GPS高程在市政工程测量中的应用研究

摘要

GPS提供的平面坐标精度高且稳定，能够满足生产需要，但通过其获得的高程是大地高，必须施加高程异常改正使之转换成正常高后才能应用于具体测量工程。因此，高程异常的精度直接影响由GPS获得的高程精度。要提高GPS高程的精度，需解决高程异常拟合精度问题。
　　 本文共研究了12种GPS高程异常拟合模型，其中线性模型包括直线拟合、多项式曲线拟合、MLS曲线拟合、正交函数拟合、三次样条拟合和AKIMA曲线拟合;面状模型包括平面拟合、移动曲面拟合、切比雪夫多项式拟合、MLS曲面拟合、移动曲面拟合和多面函数拟合。为方便使用，制作了GPS高程异常拟合系统。该系统攘括了以上12种拟合模型，操作简单。
　　 理论分析及算例结果证明:高程异常的精度受建模点的数量、分布、数据精度及拟合模型等影响;建模点的数量在满足系数求解的基础上增加2个点左右，效果最佳;建模点的分布应尽量“均匀、全局”;建模点的数据精度对拟合精度有直接影响，拟合前一定要先剔除粗差。本文分别对CORS-RTK、GPS静态及常规GPS-RTK这三种测量方式获得的高程在市政工程测量中的应用进行了研究。当建模点数量足够、分布较均匀及精度较好时，选择合适的拟合模型，GPS的高程精度可以达到四等精度（《卫星定位城市测量技术规范》CJJ_T73-2010中的四等精度，下同），可以基本满足其在市政工程中的应用要求。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 国内外研究现状

1．3 本文的研究内容

第二章 GPS测高原理及高程系统

2．1 GPS测高原理

2．2 国家高程基准

2．2．1 高程基准面

2．2．2 水准原点

2．3 高程系统及其相互关系

2．3．1 大地高系统

2．3．2 正高系统

2．3．3 正常高系统

2．3．4 高程系统之间的相互关系

第三章 GPS高程拟合方法

3．1 GPS高程拟合原理

3．2 线状模型

3．2．1 直线拟合

3．2．2 多项式曲线拟合

3．2．3 三次样条曲线拟合

3．2．4 移动最小二乘(MLS)曲线拟合

3．2．5 Akima法曲线拟合

3．2．6 正交函数曲线拟合法

3．3 面状模型

3．3．1 平面拟合

3．3．2 多次曲面拟合

3．3．3 MLS曲面拟合

3．3．4 多面函数

3．3．5 移动曲面法拟合

3．3．6 切比雪夫多项式拟合

3．4 其他模型

3．4．1 加权平均法

3．4．2 BP神经网络法

3．4．3 地球重力场模型法

3．5 拟合模型的精度评定

3．5．1 模型的内外符合精度

3．5．2 地形改正

第四章 GPS高程精度分析

4．1 GPS高程影响因素分析

4．1．1 与卫星相关的因素

4．1．2 与卫星信号传播相关的因素

4．1．3 与接收机相关的因素

4．1．4 大地高转换成正常高引起的误差

4．2 GPS高程拟合精度分析

4．2．1 粗差检验

4．2．2 MTALAB简介

4．2．3 GPS高程异常拟合系统的制作

4．2．4 各种拟合模型的精度比较及应用分析

4．3 GPS高程精度分析

4．4 应用小结

第五章 GPS高程在市政工程测量中的应用

5．1 CORS-RTK测量

5．1．1 简介

5．1．2 应用分析

5．1．3 提高CORS-RTK高程精度的措施

5．2 GPS静态相对定位测量

5．2．1 简介

5．2．2 GPS静态高程的应用

5．3 常规GPS-RTK

5．3．1 RTK高程控制测量技术要求

5．3．2 GPS-RTK高程应用分析

5．4 应用小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

声明

致谢