浅谈GPS高程拟合技术.doc

浅谈GPS高程拟合技术摘 要介绍了 GPS技术在高程拟合方面的应用 关键词GPS技术 高程拟合高程界常1、 前言GPS （Global Positioning System）即全球定位系统,是1973年美国国防部为了满足军 事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位的耍求而硏究的新一代高精度卫星导 航系统GPS是以人造卫星为棊础的无线电导航系统，它是利用天空中均匀分布的24颗 GPS卫星轨道参数及其载波相位信号，通过地面接收设备接收具发射信息，实时地测定地 面接收载体的三维位置我院从1999年开展了 GPS技术在公路勘测中的应用研究儿年来的生产实践，我们认 识到了 GPS技术在平面控制测量和路线中桩、边桩放样方面具有传统测量工作不可比拟的 优势，可以极大的降低劳动作业强度，提高作业效率，但GPS技术在高程测量方血的应用 还一直处于研究状态本文结合儿年來的牛产实践仅就GPS技术在高程拟合方面的应川谈 谈自己的观点：2、 高程异常GPS测得三维坐标高程为各GPS点在WGS-84坐标系中的人地高H,而公路勘测所 用的地血高程是和对于似大地水准血的正常高H正，两者之间的差值称为高程界常，用公式 可表示为：；=H—H je式中：©—为高程异常要将GPS所求的大地高转换成正常高，关键是求得精确的高程异常C。

目前通常采用二次曲面函数对高程界常进行曲面拟合，対于GPS水准联测点Pk拟合模 型可写为© k=辿）+边△ Xk+a? A yk+a3 △ x~k+ a4 A y2k+ a5 A xr A yk一 £ k式中△ xk=xk一x0 △ yk=Yk—Yox0 , yo是参考点的坐标，一般収重心处标；xk , yk是Pk点的平面坐标，也可是大地纬 度和大地经度；为拟合残差按最小二乘法可求得拟合系数a为a= （AtA） _,At^式中 a=[a（）af an]1 ©==[©（）C f C n]11 A X| A y, A x"j A Xj A yj1 A X2 A y2 A X 2 △ y~2 a X2 A y2A二 ••• ••• ••• ••• ••• •••• •• ••• ••• ••• ••• •••可以看到，在采用二次曲而拟合时，至少应有6人GPS水准联测点，当少于6个时， 则应去掉二次项拟合系数o 3，o4,即采用平面系数拟合，此时拟合模型为E k= O ] A Xk+ 0 2 △ £ k求得拟合系数后，任意点Pi的高程片常为g i= 0 o+ o 1 A X汁 o 2 A 0 3 A Xi~4- 0 4 A yi~+ o 5 A Xj A或为 g i= o（）+ o 1 △ Xi+ o 2 △ yi当然还冇基它一些方法：绘等高直线图法、解析内差法、滤波推估法，但这些方法在实 际操作中计算最过人。

为了更加准确、快速的消除高程异常匸的影响，求的准确的人地水准 高，我们可以借助GPS500的SKI-Pro软件解决3、 生产实践在2003年龙头至色家二级路（K12+280-K13+580段）勘测中，首先我们利用三台瑞士 Leica公司生产的GPS500双频接收机对路线走向进行了静态观测，冇效观测时间均大于 60min,随后借助SKI-Pro专业软件对静态观测成果进行基线处理和网平差，求得满足要求 的转换参数在中桩放样中我们采用RPK技术，同时对BM13至BM15及其之间的中桩逐 一进行了测量，随后利用Leica GPS500的SKI-Pro专业软件对BM13单个水准点、BM13 至BM14两个水准点、BM134、BM15三个水准点间的中桩地面高程分別进行拟合：（1） 新建项冃；（2） 输入原始数据既测量数据，并将原始数据分配到项n>p；（3） 新建他标集；（4） 输入ASCII数据，并将ASCII数据分配到新建坐标集中，ASCII数据应以记事本 形式以如下格式（点标识，东坐标（y）,北坐标（x）,高程（h）给出：BM13, 18769. 1838, 200296. 2304, 109. 408BM14, 18070. 6723, 200402. 9440, 101. 894其中坐标为地方坐标，且需与项目中对应点坐标保持一致，高程为水准基平测得的人 地水准高。

5） 基准与投影，上面选中项目，下面选中坐标集，利用插值法（平面+高程（正高）） 进行匹配，结果显示残差为零，将此处标系统保存；（6） 四到项冃，选择上而图标中LOCAL以及格网坐标，则显示所有点的当地坐标及 拟合后的正高结果显示两个或三个水准点间地面高程拟合谋差较小，下面是BM13至BM14间地面 高程拟合对比：表1GPS与中平测量高程对比桩号中平测值GPS测值差值BM13109.408K12+240108.966108.948().018K12+260108.756108.7400.016K12+280108.566108.578-0.012K12+30010&376108.390-0.014K12+360107.436107.4280.008K12+380107.236107.2190.017K12+400107.006107.009-0.003K12+420106.836106.8170.019K12+440106.456106.4320.246K12+460106.446106.4340.012K12+640104.997105.002-0.005K12+660105.007105.0070.000K12+680105.227105.2160.011K12+700105.557105.5480.009K12+720105.369105.372-0.003K12+740105.089105.0850.004K12+760104.799104.7900.009K12+780105.189105.1890.000K12+800104.899104.8800.019K12+820104.539104.566-0.027K12+840104.339104.3280.011K12+860104.039104.0310.008K12+880103.749103.7390.010K12+900103.559103.5550.004K12+920103.319103.3090.012BM14101.894差值在1cm之内占45.45%,差值在1〜2cm之内占45.45%,差值在2cm之上占9.1%。

龙 色线位于抚顺山岭重丘区，地势起伏较人，但从上表对比可以看出，高程拟合示的基值达到 了厘米级精度，不存在误差积累，完全满足中桩测量精度要求对于差值在2cm Z上的个别点：一-是由于测量时受卫星情况制约，质量因子(Quality) 达不到要求，二是由于塔尺与対中杆所测点不可能完全吻合，对中杆也不可能完全水平。