谈影响GPS高程拟合高程精度因素
提高GPS高程拟合精度的方法和措施
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提高GPS高程拟合精度的方法和措施摘要:在GPS定位中高程的精度通常较差,这也是造成高程信息没有得到广泛应用的一个重要原因,所以为了能充分利用GPS定位中的高程信息,还必须设法挖掘GPS测高的精度潜力,必须对影响GPS测高精度的原因进行分析,进而提出消除,削弱上述各种误差影响的方法和措施。
关键词:GPS定位;高程信息1影响GPS水准拟合精度的误差来源利用GPS高程拟合的方法来求定GPS点正常高,主要是通过在合理布设实测网的同时联测一定数量GPS点水准高程,利用相关的软件先解算出各点的大地高,再通过选择最佳拟合模型来解求我们所要的正常高。
因此影响GPS高程拟合误差的主要有:GPS大地高精度、重合点几何水准精度、公共点的密度与分布情况、GPS高程拟合模型的选择等。
下面我们将从这几个角度来探讨一下影响GPS水准拟合精度的主要误差来源及主要的误差。
(1)GPS测量本身的影响(2)大地水准面模型的影响(3)高程基准面方面的影响用GPS高程拟合求定正常高的误差主要包括以下几种:(1)GPS自身测定大地高误差m1一般情况下,可认为此项误差是GPS测定相邻点基线误差的两倍左右。
若按接收机测定基线的标定精度为±10mm+2ppm×D,当平均边长为2km时,则该项误差为m1=(±10mm+2ppm×2km)×2=±28.0mm。
(2)GPS外业观测时仪器高量取误差m2此误差直接影响GPS点大地高,可采用合适的仪器高量取方法,取测前和测后的仪器高中数作最终结果,来有效减弱仪器高量取误差对大地高的影响。
一般认为m2≤±2mm。
(3)固定点几何水准联测误差m3其取决于联测固定点的几何水准等级和测量精度,可用式来估算,L为GPS网平均边长,mL为水准路线每公里中误差,当用三等水准联测固定点时,若取L=2km 时,m3=±8.5mm。
(4)坐标转换误差m4GPS 测出的大地高属WGS-84 系统,需转换成我国1954年北京坐标系或1980年国家大地坐标系,转换时一般只考虑两种坐标系之间的平移参数和椭球的差别,我国境内,当两点间距为10km时,m3最大值约为±7mm。
GPS高程拟合方法及精度分析
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GPS高程拟合方法及精度分析GPS(全球定位系统)是一种通过卫星进行定位的导航系统,它通过接收地面上的GPS 接收器收集到的卫星信号来确定接收器的位置。
GPS系统不仅可以提供经度和纬度等位置信息,还可以提供高程信息。
在实际应用中,由于各种误差的存在,GPS高程数据往往需要进行拟合处理,以提高其精度。
GPS高程拟合方法主要有以下几种:1.大地水准面拟合法:该方法假设地球上存在一个水准面,通过高程数据与该水准面的差值来进行拟合。
大地水准面拟合法可以根据地球椭球体模型进行,也可以根据区域地形特征进行。
2.多项式拟合法:该方法通过将GPS高程数据与多项式函数进行拟合,来估算出真实的地理高程。
多项式拟合法常用的模型有一次、二次和三次多项式,其拟合误差随着多项式的阶数增加而减小。
3.高斯滤波法:该方法考虑到GPS高程数据的时序性,通过滤波算法对数据进行平滑处理,以提高高程数据的精度。
高斯滤波法利用高斯函数对数据进行加权平均,同时考虑到观测误差的方差,使得滤波结果更加符合实际情况。
1.接收器误差:GPS接收器的误差包括时钟误差、接收机硬件误差等,这些误差会直接影响到GPS高程数据的精度。
2.卫星误差:卫星的轨道误差、钟差误差等因素也会对GPS高程数据的精度产生影响。
3.大气误差:由于大气对GPS信号的传播会产生延迟和折射等误差,因此对GPS高程数据的精度也会有一定的影响。
4.数据后处理方法:不同的数据后处理方法对GPS高程数据的精度有着较大的影响。
合理选择数据处理方法可以提高GPS高程数据的精度。
为了提高GPS高程数据的精度,在采集数据时需要注意选择合适的接收器和卫星,并进行数据后处理以减小误差。
还可以通过与地面高程标志点对照来校正高程数据,以获得更高的精度。
GPS高程拟合应用精度分析
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收稿日期:2008-11-11作者简介:卢 涛,本科学历,测量工程师,现在内蒙古自治区煤田地质局勘测队工作。
GPS 高程拟合应用精度分析卢 涛(内蒙古煤田地质局 勘测队,内蒙古 呼和浩特 010000)摘 要:全文分析了G PS 高程系统与我国现行高程系统的区别与联系;叙述了GPS 高程拟合常用方法,对影响GPS 高程拟合精度的因素进行了分析,提出了提高精度的方法。
关键词:GP S;高程拟合;精度分析中图分类号:P228 文献标志码:C文章编号:1008-0155(2009)02-0069-03一、前言近年来,GPS 定位技术在我国已迅速推广,广泛应用于大地测量、工程测量、城市测量等领域。
但目前因国内外应用GPS 定位技术建立各种控制网时,仅解决了平面坐标精度,GPS 定位中高程转换精度差一些,是造成GPS 高程未广泛应用的一个主要因素,高程测量仍沿用常规的几何水准测量方法来测定。
如何充分利用和发挥GPS 观测时获得的大地高程信息,设法挖掘GPS 高程的精度潜力直接为生产服务,是测绘工作者多年来一直探求的课题,在此对常用高程转换方法(多项式曲面拟合)高程精度进行分析,探求提高GPS 高程精度的方法和措施,让GPS 高程在一定范围内直接为生产服务。
二、高程系统简介1.地面上一点沿垂线方向到似大地水准面的距离,称为这一点的正常高,用H 正表示,地面上任一点的正常高可精确求定。
我国的高程系统都采用正常高,包括 1956年黄海高程系统 和 1985年国家高程基准 。
2.地面上一点沿参考椭球面的法线方向到参考椭球面的距离,称为这一点的大地高,用H 大表示,该点的大地高H 大的数值与参考椭球参数、参考椭球的定向有关。
3.高程异常是指参考椭球面与似大地水准面之间的差距。
