GPS高程测量理论及应用

来源：核心期刊咨询网核心期刊论文2013-11-21 10:571

摘要：摘 要： GPS技术的出现, 使测量学科发生了重大的变革, 本文对GPS高程测量基本原理和基本方法进行了较详细的讨论,根据测区的实际情况选择不同的GPS高程转换方法,利用GPS定位的原始高程,通过拟合,将大地高转换成正常高,将转换后的GPS高程和水准高程比较,从而说

　　摘　要： GPS技术的出现, 使测量学科发生了重大的变革, 本文对GPS高程测量基本原理和基本方法进行了较详细的讨论,根据测区的实际情况选择不同的GPS高程转换方法,利用GPS定位的原始高程,通过拟合,将大地高转换成正常高,将转换后的GPS高程和水准高程比较,从而说明GPS高程可以满足一定精度测绘工程需要。
　　关键词：GPS; 正常高; 大地高

　　一、 前言
　　GPS定位技术问世以来，就以精度高，速度快，操作简单等引起测绘界的普遍关注。利用GPS测定的基线向量三维坐标差是以全球地心直角坐标系定义的，其精度可达到（0.1—1ppm），甚至更高。高程相对精度是平面精度的1/3—1/2,这是常规测量技术难以比拟的,长期以来，工程应用领域只是利用了GPS测量中的平面位置信息，未能充分发挥GPS测量可提供三维坐标的优越性。因此，GPS测量正常高的研究不仅具有一定的理论意义，而且具有非常重要的地现实意义，有着广阔的应用前景 。
　　GPS高程分类：根据数学模型的不同，目前GPS高程主要分为GPS水准高程(简称GPS水准)、GPS重力高程和GPS三角高程等几种。

　　二、高程系统
　　高程是表示地球上一点空间位置的量值之一，它和平面坐标一起，统一地表达了点的位置。一个点在空间的位置，需要三个量来表示。在一般测量工作中，将地面点的空间位置用大地经度、纬度(或高斯平面直角坐标)和高程表示，它们分别从属于大地坐标系(或高斯平面直角坐标系)和指定的高程系统，即用一个二维坐标系(椭球面或平面)和一个一维坐标系的组合来表示。
　　任何一个高程系统都是由高程基准面和水准原点定义的,不同的高程基准面定了不同的高程系统。通过GPS测量，可以得到相对于WGS一84椭球面的高精度大地高差H。如果已知GPS网中某点的大地高，则其它各点的大地高也可以精确地计算出来。GPS所测量的高程是沿法线方向到WGS一84椭球面的高度，而工程测量中要求的正常高h是沿铅垂线方向到似大地水准面的高度。

　　三、 高程拟合基本思路和方法：
　　在一个GPS网中，经过对此网进行GPS平差后，可以得到网中各点的大地高H，利用既有GPS大地高H又有正常高h的多个已知点(简称公共点)，按式(3)求出这些公共点的,然后由公共点的平面坐标和，采用数学拟合的方法，拟合出测区内的似大地水准面,再由其它GPS点(待求点)的平面坐标(X,  Y)拟合(内插)出该点的高程异常值,则按(3)式可求得GPS网中各点的正常高，已知大地高H和水准测量得到的正常高h，选用合适的数学模型可以拟合较高精度的似大地水准面。

　　四、 结论
　　本文主要介绍了高程系统的分类以及高程拟合的基本思路和方法，通过对高程拟合的方法的理论研究得出：
　　1、GPS水准测量具有速度快，精度高，全天候等特点。
　　2、固定点的精度对GPS高程拟合的影响较大。
　　3、某一区域的GPS高程拟合与模型的选择有很大的关系。
　　4、对于多项式模型并非阶数越高精度就越高
　　5、GPS高程拟合测区比较大的情况下，采用分区拟合较合理。

　　参考文献：
　　[1] 潘柏龙,潘自立,GPS高程拟合模型的确定,西部探矿工程报,2004年.
　　[2] 陈建保,施昆. GPS水准拟合方法比较.昆明理工大学学报,2006年.
　　[3] 李胜,GPS高程异常拟合研究,大连理工大学硕士学位论文.