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。

桑皮勒水电站高程测量成果验证方法研究

介绍了水利工程高程测量的方法及GPS高程转换原理,并针对高海拔、大高差、通行条件差的地区水利工程水准测量成果难以复测及验证的问题,提出了采用GPS大地高进行转换获得水准点的正常高及高差用于验证水准测量成果可靠性的方法。工程应用结果表明,该水准测量成果可靠,不存在粗差,同时也说明了EGM2008在新疆西部高山区达不到其标称的全球精度,也达不到在我国内地地区的总体精度20 cm,但可以用联测已知高程点的方法消除系统差后用于水准粗差探测及精度要求不高的高程传递。

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。

基于GNSS的长江下游带状区域高程拟合方法研究——二次多项式与BP神经网络的对比分析

该文旨在研究沿长江大范围带状区域中,GNSS点高程拟合方法的问题,列举二次多项式、BP神经网络拟合2种高程拟合方法,对2种拟合方法在长江下游同一个大范围带状区域的高程拟合结果进行对比分析。结果表明,针对该文大范围带状区域,在均匀布设的GNSS点位下,2种拟合方式计算结果误差基本一致,且BP神经网络拟合进行高程拟合获得较高的内外符合精度,方法具有较好的可塑性和更强的泛化能力。该文研究成果可为相关领域提供参考。

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。

多项式与LS-SVM自适应融合的GPS高程拟合方法

针对多项式模型在线状GPS拟合工程存在精度较低问题,本文构建二次曲面拟合与最小二乘支持向量机自适应融合GPS高程异常拟合方法。首先,分别利用多项式与最小二乘支持向量机进行线状工程GPS高程拟合;然后,利用最优加权组合方法将两种拟合模型自适应融合生成新的高程异常值。结果表明:该方法拟合精度明显优于多项式拟合方法及最小二乘支持向量机拟合方法。

组合式GNSS高程测量在藏区水电工程勘测中的应用研究

针对边境藏区基础测绘成果相对缺少,以及特殊的地理位置和自然环境造成水准测量、光电三角高程测量作业强度高、效率低的情况,本文提出了一种组合式GNSS高程测量方法,用于建立高程控制框架、高程控制点加密和碎部点测量。实践表明,该方法取代传统高程测量模式,可以高效率、低成本、较高精度地获取正常高,在藏区水电工程勘测项目中取得良好的工程应用效果,并得出一些有益结论。

基于北斗的超长距离跨河高程测量技术研究与实践

目前常用的跨河高程测量方法有水准测量、测距三角高程测量、GNSS测量。常规水准测量视距较短,测距三角高程测量对场地条件要求非常高,要求测点间相互通视并同步对向观测,测量精度受风力、大气折光、距离远近影响较大,随着测量距离的增加,垂线偏差的影响也随之增大,导致精度降低。当跨距超过3500 m时,没有相关标准规范可以遵循,对于跨度10 km以上的超长距离跨河高程传递测量,更是一个较大的挑战。本文研究对超长距离跨江工程进行高程测量的方法。首先介绍基于北斗跨河水准测量方法的基本原理;然后以沪渝蓉高铁崇太过江隧道跨长江高程传递为例,阐述在跨河水准测量实施过程中水准控制网的布设方法、外业测量质量控制、数据处理及精度分析等。实践结果表明,在地势较平坦、高程异常变化率相对平缓的测区,通过布设强制观测墩、优化设计控制网网形、采用双测线跨河水准测量方法,内外符合精度指标均可满足二等水准测量要求。本文成功实现了10.2 km超长距离跨河水准测量技术在沪渝蓉高铁崇太过江隧道二等水准传递应用,对类似工程项目有很好的借鉴和参考意义。

基于高阶重力场模型的山区高程拟合研究

选用沿海山区GNSS水准点的实测高程异常,分别对近几年国际上公布的EGM2008、EIGEN-6C2、EIGEN-6C3stat、GECO、XGM2019e、SGG-UGM-2这6个高阶重力场模型计算的高程异常进行精度检验,分析不同模型、不同截断阶次模型高程异常精度与阶次的关系,采用基于Kd-Tree算法的二次曲面拟合方法进行山区水准面移去—拟合—恢复。结果表明,利用基于Kd-Tree算法高阶重力场模型进行山区水准拟合精度提高明显,具有较好的适应性。

采用多源重力场数据提高区域GNSS高程拟合精度

为提高在无实测重力数据下,提高区域GNSS高程拟合精度的问题,提出了一种应用于区域GNSS高程拟合的新方法,即采用多源重力场数据的多元回归模型法,该方法通过使用地球重力场模型XGM2019e_2159(X Gravity Models2019e_2159)、EIGEN-6C4和EGM96(Earth Gravity Models96)作为多源重力场的模型选择,计算高程异常长波部分、重力异常和扰动重力,根据不同地球重力场模型的高程异常长波部分之间的标准差的大小,建立只包含高程异常长波部分或包含重力异常与扰动重力的多元回归模型。该方法与广泛使用的"移去-拟合-恢复"法的拟合结果进行了精度对比。研究结果表明,在三个研究区内,该方法的外符合精度相比采用XGM2019e_2159模型的"移去-拟合-恢复"法,最大约有3厘米的提升,最小有毫米级提升。因此可验证该方法在提高区域GNSS高程拟合精度的可行性,为提高GNSS高程拟合精度提供了可行的新方案。

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。

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。