亦即大地高与正常高之差,用 i 表示。
正常高与大地高和高程异常的关系是: i =H 大-H 正。
显然如果知道了测点的高程异常值,则不难由测点的大地高H 大求得其正常高H 正,若同时知道了测点的大地高H 大和正常高H 正,则可以求得测点的高程异常 i 。
影响GPS高程精度的关键因素探讨
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特固 S 在渠道的防渗砌中在防冲、 S S 防渗、 抗冻胀等方 面 的性 能均有 欠缺 , H 固化 剂在 这 几 方 面 却有 很 而 Y 6 0% 多优越性 。 ( ) Y一固化 剂 其 强 度 和 抗 冲刷 能够 满 足 渠 道 1H 4 建议 防渗 的要 求 。经实 测 ,4d龄 期 的抗 压 强度 为 2 8~ 1 . () 1 土壤固化剂是一种新型材料 , 使用时间短 , 需 5 6MP ,8d龄期 的抗 压强度 为 3 5 6 2 P , . a2 . 9— .7 M a 而 进 一 步对 其 机理 、 特理 性能 和耐 久性作 试验 。 且 在运行 中没有 水 流冲刷 而破损现 象 。 () 2 需对砌体表面水上部分盐碱剥蚀情况进行研 ( ) 融 循 环 对 固 化 剂 力 学 性 能没 有 明 显 的改 2冻 提 ( 校 : 宝丽 ) 编 郭 变, 其耐久 性较好 。1 次 非饱 和状 态下 的抗压 强 度 为 究 , 出相应 的解决 办 法 。 1 29~56 P, 次饱 和状 态下 冻融 循环 的抗 压 强为 . .3M 十
地 水准 面的 铅 垂 距 离 , 图 1 见 。所 以要 把 地 面 点 的大
地高 H转换为正常高 H 常: 正
H正 常=H一毛
或考 =H—H正 常
1 G S高 程 P
高程测 量是 G Si 量 的重要 组成部 分 , G S相 P 0 贝 在 P 对定位 中 , 所求 得 的三维基 线 向量 , 过 G S网平差 , 通 P 可求得 精密 的 WG S一8 4大地 高 差 , 再通 过 坐 标转 换 , 求得精 密 的国家或 地 区参 考椭 球 的大地 高 差 , 果 已 如 知 网中一个 或多个 点 的大地 高 程 , 可 以求 得 各 G S 就 P
GPS高程测量精度提高的方法和措施
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GPS高程测量精度提高的方法和措施摘要:GPS(全球定位系统)作为一种高科技的三维测量工具,已被广泛地运用到测量实际工作中去。
要提高GPS高程测量的精度,就必须探讨GPS测高的制约因素和提高GPS测高精度的处理办法。
关键词:GPS高程测量水准测量一、GPS高程测量原理1.大地高系统。
大地高是由地面点沿通过该点的椭球面法线到椭球面的距离,通常以H表示。
利用GPS定位技术,可以直接测定测点在WGS—84中的大地高程。
大地高是一个几何量,不具有物理上的意义。
它通过与水准测量资料、重力测量资料等相结合,来确定测点的正常高,具有重要的意义。
2.正高系统。
由地面点并沿该点的铅垂线至大地水准面的距离称为正高,通常以Hg表示。
正高具有重要的物理意义,但不能精确测定。
3.正常高系统。
正常高系统是以似大地水准面为基准面的高程系统,通常以h 表示。
正常高同样具有重要的物理意义,广泛应用于水利工程、管道和隧道工程建设中,而且可以精密地确定。
正常高系统为我国通用的高程系统,水利工程常用的1956年黄海高程系和1985国家高程基准,都是正常高系统。
4.GPS水准高程。
利用GPS和水准测量成果确定似大地水准面的方法为GPS 水准。
目前主要有GPS水准高程(简称GPS水准)、GPS重力高程和GPS三角高程等方法。
在实际运用中主要采用GPS水准高程方法来确定似大地水准面。
所谓GPS水准就是在小区域的GPS网中,用水准测量的方法联测网中若干GPS点的正常高(这些联测点称为公共点) ,那么根据各GPS点的大地高就可求得各公共点上的高程异常。
然后由公共点的平面坐标和高程异常采用数值拟合计算方法,拟合出区域的似大地水准面,即可求出各点高程异常值,并由此求出各GPS点的正常高。
因此,按GPS所测定的大地高,当已知正常高或正高时,可以确定高程异常或大地水准面高;反之,当已知高程异常或大地水准面高时,可以确定正常高或正高。
二、影响GPS高程测量的因素1.高程基准面对GPS高程测量精度的影响及防治措施。
对影响GPS拟合高程精度的分析
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小于 5 mm
1 0
5 1 m m ~ 5 8
4 、提高 GP S拟合高程精度的措施
() 用高等级的 已知坐标点应尽量 采取 国家A,B, 级 G S 1 选 C P
表 4
差值 (m m )
l 小于5 m a r
l ~5m 1 I 于1 m 5 m 大 5 a r
士l / 2~ L
四等几 何水 准
士2 、 0 /L
等外几 何水 准
±3  ̄ L O/
其 中最大 值为 1rm, 8 a 最小值为0 mm。
1 、GP S拟 合 高 程原 理
采用G S P 定位技术 测量给出的大地高程数据, 结合传统 的精密
可以确定该 点的高程异常 , 精度决定于G S P 定位 我们都知道在 测量 学中用到三个 面 : 地球表 面、 旋转椭球面及 几何水准测量资料 , 技术测量 的精度 。 优点是 , 概念明了, 计算简单 , 精度高。 为了真实表 似大地水 准面 。 球表面上 的点和该点在似大地水准面之间沿铅垂 地 就要布设均匀的密度充分的G S P 控制 点, 线的距离为正 常高 ( , H)可用 传统 的几何水准测量结合重力测量得 示大地水准面变化的情 况, P 控制点上 , 同时具有 传统 的精密几何水 准测量资料 。 出 ;地球 表面上 的点和该点在参 考椭 球面上沿其法线的投影之 间 并在这些G S 的距 离为椭球高()可用G S h, P 定位技术测出 ; 似大地 水准面和参考 2、试 验 结 果 椭球 面之间沿其法 线的距离 叫做 高程 异常( )可 由G S {, P 定位 技术 在该点的观测资料计算得 出 , b {之间存在关系 : 一 女 H,和 日= (口 图1 ) 1 S高程 法 . GP 1 本 次试 验以周 口市环城公路 ( 近似正方形 ) 级G S 制网 的D P控
