GPS高程拟合代替水准测量研究

摘要

GPS(全球卫星定位系统)是英文“Navigation Satellite Timingand RanginS/GlobalPositioningSystem”的字母缩写NAVSTAR/GPS的简称。意为“卫星测时测距导航/全球定位系统”。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。能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。近年来，随着科技的迅速发展以及美国政府SA政策的逐步取消等一系列措施的出台，进一步提高了GPS导航定位的精度、可靠性和稳定性，GPS在我们的日常生活中得到了越来越广泛的应用。
　　 然而令人遗憾的是GPS在高程定位精度方面还存在着不尽如人意的地方。由于似大地水准面是一个不规则的曲面，它无法用一个精准的曲面来模拟，这就使得GPS只能提供给我们高精度的大地高，而不是我们工程中所需要的正常高。这严重影响了GPS三维定位的应用发展，使其提供三维坐标的优越性未能得到充分发挥。
　　 本文介绍了GPS大地高、正常高和正高的概念和三者相互之间的关系，阐述了GPS高程拟合的原理，分析了GPS高程误差的来源，在收集、查阅、分析了近几年来国内外针对GPS水准高的研究方法和应用技术，并在借鉴了这些研究成果的基础上，针对我们西南地区的微丘陵地形特点，利用已有的邵阳市城镇二次地籍调查控制测量成果的GPS实测数据和几何水准资料作为已知数据，分别用加权平均法、二次曲面法和多面函数法进行GPS高程拟合，通过实验进行的综合比较和分析研究，给出了相同地形不同拟合方法的精度评价，并提出了具体的结论和建议。通过对拟合结果分析表明:在一定条件下，利用GPS测得的高精度的平面坐标和已知的大地高及正常高，加权平均法所得到的结果不能满足普通水准测量的精度要求，采用多面函数拟合法所得到的结果可以满足四等水准测量的精度要求，在测量中可以取代传统几何水准测量;而二次曲面拟合法则需要根据高程异常图进行判断，对不止一个起伏面的测区内则应采用分区拟合的方法，得到的拟合结果也能满足普通水准测量的精度要求，这对工程高程测量具有非常大的指导意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 概述

1．2 研究的目的和意义

1．3 国内外研究现状

1．4 本文研究的主要内容

第二章 似大地水准面及其精化

2．1 水准面，大地水准面，似大地水准面的概念

2．1．1 水准面

2．1．2 大地水准面

2．1．3 似大地水准面

2．1．4 似大地水准面精化及其意义

2．2 我国区域似大地水准面精化的特点

2．3 我国区域似大地水准面精化的原理与方法

2．3．1 区域似大地水准面精化方法

第三章 GPS测量的误差来源及其影响

3．1 GPS测量主要误差分类

3．2 与信号传播有关的误差

3．2．1 电离层折射

3．2．2 对流层折射

3．2．3 多路径误差

3．3 与卫星有关的误差

3．3．1 卫星星历误差

3．3．2 卫星钟的钟误差

3．4 与接收机有关的误差

3．4．1 接收机钟误差

3．4．2 接收机的位置误差

3．4．3 天线相位中心位置的偏差

3．5 其它误差

3．5．1 地球自转的影响

3．5．2 地球潮汐改正

3．6 影响GPS高程的误差及其应对措施

第四章 常用高程系统介绍及GPS高程转换方法

4．1 常用高程系统介绍

4．2 GPS高程转换方法

4．4 多项式曲面拟合精度评定

第五章 GPS高程拟合实验

5．1 各拟合方法的理论基础和数学模型

5．1．1 多面函数法

5．1．2 二次曲面法

5．1．3 加权平均法

5．2 高程拟合实验

5．2．1 二次曲面拟合

5．2．2 多面函数拟合

5．2．3 二次曲面分区域拟合

5．2．4 加权平均法拟合

第六章 结论及今后工作展望

6．1 结论

6．2 后续研究工作及展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要研究成果

附图1：高程异常图(拟合前)

附图2：高程异常图(多面函数拟合结果)

附图3：高程异常图(二次曲面拟合结果)