基于GPS/水准数据的局部似大地水准面精化研究

摘要

近年来，随着各国对卫星技术的不断投入与研究，卫星定位技术得到了极大的发展；由于其具有三维定位测速、精确定时、实时全天候、免费资源突出等优点，全球定位系统（GPS）在测绘领域得到了广泛的应用。为了在获取高精度点位平面位置的同时也获取高精度的高程，确定厘米级的似大地水准面就十分有必要。高分辨率、高精度的似大地水准面成果，能够使得 GPS直接测定正高或正常高，充分发挥其在测绘领域中的优势，提高作业效率，带来直接的经济效益。研究高精度的似大地水准面具有很强的实用价值，这也成为测绘学者们关注并致力于研究的热点课题。
　　本文首先介绍了研究背景和国内外似大地水准面精化的发展状况，接下来系统地介绍了区域似大地水准面精化的原理以及多种方法；重点介绍了工程上常用的G PS/水准几何法中的函数模型拟合法、统计模型拟合法和综合模型拟合法；并对似大地水准面精化的误差来源进行分析。在此基础上，详细介绍了基于EGM2008模型的移去-恢复法。
　　本文以两个不同类型的测区为例，分别采取平面拟合、双线性拟合、二次曲面拟合、加权平均拟合、三次样条拟合等方法中的几种来拟合测区内的似大地水准面。针对测区的情况，设计了几种方案，通过精度及拟合差值情况分析各拟合方法的优缺点。然后采用基于 EGM2008地球重力场模型的移去-恢复方法，对测区进行似大地水准面精化计算。
　　通过两个工程测区的实验结果表明：基于 GPS/水准数据确立的似大地水准面精度能够达到cm级，满足四等水准要求；在方案设计合理时，部分拟合方法能够达到三等水准要求；结合移去-恢复法的拟合函数其拟合精度能够得到进一步提升。

目录

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目录

1 绪论

1.1研究的背景及意义

1.2国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内研究现状

1.3本文研究的目的及主要研究内容

2 局部区域似大地水准面精化的理论与方法

2.1高程系统

2.1.1相关概念

2.1.2三种高程的优缺点

2.1.3高程系统间的转换关系

2.2似大地水准面精化的主要方法

2.2.1几何法确定似大地水准面

2.2.2重力学法确定似大地水准面

2.2.3地球重力场模型确定似大地水准面

2.2.4移去-恢复法确定似大地水准面

2.2.5组合法确定似大地水准面的方法与流程

2.3本章小结

3 基于GPS/水准数据的数值逼近法及其精度评定

3.1 GPS/水准法简介

3.1.1函数模型拟合法

3.1.2统计模型

3.1.3综合模型

3.2基于EGM2008模型的移去-恢复法

3.2.1 EGM2008模型

3.2.2移去-恢复法

3.2.3移去-恢复法步骤

3.3基于GPS/水准拟合高程异常的精度分析

3.3.1误差来源分析

3.3.2减少数据源误差方法

3.3.3精度评定

3.4本章小结

4 工程应用实例

4.1块状测区的似大地水准面精化

4.1.1测区概况

4.1.2方案设计与实例分析

4.1.3项目分析总结

4.2带状测区的似大地水准面精化

4.2.1测区概况

4.2.2方案设计与实例分析

4.2.3项目分析总结

4.3本章小结

5 总结与展望

5.1总结

5.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的成果