影响GPS高程测量精度的因素分析
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关 键 词 GP 高程 测 量 s
由于G S [ P  ̄ 量具有速度快 、精度高 的特点 , J 很快被 广泛运 用到 各 项测 量工作 中。但是 ,在G S r P  ̄ 高方 面还有 很多亟待 研究解 决的 问 ] 题 ,G S P 高程测量精度问题至今仍是测量领域 亟待研究解决 的问题 。 本文 主要讨论G S P 高程测量精度的影响因素 ,并针对各项因素结合实 践提出一些防治措施。 影响 G S 程 测量 中大地 高 精 度 的 因素 有很 多 ,主要 来 源于 P高 GS P 卫星 、卫星信号的传播过程和地面接收设备 ,还有与地球整体运 动有关 的地球潮汐 、负荷潮等的影响。而 影响大地高转换为正常高精 度的因素与采用的转换方式有关 。
肉l. 技 21 1 4 I科 : 00 0 年第 期 6
影 响GP 高程 测 量 精 度 的 因素 分 析 S
刘 舜
(陕 西 铁 路 工 程 职 业 技 术 学 测 绘 工 程 系 ) 摘 要 本文分析 了影响G s p 高程 测量精度主要 因素 ,并针 对各 项因素 结合 实践提 出一些防治措施 。
著。 2 与 信 号 传 播 有 关 的误 差
而且 由于接收机 中大多采用的石英钟 ,因而其钟误差较卫星钟更为显 著 。该项误差主要取决 于钟 的质 量,与使用时的环境有一定的关 系。 ( ) 收机安置误差 。接收 机天线相位 中心相对 于测站标石 中 2 接 心位置的偏差称为接收机安置误差。它包括 天线 的整平和对 中误差 以 及天线高的量测误差。天线高 是一个 明显 的误差来 源。R K T 系统通过 使 用定长 的流动杆来减少这种误差 的可能性 ,如果使用三 角架 ,由于 高度经常 变化 , 以外业要求必须对天线高测量进行仔细复核 。另一 所 个不太 明显 的问题是 天线相位 中心变化 ,天线的机械 中心与其 电子相 位 中心一般不重合 。而且 ,电子相位中心是变化的 ,它取决于接受信 号的频率 、方位 角和高度 角。因此 ,不仅需要测量 电子相位 中心的平 均位置相对于天线机械 中心的变化 ,而且要 定义整个可见天球的相位 中心的变化 。
浅谈GPS水准高程拟合精度
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浅谈GPS水准高程拟合精度摘要:论述了应用GPS定位技术,求定地面点的正常高的方法,并对应用最广泛的GPS水准方法做了论述,找出了影响这种方法的主要原因并通过实例对如何提高精度作了详细的探讨。
关键词:GPS水准高程水准点布设由于GPS定位技术的提高,国内外已经利用GPS定位技术建立了各类控制网,大量的实践数据表明,GPS测量的平面坐标精度是可靠的,能达到工程测量的要求,而高程测量方面由于受坐标系统不一致、观测误差等的影响,其精度一直被认为不太可靠,仪器的标称精度也较平面定位精度低,这在很大程度上限制了GPS技术的应用。
因此,有必要对GPS高程测量的精度和方法进行深入的探讨,以使其更广泛地应用于测量领域,为我国的工程建设服务。
1 GPS高程测量GPS所测量的高程是沿法线方向到WGS84椭球面的高度,即以简单的数学曲面为基准面,具有明确的几何意义而缺乏物理意义,而工程测量中要求的正常高是沿垂线到似大地水准面的高度,即以不规则的有起伏的重力等位面为基准面,具有严格的物理意义,这两种基准面是不一致的,它们之间的差距称为高程异常,其关系式如下:ζ=H-h式中,ζ为高程异常,表示似大地水准面至参考椭球面的距离;H为大地高;h为正常高。
如果已知某点的大地高,且该点的高程异常确定,则可精确求得该点的正常高。
目前利用GPS定位技术,求定地面点的正常高的方法主要有:(1)GPS水准高程(简称GPS水准)(2)GPS重力高程(3)GPS三角高程。
在局部地区,如某一城市或地区的GPS网中,应用最广泛的是GPS水准方法,即用几何水准联测部分GPS点的正常高,用数值拟和的方法求出测区的似大地水准面,计算出未联测几何水准GPS点的高程异常,从而求出这些GPS点的正常高。
2 GPS水准的误差利用GPS水准求定GPS点正常高,主要包含以下几种误差:几何水准联测误差;GPS测定大地高的误差;坐标转换误差;拟合计算误差等。
2.1几何水准联测误差在GPS水准作业时,一般总联测四等几何水准,故给待定点正常高带来的误差m1,可按下式来估算:其中L为待求点至已知点的距离,以公里为单位。
GPS高程拟合方法及精度分析
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GPS高程拟合方法及精度分析引言随着全球定位系统(GPS)的普及和发展,GPS技术在地球科学、工程测量和导航定位等领域得到了广泛的应用。
GPS高程的测量和拟合在地球科学研究和工程测量中扮演着重要的角色。
对GPS高程拟合方法及其精度进行深入的研究和分析具有重要的意义。
一、GPS高程拟合方法GPS高程的测量是通过GPS卫星信号和接收机接收时间的差值来计算得到的。
在GPS测量中,精确的高程测量是非常重要的。
高程拟合是指根据已知的GPS观测数据,通过一定的数学模型和算法,来拟合出地球表面上各点的高程值。
目前常用的GPS高程拟合方法主要包括差分GPS法、动态大地水准面模型法和GNSS/地球重力模型法。
1. 差分GPS法差分GPS法是基于参考站和移动站测量GPS信号的相位和码距的差值来进行高程测量的方法。
该方法可以减小大气层等误差对高程测量的影响,提高高程测量的精度。
差分GPS法广泛应用于工程测量和导航领域,具有较高的精度和实用性。
