湖南省似大地水准面模型对比研究

正常高系统是以似大地水准面为基准的高程系统,也是中国目前采用的高程系统。随着GNSS定位技术的广泛应用,已能在10-7~10-9的精度量级上获得测量点的平面位置,但是却一直未能以相应的精度求解点的高程值。因此,通过建立高精度、高分辨率的区域似大地水准面模型提升高程测量的精度,成为重要的技术手段。该文通过对湖南省2007似大地水准面模型后期各似大地水准面模型的对比研究,找到模型的差异,并对差异较大的地区进行特征分析,查找形成差异的原因,可为全省二、三等水准网测量和大地水准面再精化工作提供参考。

特大型跨海桥梁工程似大地水准面精化实践与分析

特大型跨海桥梁工程似大地水准面精化应用实践极少。为解决风浪大、长距离等复杂海况下海上施工的高精度定位和放样等难题,本文对某特大型跨海桥梁工程进行高精度似大地水准面精化,基于地形、重力数据等基础数据和先进的理论模型,采用应用广泛的第二类Helmert聚集法计算得到似大地水准面模型。经实践验证,该似大地水准面模型精度达±0.008 m,应用实测平均精度为±0.0118 m,成果满足设计精度要求;同时,通过将格网模型植入该桥梁建设所建立的工程用连续运行基准站(CORS)系统内,方便大桥日常建设中采用网络实时动态定位(RTK)实现高精度的施工放样,提高工作效率,为大桥顺利建设提供重要的基础技术支持和保障。

似大地水准面与大地水准面转换分析

传统的似大地水准面与大地水准面近似转换在地形复杂的山区难以满足精度需求。本文基于似大地水准面与大地水准面严密转换方法,计算珠峰地区转换改正数值大小,分析似大地水准面与大地水准面转换的空间变化。结果表明,严密方法计算的转换值变化范围为-3.270~-0.119 m,其中地形位差改正极值达到1.272 m,重力梯度改正极值达到-0.138 m,这两项改正影响幅度较大,在山区需顾及;严密方法计算和近似计算结果都与地形高度具有一定的相关性,但前者结果相较于后者更为平滑,在布格重力异常与地形变化的共同影响下,严密方法局部特征与地形高度负相关。

似大地水准面精化工程标准化探讨

我国开展区域似大地水准面精化工程已经超过20年,目前多个省市都开展了高精度似大地水准精化工作,但在标准化工作上只有《区域似大地水准面精化基本技术规定》一个国家标准规定了工程实施的技术要求,而在成果检验、成果服务应用等方面还没有出台相应标准,对应用影响较大。本文结合各省市开展此类工作实际,对应用方面存在的问题进行分析,并提出相关标准建设的基本思路。

基于GNSS水准的钱营孜矿区似大地水准面精化研究

矿区高精度似大地水准面模型可以取代传统水准测量方法测定正常高,实现利用GNSS技术快速获取地物三维坐标,在矿区地形图更新、实景三维模型建立、矿山数字高程模型构建方面应用较为广泛。利用GNSS静态测量和二等水准测量求得矿区范围内19个参考点的高程异常,分别采用多项式平面拟合、四参数曲面拟合和二次曲面拟合3种方法进行了钱营孜矿区似大地水准面拟合。计算结果表明,二次曲面拟合效果最好,各拟合点的最大残差为3.4 cm,与检查点的最大差值为4.6 cm,能够满足矿区地形图更新的需要。

不同插值方法下重力场模型的似大地水准面构建精度分析

因高程系统和GPS系统的坐标基准不同,导致GPS高程无法直接应用到水准成果。常规的方法是通过数学模型进行高程异常拟合,但纯数学模型难以满足三等和四等水准的精度要求。使用EGM2008重力场模型的三种插值方法计算中长波,使用数据模型拟合短波,能够有效提高高程异常拟合精度。经过计算,三种插值方法的双二次插值法精度最高,4个检核点的绝对误差达到3.3 cm以内。

