广东省高程异常坡度坡向分析

为了确定高程异常的空间变化情况,更好地指导全球导航卫星系统高程测量、数字高程基准维持等生产实践,提出利用数字高程模型(digital elevation model,DEM)理论研究似大地水准面的坡度、坡向等形态特征方法,建立高程异常与水平距离和方位之间的联系。对广东省DEM,以及不同精度、分辨率的似大地水准面提取坡度、坡向后进行了重分类和统计分析比较。结果表明,广东省似大地水准面坡度、坡向上都存在一个主要数值,不同于普通DEM特征;整体上以坡度0.0020°,沿坡向297°逐渐下降;该方向上高程异常值变化率约3.49 cm/km;似大地水准面的坡度、坡向与其分辨率和精度都密切相关;坡度值受分辨率的影响更大,受精度的影响较小;分辨率的粗略化会降低其坡度值。

基于Bursa模型的地球重力场模型2008高程异常误差算法

针对地球重力场模型2008(EGM2008)根据点位经纬度求得的高程异常精度较差,且测区内校正用已知点难以就近获得的问题,提出一种以Bursa模型求解EGM2008高程异常误差的算法;基于Bursa模型可进行严密高程转换的特点,利用测区外已知点求解的转换参数对测量点进行EGM2008高程异常误差值解算;以验算实例和不同区域工程实例对比的方式对该算法进行验算,结果表明:所提算法解算的高程异常误差值可作为EGM2008高程异常误差的修正值,利用远距离已知点校正高程异常可得到图根级精度的高程成果,且能适应不同地形、地势的工程测量要求。

基于Python编程的高程异常模型解析方法

该文主要介绍高程异常的概念以及解析高程异常模型的方法。首先解释高程异常的定义和影响因素,然后详细描述解析高程异常模型的过程,包括文件结构和编码方式。接着,该文介绍利用Python编程实现高程异常值获取的方法,包括读取文件信息和插值计算。最后,该文总结使用Python编程解析Trimble GGF高程异常模型的方法,并讨论插值方法的优劣以及拟合曲面的效果。

EGM2008模型高程异常在山东地区的精度分析

根据分布各地市GNSS水准点计算得出EGM2008模型在山东省范围高程异常总体精度和各地市精度,通过对计算结果进行分析,得出山东各地市EGM2008模型高程异常精度差距明显,即使相邻地市同一地形也有不小差距的结论。进一步比较各地市高程异常误差平均值与标准差之差,证明一定区域内用已知点固定差进行高程异常解算的可行性。讨论山东省各地市GNSS水准点EGM2008模型高程异常分布情况,统计高程异常误差突变区域,总结了EGM2008模型高程异常精度分布情况及实际应用中注意事项,为EGM2008模型在山东省内的工程应用提供参考。

高阶重力场模型的高程异常差值改正方法研究

通过水准仪测量获取区域高程控制网点正常高的方式,精度高但耗时费力。首先利用EGM2008、EIGEN-6C4、XGM2019e_2159和SGG-UGM-2四种高阶全球重力场模型获取高程异常,再利用少量GNSS水准控制点获取真实高程异常,最后采用平均差值改正短波值方法快速获取高程异常。结合滇中引水工程307个GNSS水准控制点成果,以验证东西方向10 km、20 km、40 km和80 km距离范围内的高程异常改正效果。结果表明,在东西方向40 km内采用4个和2个GNSS水准控制点改正4种模型的高程异常中误差在±5 cm以内,平均中误差改正率接近50%,其中XGM2019e_2159模型整体上更符合似大地水准面。该方法可提高小区域范围内高程异常获取的精度和效率。

基于变量投影算法的高程异常改进拟合方法

为提高高程异常拟合计算中的最小二乘拟合精度,在常规的对数函数模型的基础上,结合变量投影算法对高程异常算法进行改进和研究:首先将已知点数据代入对数函数拟合模型形成可分离非线性方程组,然后将矩阵进行SVD分解,在最小二乘原则下对基于SVD分解的变量投影函数进行迭代解算,求得非线性参数,最后将求解的参数回代,将待定点的坐标值代入,求得高程异常拟合值。计算结果表明,变量投影法的预测残差平方和为2.657×10^(-7)m^(2),预测均方根误差为3.645×10^(-4)m,与其他模型的预测结果相比较,变量投影法预测精度最高;通过高程异常平面对比,变量投影法获得的平面比较平滑,最符合点位分布情况。