2. 动态大地水准面模型法动态大地水准面模型法是基于大地水准面模型预测的高程值和GPS观测数据进行拟合的方法。
通过使用大地水准面模型,可以对GPS测量中的大气层延迟和其他误差进行校正,提高高程测量的精度。
该方法适用于地球科学研究领域,可以得到更为精确的高程值。
二、GPS高程拟合精度分析GPS高程拟合的精度是衡量其可靠性和实用性的重要指标。
在GPS高程拟合过程中,需要对其精度进行综合分析和评估。
1. 精度影响因素GPS高程拟合的精度受到多种因素的影响,主要包括大气层延迟、接收机误差、地形和重力效应、卫星轨道误差等。
这些因素会对GPS高程拟合的精度产生影响,需要在实际应用中进行综合考虑和分析。
2. 精度评估方法针对GPS高程拟合的精度进行评估,可以采用单点定位和差分定位、统计分析和误差分析等方法。
通过对GPS观测数据和拟合结果进行综合分析和评估,可以得到GPS高程拟合的精度水平和可靠性。
静态GPS拟合高程的探讨
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关键词 : 静态 G P S . 高程拟合 ; 大地 高程 ; 高程异常 ; E G M9 6
0 前 言
G P S即全球定位系统 , 其全拼是 ( G l 0 b a l P o s i t i o n i n g S y s t e m ) , 这项技 术起源 于 1 9 7 3年 ,是 由美 国国防部研 究的新一代高精 度卫星 导航 系统, 最初 目的是 为了满足 军方对 于海、 陆、 空 中设 施 的高精度导航及定位要求。它是 以人造 卫星 为基础而建立 的 无线 电导航系统 ,通过采集 均匀 分布 在天空中的 2 4颗 G P S卫 星轨道参数和载波相位信 号, 再通过地面接 收设备接 收其发射 信息 , 实时 的对地面接收载体 的三维位 置进 行测定 。G P S技术 被广 泛 的应 用于 各个行业 , 如交 通运输 、 航海 航空 、 电力 系统 等 。虽然 G P S测绘技术发展 已经有很多年 , 但是关于 G P S高程 测量 的技术在 目前并没有在我 国得 到广 泛的应用 ,究其原 因, 主要是 由于 G P S高程 与我 国广泛使用的高程系统不统一 , 还有 就是 G P S拟合高程的精度未得到广泛认可 。在这篇文章里 , 我 们将 了解什么是拟 合高程 , 并重点对 静态 G P S的拟合高程在 电 力系 统输 电网络 线路航测 外控工程 的评估鉴 定 中的应用 进行
有G P S水 准 高 程 ( 主 要 有 绘 等 值 线 图法 、 解 析 内插 法 和 曲 面 拟 和法) 、 G P S重力高程 ( G P S重力 高程 是利用重力资料来求得 待
定 点的高程 异常 ,通过 结合 G P S求得 的大地 高来 计算 出 G P S 点 的正 常高) 和G P S三角 高程 ( G P S三角高程是通过 在 G P S点 上加测各个 G P S点之 间的高度角或天顶距 。利 用 G P S求出的 边长,按照三角 高程 的测量公式来计算得到 G P S点 间的高差 , 从而最 终得 出 G P S点的正常高或正高) 等 多种 方法 。下面我们 通过 以 E G M9 6 似大地水准面地球重力模型对 G P S数据 进行 高 程 拟合 , 并对 一些相关 问题进行 了解 。在应用 中是通过用 G P S 快速静 态技术对基准站及水准点进行联测 , 然后再利用 E G M 9 6 模 型进行线 性拟合平差对 G P S高程进行评估 , 最终可以评估 得
GPS高程拟合方法及精度分析

GPS高程拟合方法及精度分析
GPS全球卫星定位系统(Global Positioning System)是一种全球性的导航系统,它可以利用卫星进行高精度的位置定位。
然而,GPS定位的高程精度受到多种因素的影响,
包括GPS接收机本身、信号传输路径等,因此需要对GPS高程进行拟合处理以提高其精
度。
GPS高程拟合方法主要包括差值法、插值法和回归分析法三种。
差值法是根据GPS测量到的位置信息和地面标高测量值之差,通过差值运算来得到GPS高程测量值。
差值法具有计算简单、速度快的特点,但局限性较大,不能解决在GPS
定位时所遇到的某些问题,例如多径效应等。
插值法需要用周围已知高程数据进行插值计算,以得出该位置的高程。
插值法的精度
与区域内高程数据的分布稠密程度有关,一般来说,在数据较为密集的情况下,插值法的
精度较高,反之则不佳。
回归分析法将GPS测量到的位置信息与实测标高之间的相关性进行线性拟合,由此推
导出每个位置的GPS高程测量值。
回归分析法的精度受到模型的影响,模型的构建需要考
虑影响因素的相互作用和相关度。
实际应用中,GPS高程拟合方法的选择需要结合实际情况进行决策。
在拟合方法上,
一般建议采用回归分析法,因为它可以分析其他影响因素,并将其纳入模型中,从而提高
精度。
在应用上,需要结合当地的天气、地形和信号传输情况等因素进行多次测量和比对,以提高GPS高程的精度。
总体而言,在选择GPS高程拟合方法时,应考虑实际需求和精度要求,从而选择适合
自己的方法。
此外,对GPS高程的整体监测和维护也是提高其精度的重要措施。
GPS高程拟合方法及精度分析

GPS高程拟合方法及精度分析随着GPS技术的不断发展,其在地形高程测量中的应用得到了广泛的推广。
但是,由于GPS高程存在着误差和偏差,为了得到更加准确的高程数据,需要采用高程拟合方法进行处理。
本文将针对GPS高程拟合方法和精度分析进行论述。
GPS高程数据存在着两种误差:系统误差和随机误差。
系统误差主要由信号传播、电离层等因素引起,并具有一定的周期性;随机误差则由多种因素引起,包括大气效应、卫星轨道、接收机本身等。
为了得到更加准确的高程数据,需要对GPS高程数据采用高程拟合方法进行处理。
主要方法如下:1.平差方法平差方法是一种传统的高程拟合方法,其主要是通过测量数据的误差方程,利用最小二乘法对数据进行拟合计算。
对于较小的数据量,采用平差方法可以获得较高的精度。
2.滤波方法滤波方法是一种通过对数据进行平滑处理的方法,其可以消除随机误差,提高数据的精度。
