GPS大地高观测值替代几何水准可行性探讨

摘要： gps是随着现代科学的发展而兴起的以卫星为基础的无线电导航定位技术。它具有定位精度高、操作简便等优点，在测量领域获得了越来越广泛的应用。GPS在高程控制测量方面的应用还存在着不尽如人意的地方，主要的原因是GPS高程控制测量只能得到大地高，而不是工程中所需要的正常高。实现大地高向正常高的转换是工程上应用GPS高程控制成果所必须要解决的问题，也是本文研究的主要内容。

Abstract： GPS rose with the development of modern science and was the satellite-based radio navigation and positioning technology. It has high positioning accuracy， the advantages of simple operation， the increasingly wide application in measuring areas. There are unsatisfactory in application of GPS height control survey， mainly because GPS height control survey can only get geodetic height， but not the normal height required within the project. Achieving high conversion is a problem that should be resolved on engineering applications of GPS to normal height control.

关键词： 大地高；替代；几何水准

Key words： geodetic height；replacement；geometric standards

中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）19-0327-02

就目前GPS测量、水准测量和精化似大地水准面所能达到的精度，很难实现GPS测量代替二等及以上等级高精度水准测量。

近年来，GPS定位技术在我国测绘领域中得到了广泛的应用，有关GPS测量的理论和技术已日趋成熟，GPS精密大地高测定精度可达到mm级精度。

但是，由于GPS测量直接得到的水准点间高差为WGS-84系统大地高差，而局部大地水准面是不规则的，要得到水准点间的正常高高差，必须利用水准点的GPS大地高差及其他观测值进行正常高高程或高差的拟合计算。

为了证明GPS测量替代几何水准可行性探讨本文采用二项式曲面拟合模型进行拟合，分析效果和精度。在一个面积大概6平方公里的平坦地区进行实验，以下面的两个控制网为例进行分析。

某一比较平坦的地区的平面高程控制网，测有16个GPS控制点，其水准高程已知（二等水准联测的水准数据），可以获得高程异常值。

通过拟合分析比较结果，从而论证用GPS测量替代几何水准高程的可行性的探讨。

选用其中的6个点作为已知数据，用来拟合其他个点（即检核点），其中表中的26、20、23、6、3、7六点为控制点（即表1中加粗的数据），其他的10个点为检核点，其数据如下表1，水准联测分布如图1。

本方案选取的模型为二项式曲面模型：

？驻？孜BC=ax（XC-XB）+ay（YC-YB）+a2x（X2C-X2B）+a2y（Y2C-Y2B）+axy（XCYC-XBYB）

带入数据分别求出ax、ay、a2x、a2y、axy五个参数：

ax=5.88881048585624×10-6ay=4.36412409285668×10-5a2x=-2.72922301453854×10-9a2y=-3.85710075633825×10-9axy=1.34321608334756×10-10

带入检核点的数据计算拟合的高程异常差值，其结果如下表2所示：

由拟合的高程异常差值计算出待定点的拟合正常高，求其高差和检核点的正常高高差比较，结果如下表3所示：

拟合中误差为：M=±■=±0.0182m

实验结果表明，在比较平坦区域内，采用平面拟合模型和二项式曲面拟合模型进行高程异常差拟合，可以达到比较好的精度。对于精度要求不是很高的工程测量中应用GPS大地高观测值替代几何水准测量测正常高是可行的。

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