演示文稿-9章GPS精密高程测量.pptVIP

第九章GPS精密高程测量 一、高程系统 一、高程系统 影响GPS高程测量精度的主要因素： （1）电离层和对流层对GPS信号的折射严重影响GPS测量定位的垂直分量的精度； （2）受区域性似大地水准面精度影响，GPS测量的大地高在向正常高转换过程中，精度受到较大损失。 一、高程系统 大地高高程系统（附图） 高程基准面：参考椭球面。 大地高：相对于WGS—84椭球而言，即GPS高程是大地高，记为HGPS 。 特点：仅具有几何意义而缺乏物理意义；在一般的工程测量中不能直接应用。 一、高程系统 一、高程系统 正高高程系统（附图） 高程基准面：大地水准面 正高高程：该点沿垂线方向至大地水准面的距离。 如附图，A点的正高为： 一、高程系统 一、高程系统 由于 并不能精确测定，也不能由公式推导出来，所以地面点的正高高程不能精确求得。通常采用近似方法求正高的近似值，A 点的近似正高计算公式为： 一、高程系统 正常高高程系统（附图） 高程基准面：似大地水准面 正常高高程： 一、高程系统 一、高程系统 GPS大地高转换为正常高的方法 GPS测量所得的大地高必须将其转换为正常高后才能在工程测量中应用。 转换方法： 利用重力测量方法； 模拟内插法； 平差转换法； 联合平差法； 神经网络方法，等。 二、大气对流层折射概述 二、大气对流层折射概述 大气对GPS信号的折射是影响高精度GPS平面相对定位及垂直方向重复性的重要因素之一，其中电离层折射的影响对GPS相对定位的影响已很小，但对流层折射影响对GPS相对定位的影响较大。 对流层折射影响较大的原因： ①其改正模型的精度不高； ②对流层折射影响在双差观测值中不能得到有效消除。 对流层折射延迟具有较大的随机性。 对流层折射影响是由干燥气体和水蒸汽产生的影响共同组成，即： 二、大气对流层折射概述 如何采用更精确有效的方法对湿分量来模拟计算，是提高GPS高程测量精度的关键。 目前普遍采用的对流层折射改正模型：Hopfield模型和Saastamoinen模型（还不能很好地模拟实际的对流层折射影响，尤其是其中的湿分量的影响）。 模拟对流层折射影响的最有效办法：在平差过程中采用附加未知参数的方法。 三、GPS高程转换方法概述 三、GPS高程转换方法概述 三、GPS高程转换方法概述 三、GPS高程转换方法概述 特点：对于实施水准测量比较困难的丘陵和山区，利用重力测量方法比较实用且可靠。目前，我国现已布设重力测网的绝大部分区域，此方法一般可达厘米级的精度。 缺点：需要足够多且精度足够高的重力测量资料，而且由此计算的结果精度不高。由于我国缺乏精确的重力资料，用此法求得的地面点的高程异常精度较低，不能满足工程的精度要求。 三、GPS高程转换方法概述 （2）数学模型拟合法 基本思路： ①将部分GPS点布设在高程已知的水准点上，或通过水准联测求得部分GPS点的正常高高程，使得这些点同时具有大地高和正常高。 ②在某一区域内，若有一定数量的已知点，则已知点的高程异常值就可计算得到。 ③再用一个函数来模拟该区域的似大地水准面的高度，这样就可以用数学内插的方法求解区域内任一点的高程异常值。 ④如果在区域内某点上通过GPS测量得到了HGPS，我们可以用模拟好的数学模型求解该点的，进而求得该点的正常高。 三、GPS高程转换方法概述 根据数学模型的不同，方法又分：加权平均法、多面函数法、曲面拟合法等： ① 加权平均法 基本思想：由内插点周围部分已知点的高程异常加权平均求得该点的高程异常。 设在内插点周围选n个已知点，高程异常为 ，对应的权为Pi ，则内插点j的高程异常为： 三、GPS高程转换方法概述 ② 多面函数法 基本思想：任何数学表面和任何不规则的圆滑表面，总可用一系列有规则的数学表面的总和以任意精度逼近，其方程为： 三、GPS高程转换方法概述 ③ 曲面拟合法 基本思想：利用n个已知点（高程异常值已知），用一个平面或二次曲面的数学模型来拟合高程异常。 平面拟合的方程为： 三、GPS高程转换方法概述 （3）数学模型抗差估计法 若观测数据服从正态分布，且无显著异常干扰，则采用最小二乘拟合法即可获得可靠的拟合函数。但当数据点受异常污染时，基于最小二乘原则进行的各种拟合，都将在残差二次型等于极小的原则下，过分迁就这些异常数据，导致拟合函数失真。 三、GPS高程转换方法概述 在数学模型拟合法（如二次曲面拟合法）的基础上，根据平差后的验后信息，逐步调整观测值（已知点）的权，使含有粗差的观测值的权越来越小甚至等于0，从而减小粗差对平差结果的影响。 观测值的权很小或等于０时，就相当于从观测序列中剔除了该观测值。因此在迭代过程中，逐