似大地水准面精化工程标准化探讨

我国开展区域似大地水准面精化工程已经超过20年,多省市都开展了高精度似大地水准精化工作,但只有《区域似大地水准面精化基本技术规定》国家标准规定了工程实施的技术要求,在成果检验、服务应用等诸多方面还没有相应标准出台,对应用影响巨大。本文结合各省市开展此类工作的实际,对应用方面存在的问题进行分析,提出相关标准建设的基本思路。

我国陆地区域似大地水准面对数字化测图的适用性分析

全球导航卫星系统(GNSS)与区域似大地水准面能够代替低等级水准测量,获取正常高成果。为服务于各省不同比例尺测图项目,本文分析我国陆地区域似大地水准面对数字化测图的适用性。首先,统计国内各省(市)的区域似大地水准面精度情况;然后,推导不同比例尺测图中,似大地水准面模型为满足不同地形类别下高程点的限差应达到的精度。结果表明,大多数省(市)的区域似大地水准面模型均优于±0.1 m,能够满足中大比例尺测图需要,可以为各省开展不同比例尺测图提供技术服务。

似大地水准面模型精度评定方法比较

准确评定似大地水准面模型精度是应用似大地水准面模型的重要参考依据。本文针对现有精度评定方法计算的结果存在差异的问题,分析了各个方法的适用性。首先,利用实测高程异常和模型高程异常的差异分析模型精度,以该精度作为真值,分析空点法、循环空点法和误差特性法在不同地形类型下精度评定结果的可靠性,及在不同地类下的适用性。然后,选取我国三个具有典型地形特征的试验区进行分析,结果表明:在地势平坦、地表类型较为一致的地区,空点法和循环空点法能较好地评价模型精度,空点法对选点要求较高;若地势复杂、地表形态多变,循环空点法确定的精度更为接近实际;误差特性法受地形影响小,计算的精度整体偏高。

长庆油田似大地水准面精化软件应用探析

为了验证长庆油田似大地水准面精化软件在场站高程控制测量方面的精度和可行性,本文研究了长庆油田似大地水准面精化软件在控制测量中的应用效果。首先,采用最小二乘配置法进行拟合,根据残差进行粗差探测与剔除;其次,采用移动拟合方法计算,建立高精度、高分辨率似大地水准面模型,并根据模型构建的原理进行编程,编译形成长庆油田似大地水准面精化软件;最后,结合某处理厂高程控制测量实际案例,把大地高直接输入精化软件计算出正常高,对计算结果进行精度分析。研究结果表明,采用长庆油田似大地水准面精化软件输出成果能代替低等级水准测量,可为站场高程控制测量提供新方案。

利用GPS精化区域似大地水准面

基于原有似大地水准面,在区域设计一些具有高精度的GPS大地高和水准高的公共点,采用数学拟合方法可得该区域似大地水准面的精化模型。由精化后的似大地水准面可得到区域内任一GPS测点的水准高程,从而代替五等水准测量和三角高程测量。

应用GPS/重力数据确定(似)大地水准面

作为GPS 重力边值问题理论及方法的应用,本文在对GPS 重力方法确定(似)大地水准面的原理进行简要介绍与分析的基础上,利用收集到的N区的70 2个GPS重力数据以及5 2个高精度的GPS水准数据,计算出该区域的似大地水准面.通过拟合法和系统差直接改正法进行的精度分析表明,应用GPS 水准方法确定的该地区似大地水准面的精度达到厘米级.

基于支持向量机的GPS似大地水准面拟合

GPS高精度平面控制成果在各类工程中已经得到了广泛应用,然而其高程信息目前正在作进一步的研究。介绍统计学习理论和支持向量机,提出利用支持向量机技术进行似大地水准面拟合。以实测GPS定位数据为试验资料,对支持向量机和神经网络以及多项式拟合的结果进行比较分析:支持向量机技术拟合数据的精度达到了神经网络和多项式拟合的精度,并且解决了神经网络技术不能实时处理数据、过学习、收敛速度慢、易陷于局部极值等问题。