常见的滤波方法包括均值滤波、中值滤波等。
其中,均值滤波较为常用,其通过对一定周期范围内的数据进行平均处理来消除随机误差。
3.差分GPS法差分GPS法是一种将基准站和移动站进行连线观测,通过差分处理来消除信号传播误差的方法。
差分GPS法可以有效地消除系统误差,但其需要在一个比较稳定、均匀的地形场地上进行观测。
4.卡尔曼滤波法卡尔曼滤波法是一种对GPS数据进行实时处理的方法,其可以实现对随机误差和系统误差的实时估计和校正。
卡尔曼滤波法对系统的数学模型有一定要求,但其可以实现对GPS高程数据的实时处理,具有较高的应用价值。
二、精度分析高程拟合方法虽然可以提高GPS高程数据的精度,但仍然存在着误差和偏差。
为了评估GPS高程数据的精度,需要进行误差分析。
1.精度指标GPS高程数据的精度通常采用水平精度、垂直精度、普通精度三个指标进行评估。
其中,水平精度指评估经度和纬度的误差,垂直精度指评估海拔高度的误差,普通精度则是综合考虑了经度、纬度和海拔等三个指标。
2.误差分析误差分析是评估GPS高程数据精度的重要手段。
GPS定位精度影响因素及提高方法

GPS定位精度影响因素及提高方法引言全球定位系统(GPS)是一种卫星导航系统,可以准确测量地球上任何位置的经纬度坐标。
然而,在实际应用中,我们常常会遇到GPS定位精度不高的问题。
本文将探讨影响GPS定位精度的因素,并提出改善定位精度的方法。
一、卫星数量和分布GPS定位的基本原理是通过接收来自卫星的信号,然后根据信号传播时间来计算位置信息。
因此,卫星的数量和分布会直接影响定位的精度。
如果能同时接收到足够多的卫星信号,定位精度会更高。
因此,提高GPS定位精度的方法之一是选择在没有被高大建筑物或密集树木等遮挡物的开阔地区使用GPS,并尽量避免在峡谷和城市峡谷等地形复杂的区域进行定位。
二、天气条件和大气延迟天气条件和大气延迟也是影响GPS定位精度的重要因素。
在恶劣的天气情况下,如暴雨、雪等,信号会被衰减或反射,导致定位误差增大。
同时,大气延迟也会使信号传播时间产生误差,从而降低GPS定位的精度。
因此,在不利天气条件下或大气污染严重的地区使用GPS时,需要采取措施来提高定位精度,如选择较稳定的信号层,或借助其他定位系统辅助。
三、接收机精度和误差校正接收机本身的精度也会对GPS定位精度产生影响。
高精度的接收机能够更准确地解析卫星信号,提高定位精度。
此外,误差校正也是提高定位精度的关键。
通过使用差分GPS技术,即在已知位置的基准站和接收机之间进行实时的信号比较和误差修正,可以有效减小误差,提高定位精度。
四、多路径效应多路径效应是指卫星信号在传播过程中被反射或折射产生的多个路径,从而导致接收机接收到多个信号。
这些多个信号的时间延迟不同,会对定位结果产生干扰,降低GPS定位精度。
为了降低多路径效应对定位精度的影响,可以选择在开阔地区使用GPS,远离反射物体,或在建筑物周围使用GPS时,尽量保持接收机与卫星之间的直射信号。
五、时钟误差和系统改进GPS定位精度还受到卫星时钟误差的影响。
原子钟的误差会导致GPS卫星发出的时间信号与地面接收机的时间不一致,进而影响定位精度。
GPS高程拟合精度分析

GPS高程拟合精度分析李毅方明乐陈溪广西第一测绘院,南宁市建政路5号530023摘要:本文介绍了常用的GPS高程拟合方法和模型,通过实例对GPS高程拟合精度进行了分析探讨。
关键词:GPS高程测量高程拟合精度分析1引言GPS测量可以同时获得相对精度较高的三维坐标,即大地经度L、大地纬度B和大地高H。
对于L、B可以采用严密的数学公式,将其转换成高斯平面坐标x、y,而大地高H是以WGS-84椭球面为基准的高程,是一个几何量,不具有物理意义。
实际应用中的地面高程是以似大地水准面为起算面的正常高。
本文将介绍将大地高这一几何量转换成具有物理量的正常高最常用的方法,并通过实例分析了影响GPS高程拟合精度的因素,以及提高GPS高程拟合精度的方法。
2GPS高程拟合方法依据高程系统的理论,地面上任意一点的大地高H与正常高h之间的关系为:H=h+ζ(l)式(1)中ζ为高程异常,即似大地水准面与参考椭球面之间的差距。
由式(1)可看出,若能求出GPS点的高程异常ζ,就可由各GPS点的大地高H求得各点的正常高h。
因此,GPS高程转换的关键在于高程异常的精确求得。
通常,高程异常是采用天文水准或天文重力水准的方法来测定的。
但由于这些资料不易获得,无法满足工程建设的要求。
为此我们可以在布设的GPS网中选择一定数量均匀分布的点,利用水准测量的方法直接联测高程(这些联测点称为公共点),然后根据式(1)求得各公共点上的高程异常ζ,然后由公共点的平面坐标和高程异常采用数学拟合计算方法,拟合区域的似大地水准面,即可求出其他GPS点的高程异常,从而求得各GPS点的正常高。
目前,国内外求取高程异常主要是采用纯几何的曲面拟合法,即根据区域内若干公共点上的高程异常值,构造某种曲面逼近似大地水准面。
而多项式曲面拟合法是一种最常用的较简单、有效、实用的方法。
多项式曲面拟合法原理是:根据测区中公共点的平面坐标或大地坐标和高程异常ζ值,用数值拟合法,拟合出测区似大地水准面,再内插出待求点的高程异常值ζ,从而求出待求点的正常高。
影响GPS定位技术测量高程精度的因素及对策
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6. 5
D27
- 2. 463
- 2. 454
0. 9
检验点
D29
- 2. 554
- 2. 616
6. 2
D32
- 2. 773
- 2. 777
0. 4
ξ( x ) = a0 + a1 x + a2 x2 + …+ an x n
(1)
在已知点处的残差 Ri =ξ( xi ) - ξi 平方和为最小的条件解 出 ai ,即可按式 (1) 求出任一点的高程异常值 。
GPS 高程的精度评定 。为了能客观地评定 GPS 高程异常计
算的精度 ,在布设几何水准联测点时 ,应适当多联测几个 GPS 点 ,
格确定是十分困难的 ,因此 ,用一种数学函数去拟合测区中给定