似大地水准面高程异常拟合方法分析研究

通过对似大地水准面拟合方法及必要性进行分析研究,单一拟合模型普遍具有一定的局限性,难以满足地形复杂区域拟合精度要求。针对该弊端,本文以某地区高程控制测量项目为研究对象,利用GNSS水准联测数据分别构建多项式拟合模型、多面函数拟合模型,然后通过最优加权平均算法对单一拟合模型拟合成果进行组合处理,形成最优加权平均模型,对研究区似大地水准面进行拟合,通过对3种模型的内外符合精度、检核点误差及误差分布情况进行对比分析,验证了最优加权平均模型相较于单一模型能够更为准确地对区域似大地水准面进行拟合精化,整体拟合效果大大提升,同时最优加权平均模型适用性较高,可操作性较强,能够实现不同地形条件区域似大地水准面的精确获取。

基于格网模型的高程异常插值系统研究

研究基于格网模型的高程异常插值系统使用的格网模型结构、格网插值使用的算法、插值系统的界面和功能,并以我国香港地区的似大地水准面插值为例,说明文件插值高程转换的过程。

无人机RTK联合EGM2008高程异常改正的精度分析与应用

无人机RTK以其免像控作业的优势在测绘行业应用越来越广泛,但成图精度不高是限制其应用的关键问题。利用EGM2008模型在计算高程异常上的优势,参与到免像控成图解算,比较分析该方法的可行性。通过已知点计算区域内的高程异常改正值,将其作为固定差对EGM2008模型转换高程误差进行改正。实例验算表明,无人机RTK联合EGM2008高程异常改正后的精度可满足大多数测量工程要求。

大高差区域最优GNSS高程异常拟合模型的确定

GNSS测高得到的大地高,需经过高程异常改正,才能得到正常高。通常情况下,高程异常无法精确求解,需通过建模确定。目前常用的多项式拟合模型仅在地形平坦区域的适用性好。针对地形起伏较大的大高差区域,结合经典的“移去—拟合—恢复”法,利用反距离加权和支持向量机(SVM)模型进行高程异常建模。通过两个最大高差分别为445.9 m和705.4 m的实际算例发现,采用SVM模型的外符合精度最优,分别为1.73 cm和1.13 cm;反距离加权法的外符合精度分别为2.25 cm和1.40 cm;多项式拟合法的外符合精度分别为3.17 cm和2.18 cm。因此,建议在大高差区域采用SVM模型进行高程异常拟合建模。

基于广义EIV模型的矿区高程异常的无缝推估算法

本文基于广义EIV(Generalized Error-In-Variables,GEIV)模型,提出一种矿区高程异常拟合的无缝推估算法。该方法可以顾及观测值之间的相关性,实现求解二次多项式系数的同时并推估出未知高程异常的一步法。通过实验表明,相比较于GEIV模型和Gauss-Markov(GM)的两步法,本文提出的方法求解多项式系数的均方根误差与广义EIV模型的精度一致,且优于GM模型,推估未知高程异常的精度分别提升50%和10%。

基于改进的二次曲面模型在GPS高程异常拟合中的应用研究

GPS高程拟合的方法主要有二次曲面拟合、多面函数拟合、最小二乘配置拟合、BP神经网络拟合等,但是这些方法在应用上都存在一定的局限性,特别是在地形较为复杂的区域会存在较大的精度损失。基于这些问题,本文提出了一种改进的二次曲面拟合模型进行高程拟合。该模型的基本思路是将二次曲面模型和最小二乘配置拟合模型进行组合应用,首先利用二次曲面拟合模型计算各拟合点的残差序列;然后利用最小二乘配置模型获取残差序列模型;最后对各点的高程异常值进行残差改正,得到改正后的高程异常,并对该方法的结果进行精度评价分析,验证了方法的可行性,对以后的工程实践有一定的借鉴意义。

基于机器学习的高程异常建模算法及其水电工程的应用

某水电工程测区受地形复杂、植被覆盖率高等因素的影响,水准测量实施困难,采用循环神经网络RNN、反向传播BP神经网络和径向基函数RBF神经网络等3种机器学习算法,分别对试验区域高程异常进行拟合与建模,并将结果与二次曲面拟合方法进行对比。内符合与外符合精度对比发现,机器学习算法建立的高程异常模型精度高、残差小。3种方法中,径向基函数RBF神经网络更适用于研究区域的高程异常建模。此外,基于相同的机器学习算法,研究随机选取部分拟合点高程异常建模的精度发现,公共点分布更加均匀时,拟合效果更好。研究成果为复杂地形条件下水电工程项目高程异常建模提供参考。

基于高程异常拟合的多项式模型参数方案探讨

针对多项式模型在大地高向正常高的转换中精度偏低的问题,本文首先讨论一次、二次、三次多项式模型的高程拟合精度,以确定最优拟合参数,进一步结合最小二乘配置法及EGM2008重力场模型对多项式模型进行精度优化。通过实例分析,多项式模型i=3时精度最高为0.045 m,结合最小二乘配置法的拟合中误差为0.032 m,再结合移去-恢复法为0.0173 m。二次多项式模型拟合精度最高,最小二乘配置法及重力场模型可进一步将拟合精度提高至四等水准的精度要求。