用地球位模型和GPS/水准数据确定我国大陆似大地水准面

用地球位模型和GPS/水准数据确定了我国大陆地区的似大地水准面。采取的方法是,对于每一个GPS/水准点,用地球位模型计算其高程异常值,并与其GPS/水准实测高程异常值比较,得到计算值的改正数,以此改正附近15′×15′格网点上用地球位模型计算的高程异常。方法的实质是将地球位模型计算的似大地水准面拟合于GPS/水准实测的似大地水准面。计算共使用了遍布大陆的950多个GPS/水准点,点间距大约100km。得到的15′×15′似大地水准面的精度,就全国而言,平均好于±0.5m,105°E以东地区接近±0.3m,以西地区接近±0.6m,青藏地区接近±0.5m。

应用Bjerhammar方法确定GPS重力似大地水准面

GPS技术的发展提出了新的大地边值问题——GPS重力边值问题.本文将Bjerhammar方法应用于GPS重力问题的求解,并在给出理论公式的基础上,针对实际计算中虚拟场元的分布和求解、虚拟球半径的确定及奇异积分等问题提出了具体的解决方案.文中通过比例因子k在虚拟球半径和GPS重力数据密度间建立起联系,并推导出其近似值.在此基础上,利用收集到的某地区的4870个GPS重力数据计算了该地区的似大地水准面,65个高精度GPS水准点进行的外部检核表明其精度为±2.4 cm.经二次多项式拟合后,另外29个GPS水准点外部检核精度达到±1.4 cm.不同分辨率GPS重力数据的计算结果表明,尽管比例因子k的近似值不是最优值,但其对重力场逼近效果影响不是很大.这些结果说明了将了Bjerhammar方法应用于GPS重力边值问题求解的合理性及本文计算方法的可行性和可靠性.

重力位模型和GPS／水准数据确定区域似大地水准面

为了有效的利用GPS观测的高程信息,实现GPS观测值中的椭球高向正常高转化,采用EGM96和EIGEN-CG01C重力位模型和某区域的GPS/水准观测数据,应用几何方法确定了该区域1.5′×1.5′分辨率的似大地水准面格网数值模型。该似大地水准面模型内插高程异常与实测GPS/水准点的高程异常进行比较,内符合精度和外符合精度均优于0.040米。表明在地形平坦地区,用平均点间距为10KM的GPS/水准点成果,可以确定厘米级的似大地水准面模型,结合GPS观测成果可以取代四等及以下几何水准测量。

GPS高程区域似大地水准面的分区拟合与平滑连接

在综合利用 GPS测量资料的基础上 ,针对较大的或地形变化比较复杂的 GPS测区 ,提出了分区拟合似大地水准面的新思路 ,给出了分区原则、分区方法以及精度评定标准 。

应用EGM2008模型和GPS/水准数据确定局部似大地水准面

针对由地球重力场模型、地面重力数据、DEM数据以及GPS水/准数据精化区域似大地水准面的技术在工程测量领域不便于推广应用的情况,提出应用EGM2008模型和GPS水/准数据确定局部似大地水准面的方法,并给出工程算例进行分析。计算结果表明,应用EGM2008模型和GPS水/准数据确定局部似大地水准面的精度可达2 cm,可满足大多数工程测量领域利用GPS技术测定高程的需要。

GA-BP网络模型在GPS似大地水准面精化中的应用

针对误差反向传播(BP)算法训练速度慢和易于陷入局部最小值的缺点,提出了利用遗传算法(GA)的全局寻优性,结合GA和BP的各自优点,分析和建立了进化神经网络(GA-BP)模型,并将该模型应用于似大地水准面模型精化。最后以南方某市E级GPS控制网高程数据为例,进行BP和GA-BP模型的对比实验,通过对内、外符合精度及MAPE(平均绝对误差百分比)指标分析,验证了该方法的可行性。

GPS高程拟合似大地水准面的方法

研究根据控制网的GPS高程及水准高程数据,利用平面相关法、二次曲面拟合法等数学模型在最小二乘配置下拟合区域似大地水准面。试验研究表明:二次曲面拟合法的拟合精度能够满足四等水准精度要求,因而GPS高程在工程建设领域具有广阔的应用前景。