的高程异常点 ,其模型误差是不可避免的 。选取模型误差较小的
拟合方程来描述其高程异常分布是一种相对合理的方法 。
设点的高程异常 ξ与 xi (或 yi 或拟合坐标) 存在函数关系 ( i = 0 ,1 ,2 , …, n) ,可以用 n 次多项式表示 :
丰富的形式和情感 。园林设计中常用线形有 :水平横线 、竖直垂 线 、斜直线 、C 曲线 、S 曲线 、涡线 。不同的线姿赋予了线不同的性 格 ,例如垂线有上升 、严肃 、端正之感觉 ;水平线有稳定 、静止感 ; 斜线有动势 、不安定感 ;折线介入动静之间 ;粗线有强壮 、坚实感 ; 细线有迁弱之感 ;左上抛物线有流动的速度感 ;左下的圆周弧线 饱满完美 ;右上双曲线有对称美 、流动感 ; 中椭圆曲线有短轴受 压 、长轴离心之感 ; 右下波线有节奏感 ; 自由曲线彰显奔放个性 等 。面其实是点或线围合起来的一个区域 ,面根据形状可以分 为 :几何直线形 、自由直线形 、几何曲线形 、自由曲线形 。园林设 计中面的运用普遍 ,例如在绿地中植物根据种类不同形成不同的 面 ,植物根据其色彩偏向不同形成不同的色面 ,面还常运用到绿 地草坪 、绿墙 、林道铺装等 。
GPS拟合高程的精度分析及应用.

———科协论坛·2009年第8期(下———1前言随着GPS 理论、技术及数据处理软件的不断发展,因其具有"高精度、高效益、高可靠性、高自动化"的优势,在平面控制测量中得到了广泛的应用,高程测量技术由于受计算软件、高程拟合方法、误差来源及外界影响因素制约而具有不确定性,一直未形成定论。
与此同时,经生产实践表明采用合适的GPS 拟合方法,在一定条件下可以达到满意的效果。
2GPS 高程拟合的原理2.1大地高与正常高之间的关系GPS 测量获得的是点在WGS-84坐标系中的大地高,我国采用的高程系统是基于似大地水准面的正常高系统。
大地高是由地面点沿通过该点的椭球面法线到参考椭球面的距离,工程测量中要求的正常高是沿垂线到似大地水准面的高度,这两种基准面是不一致的,它们之间的差距称为高程异常,因此,如何求取高精度的高程异常,如何选取合适的高程拟合模型成为GPS 拟合高程代替传统水准测量的关键。
如果网中有部分GPS 点是水准联测的,这些点的正常高是已知的,即可通过大地高与正常高之间的关系Hr=H84-ξ,求得这些点的高程异常,其中ξ表示似大地水准面至椭球面间的高差,叫做高程异常,GPS 高程拟合就是利用几何方法,由已知点的Hr 、H84在一定的数学模型和统计标准下求出未知点的高程异常值ξ,从而求得各GPS 点的正常高Hr 值。
2.2GPS 高程拟合的方法目前,国内外用于GPS 水准计算的各种方法主要有:绘等值线图法;解析内插法(包括曲线内插法、样条函数法和Akima 法;曲面拟和法(包括平面拟合法、多项式曲面拟合法、多面函数拟合法、曲面样条拟合法、非参数回归曲面拟和法和移动曲面法等。
下面将GPS 常用的拟合方法进行分析探讨(1绘等值线图法。
其原理是:设在某一测区,有m 个GPS 点,用几何水准联测其中n 个点的正常高(联测水准的点称为已知点,根据GPS 观测获得的点的大地高,可以求出n 个已知点的高程异常。
GPS高程拟合方法及精度分析
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GPS高程拟合方法及精度分析引言全球定位系统(GPS)是一种通过卫星信号来确定位置的技术,在许多应用中被广泛使用。
高程测量是GPS技术的一个重要应用领域之一。
随着GPS技术的不断发展,高程测量的精度和分辨率得到了显著的改进。
由于地球表面的复杂性,GPS高程测量仍然存在一些挑战,如大气延迟、地形遮挡和信号多径等问题。
研究GPS高程拟合方法及其精度分析具有重要的理论和实际意义。
本文将从GPS高程拟合方法和精度分析两个方面进行探讨,旨在为GPS高程测量提供更加可靠和精确的解决方案。
一、GPS高程拟合方法1. 静态测量与动态测量在实际的高程测量应用中,常用的GPS测量方式可以分为静态测量和动态测量两种。
静态测量是指在接收机固定不动的情况下进行GPS观测,通常适用于测量精度要求较高的情况,如大地水准面的建立和更新、基准点的测量等。
动态测量是指接收机和天线在移动状态下进行GPS观测,通常适用于地形测绘、航空航海、车载导航等应用。
2. RTK测量实时运动学(RTK)测量是一种高精度的GPS动态测量方法,通过使用参考站的观测数据来实现对流动接收机位置的实时校正,从而获得厘米级甚至毫米级的高程测量精度。
RTK测量在地理勘测、地质灾害监测和大规模工程测量中有着广泛的应用。
3. 差分测量差分测量是一种通过比较基准站和流动接收机之间的GPS观测数据来消除掉由于大气延迟、钟差等误差,从而提高高程测量精度的方法。
差分测量通常分为实时差分和后续差分两种方式,实时差分可以在测量过程中实时进行误差修正,后续差分则是在测量后对数据进行后处理,以获得更高精度的测量结果。
4. 高程拟合模型在GPS高程测量中,通常采用的拟合模型有椭球模型、大地水准面模型和基于大地水准面的高程格网模型等。
椭球模型是一种简化的高程测量模型,通过采用地球椭球体作为参考椭球来进行高程测量;大地水准面模型是一种更加真实的高程测量模型,考虑了地球的地形和引力畸变情况;基于大地水准面的高程格网模型是一种全球高程模型,通过采用离散的高程测量点来构建全球高程模型。
GPS高程拟合方法及精度分析
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GPS高程拟合方法及精度分析引言全球定位系统(GPS)是一种用于确定地球上任意地点位置的卫星导航系统。
GPS的精度在水平方向上通常很高,但在垂直方向上却存在一定的误差。
为了提高GPS测量的垂直精度,许多高程拟合方法被提出并不断完善。
本文将介绍GPS高程拟合方法,并对其精度进行分析。
GPS高程测量方法GPS高程测量的基本原理是通过测量卫星信号的传播时间来计算卫星和接收器之间的距离,进而确定接收器的位置。
在水平方向上,GPS使用三维距离测量技术,包括伪距测量和载波相位测量。