距离加权模型在高程异常计算中的精度对比分析

为使GNSS高快速转化为正常高,需要进行高程异常拟合以获取二者之间的转化差值,通常通过构建数学模型拟合某个区域内的似大地水准面计算高程异常,但数学模型不能顾及拟合点与检核点之间的相对位置关系。为解决上述问题,采用相比数学模型具备更高拟合精度的距离加权模型,对2种距离加权模型在同一案例中的高程异常拟合对比。结果表明,二次曲面模型平均绝对误差为0.0371 m,移动曲面模型为0.0115 m,Shepard插值为0.0106 m,基于二次曲面的移动曲面模型相比二次曲面模型有较大的精度提高,Shepard插值法相对移动曲面模型拟合精度有一定提高。距离加权模型在高程异常拟合中精度高于数学模型,以Shepard插值法最优。

一种IGrubbs-LWLR的区域高程异常拟合方法

针对测量数据中粗差干扰及高程异常拟合方法选择较为困难的问题,结合格拉布斯(Grubbs)法判别粗差的原理,提出一种改进格拉布斯(Improved Grubbs,IGrubbs)结合局部加权线性回归(Local Weighted Linear Regression,LWLR)的拟合模型构建法。在原Grubbs法则的基础上,引入自适应迭代,在训练数据中,对粗差进行识别,并设定粗差剔除完成的指标参数,从而降低原方法中发生误判或漏判的概率,并利用局部加权线性回归法通过预处理后的训练样本数据来建立区域高程异常拟合模型。实验结果表明,相较于传统Grubbs法则,改进后的Grubbs法对于高程异常数据中的粗差剔除更为快速有效,且利用局部加权线性回归法所构建的区域高程异常拟合模型的预测精度及稳定性也得到一定程度的提高,对今后工程中的测高工作具备一定的参考意义。

利用剩余高程异常模型建立阳山矿区GPS高程转换算法

随着卫星重力测量技术的不断完善和发展,使得利用重力场模型进行GPS点高程转换的精度和可靠性都获得了极大提升。文章利用SRTM、DTM2006.0模型和EGM2008模型求得阳山矿区GPS点剩余高程异常,并进行残余高程异常拟合,建立阳山矿区剩余高程异常转换计算方法。在对阳山矿区22个D级GPS点,48个E级GPS点的高程数据进行比较后,发现此方法转换最高精度能达到2.8 cm,最差精度为4.4cm,平均精度为3.2 cm,从而证明了此方法可以提高阳山矿区GPS高程转换的精度。

厘米级高程异常地形影响的算法及特征分析

从厘米级精度要求出发,通过进一步分解Molodensky级数解,推导出高程异常地形影响项的算法公式,初步分析这些地形影响项的精细特征,推荐一套适合厘米级似大地水准面精化的Molodensky解实用简便的算法公式,结合实例测试验证了厘米级地形影响的技术特征。文章指出,在我国丘陵与山区,要使似大地水准面达到厘米级精度,必须顾及Molodensky二阶项的影响;在我国西部、西南某些大倾角地形地区,由于线性Molodensky级数解不收敛,采用线性Molodensky算法计算高程异常的地形影响难以保证似大地水准面精度达到厘米级,发展合适的似大地水准面精化理论是大倾角地形山区厘米级大地水准面对局部重力场逼近技术提出的理论要求。

地形起伏对GPS工程控制网高程异常的影响

高程异常ζ由短波分量ζT和中长波分量ζg组成。ζT受地形起伏影响显著,特别是在山区和高山区,变化较大,而ζg的变化则相对比较平缓。利用DEM计算GPS控制点的ζT,再结合移除 恢复技术,可以显著提高局部地区的GPS大地高转换为正常高的精度。本文就其核心问题的ζT计算进行了深入研究,导出了连续型积分计算公式;分别试验了平原、丘陵和高山地区在不同积分范围和不同参考面高程对ζT计算结果的影响,并分析了这些因素对GPS大地高转化为正常高的影响特点,由此得出一些有益的结论。

最小二乘配置法在GPS高程异常推估中的应用

简述了最小二乘配置法的基本原理,并在水准联测点不多的情况下,直接采用平方根函数作为各随机参数间的协方差函数用于推估GPS高程异常值。由于最小二乘配置法的函数模型中同时考虑了非随机变量和随机变量,使得高程异常值的推估精度更高。实例分析也证明了此模型在精度上优于传统的平面拟合模型和协方差推估模型。残差分析表明此方法更适合于同时存在内插和外推高程异常值的情况。