussed, and a GNSS orbit interpolation example is used to verify the results. It shows that the proposed recursive elimination algorithm inherits the numerical stability of the Gaussian elimination, and this algorithm can be used to examine the gain from the newly introduced parameter, dynamically assess the fitting model, and fix the optimal model efficiently. The optimal fitting model with the lowest information is very close to the real situation verified by checkpoints.     

平面四参数反算的精度分析及其控制方法研究

平面四参数坐标转换模型具有计算方便和模型精度高等特点,已广泛应用于不同平面坐标系成果的转换。大量的研究成果提高了模型的精度和适用范围,而忽视了高精度转换成果对参数保密的影响。针对转换参数的保密需求,则有必要分析参数反算的精度及其控制方法。本文首先推导了转换模型的内符合误差和外推误差;然后分别采用无误差和有误差的原始转换参数对坐标成果进行转换,并对转换后的成果附加不同的坐标误差;最后选择不同分布和数量的坐标点参与转换参数反算,从而分析不同方案参数反算的精度。试验结果表明,参数反算的精度可以通过增加转换点的数量和扩大其转换范围得到不断的提高,最高能达到原始转换参数的精度。因此,参数保密的有效方式为首先需要降低原始转换参数精度;然后根据转换成果的分布范围、数量及精度应用需求,对坐标成果附加不同的误差,从而达到参数保密的效果。     

广域增强系统广播星历模型分析

针对广域增强系统10参数广播星历模型的应用范围与应用性能问题,该文提出了综合参数动力学含义和拟合精度的模型分析方法。以GPS 16参数模型为参照对象,采用轨道坐标系3方向投影法,对10参数和16参数模型的摄动表达机理进行了研究。基于GEO、IGSO和MEO 3种卫星实际数据,通过长弧和短弧条件下的拟合精度分析,完成了10参数模型应用性能的全面评估。实验结果表明:10参数模型在长弧条件下的拟合性能不佳,4min弧长条件下,3种卫星拟合精度均能够满足基本导航、在航飞行与精密进近等应用需求。所提方法解决了10参数模型从GEO卫星向其他类型卫星的拓展问题。     

SAR影像几何校正

SAR影像的几何校正是阻碍其应用的瓶颈问题，目前所用的方法都有其局限性。介绍描述SAR构像几何的坐标系统及距离－多普勒方程，同时，介绍卫星轨道及描述卫星轨道的参数。为提高几何校正的精度，提出一种由几个离散点的值内插整个弧段上卫星状态向量的轨道模拟算法。在此基础上，给出利用DEM进行SAR影像几何校正的方法。该方法以时间参数为自变量，迭代解算距离－多普勒方程，计算DEM中点每一点对应的影像坐标，最后进行了实验与讨论。