在伪距测量中,接收器通过测量卫星信号的传播时间来计算距离,但由于信号传播路径不确定,会导致一定的误差。
载波相位测量则通过测量信号的相位变化来计算距离,具有更高的精度,但也更加复杂和昂贵。
在垂直方向上,GPS高程测量通常使用大气压力传感器或者测量GPS信号的伪距来计算高程。
大气压力传感器可以测量大气压力变化来确定高程,但受到天气和环境条件的影响较大。
目前更多的是通过GPS信号的伪距测量来计算高程。
为了提高GPS高程测量的精度,研究者们提出了许多高程拟合方法。
其中比较常见的方法包括差分GPS、多路径效应消除、大气延迟校正和高精度的GPS接收机等。
差分GPS是一种通过在参考站和移动站之间进行距离测量,然后对移动站进行补偿来消除误差的方法。
这种方法可以提高GPS测量的精度,但需要在参考站和移动站之间连线,并且参考站与移动站必须有一定的距离。
多路径效应是指卫星信号在传播过程中受到地面或建筑物的反射,导致接收器接收到多个信号,从而产生误差。
为了消除多路径效应,研究者们尝试使用多天线组合、信号滤波和地面导航站来减少这种影响。
大气延迟是指GPS信号在穿过大气层时会受到大气折射的影响,从而产生误差。
为了校正大气延迟,研究者们尝试使用大气压力传感器、水汽传感器和气象数据来对GPS信号进行校正。
高精度的GPS接收机可以通过增加天线的数量、提高接收灵敏度和增加通道数目来提高测量的精度。
GPS拟合高程精度分析
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GPS拟合高程精度分析摘要主要介绍了GPS高程拟合的方法、原理,并通过实例说明GPS高程代替四等水准的可行性。
关键词高程拟合高程异常大地高正常高前言20世纪末以来,随着美国GPS政策的变化以及GPS理论技术的进一步发展,GPS以其高精度、高效率、实时性应用在社会经济生活的各个领域;在测绘行业中GPS测量已广泛应用于平面控制测量,但在高程控制测量方面的应用相对较少,本文主要通过实例评定GPS拟合高程的相关内容。
一、高程系统的相互关系高程系统指的是与确定高程有关的参考面及以其为基础的高程定义[2]。
目前常用的高程系统包括大地高、正高、正常高系统等,其中在一般的工程测量中主要使用正常高系统[2]。
由图1可知,大地高、正常高、正高的关系表示如下: (1) (2) (3)其中,为重力异常,为大地水准面差距。
在高山区重力异常值较大,两基准面之间的高程差,最大可达2米,在平原地区仅为数厘米或数毫米,而在海洋面上两者重合[2]。
二、GPS高程拟合的方法目前,国内外用于GPS水准高程计算的各种方法主要有:绘制等值线法;解析内插法(包括曲线内插法、样条函数法和Akima法);曲面拟合法(包括平面拟合法、多项式曲面拟合法、多面函数拟合法、曲面样条拟合法,非参数回归曲面拟合法和移动曲面法)等[5]。
下面主要介绍多项式曲面拟合的方法。
设点的与平面坐标(或大地坐标或或),有以下关系:………………………………(3.8)或…………………………(3.9)其中为中的趋势值,为误差、、、,,设(3.10)写成矩阵形式有:…………………………………(3.11)其中:,,,对于每一个已知点,均可以列出上式方程,在条件下,可求解系数阵:…………………………(3.12)再由已知高程异常的权阵情况下,式(3.12)可改写为:…………………………(3.13)系数求出后,再按式(3.11)求出待求点的,从而求出。
三、GPS高程精度评定GPS水准代替四等以下水准测量在实际工作中已经得到广泛应用,为了能客观地评定GPS水准拟合的精度,在布设几何水准联测点时,适当多联测几个GPS 点,其点位也应均匀地分布全网,以作外部检核用[1][3]。
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谈影响GPS高程拟合高程精度的因素摘要:gps 定位技术以其精度高,全天候.成本低,效率高等特点被广泛应用于测绘及其它领域。
目前在局部地区应用gps 测定的大地高精度进过高程拟合,已可以代替水准测量,将高程拟合成果直接应用到实际测量工作中,为各项工程节约大量时间和人力物力。
但在一些实际工作中gps拟合高程代替水准高程又经常出现一些问题。
本文将对gps解算原理经行简单介绍,重点对实际工作影响gps高程拟合高程精度的因素经行分析。
关键词:gps高程拟合高程;精度
abstract: gps technology to its high accuracy, all-weather. cost is low, the efficiency high characteristic is widely used in surveying and mapping and other fields. at present in the local area in the application of the earth were high precision gps in elevation fitting, already can take the place of the standard measurement elevation to synthetic fruit applied to practical measurement, for all the engineering save large amount of time and manpower. but in some practical work gps fitting elevation instead of standard and often have problems elevation. this paper simulates the principle of gps simple line introduces the influence to the practical work gps elevation fitting accuracy of elevation the line factor analysis.
keywords: gps elevation fitting elevation; precision
中图分类号:p228.4 文献标识码:a 文章编号:
一、什么是gps及工作原理
1、gps基本概念及gps定位系统的组成
gps全球定位系统(globa positioning system-gps)是美国从上世纪70年代开始研制的新一代卫星导航与定位系统,于1994年全面建成。
该系统利用导航卫星进行测时和测距,具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力。
它已成为当今世界上最实用,也是应用最广泛的全球精密导航、指挥和调度系统。
gps系统主要包括有三大组成部分:即空间星座部分、地面监控部分和用户设备部分。
2、gps定位原理
gps系统采用高轨测距体制,以观测站至gps卫星之间的距离作为基本观测量。
为了获得距离观测量,主要采用两种方法:一是测量gps卫星发射的测距码信号到达用户接收机的传播时间,即伪距测量;一是测量具有载波多普勒频移的gps卫星载波信号与接收机产生的参考载波信号之间的相位差,即载波相位测量。
采用伪距观测量定位速度最快,而采用载波相位观测量定位精度最高。
通过对4颗或4颗以上的卫星同时进行伪距或相位的测量即可推算出接收机的三维位置。
3、gps高程拟合的理论基础
gps测量是在wgs-84地心坐标系中进行的,所提供的高程为相对于wgs-84椭球的大地高h。
它是一个几何量,在我国没有物理上的意义,除了个别特殊用途外,要把gps大地高转换为我国使用的正常高h正常高或在实际工程中应用的正高h正高,即海拔高。
进行gps高程转换要考虑wgs-84椭球和本地参考椭球的差异以及大地水准面和似大地水准面相对本地参考椭球的高差,即大地水准面高n和高程异常。
wgs-84椭球和本地参考椭球可用数学公式表达,它们之间的差异可用坐标变换的方法解决。
但大地水准面是与静止海水面相重合的一个重力场等位面,与地球内部质量分布有关。
正高由于和正常高的求法相似在此不做讨论,具体使用时可由正常高的求法类推而出。
二、影响gps高程拟合高程精度的因素
影响gps高程拟合高程精度的因素很多,包括仪器,自然环境,人为误差,测区范围及控制点分布情况和精度等。
2.1仪器方面的影响:各种品牌各型号的gps接受机其精度不一样,根据测区情况,精度要求选择相适应的gps接受机及相应解算软件。
gps接受机及相应解算软件的设置对精度影响很大,应按规范要求严格设置。
2.2自然环境:
(1)多路径效应的制约因素,所谓多路径效应是指测站附近反射物反射或干扰来自卫星的信号与卫星直接发射的信号同时被接收
机接受,这两种信号产生相互影响,使其观测值偏离其真值,产生
多路径误差。
多路径效应的影响分为直接的和间接的,并能对高程产生分米级影响。
(2)电离层延迟对高程测量的影响,电离层对gps测量的影响主要有:电离层群延(绝对测距误差);电离层载波相位超前(相对测距误差);电离层多普勒频移(距速误差);振幅闪烁信号衰减;磁暴、太阳耀斑等,这些电离层的变化都会延迟gps信号的传播路线。
从而影响gps的高程测量的精度。
(3)星历和参考坐标对高程的制约,卫星的星历是描述卫星运行轨道的信息,精确的轨道信息是gps定位的基础。
另外,为测定某点的高程就必须获得该地区的一个理想的用wgs一84参考位置。
卫星星历质量的好坏及用wgs一84参考位置确定精度等将直接影响gps的高程测量,可能会产生几个ppm的影响。
(4)潮汐对gps高程测量的影响,潮汐现象(包括陆地潮汐和海洋潮汐)对gps高程测量也能产生很大的影响,特别是当基线超过100km的情况下,其影响可达到厘米级。
(5)重力场gps高程测量的影响
地面点的重力值不仅随纬度和高度而变,也受测点周围及地下物质分布的影响,如果测区范围比较大或地形起伏较大。
其测区内各控制点重力值也会有较大差异,对gps测量高程的影响也很大。
2.3人为因素对高程测量的影响
(1)天线高是一个明显的误差来源。
外业要求必须对天线高认真量取并进行严格检查。
其因天线高量取出现的粗差在解算时不易发
现,将直接造成控制成果不合格。
(2)数据接受是否合格,接受卫星颗数及卫星分布情况。
控制点选择应注意其周边环境:如仰角情况是否满足要求,周围是否有干扰源。
(3)解算人员的素质也会对成果造成一定影响,解算参数的设置,控制点的选择,数据的处理是否合理,直接影响最终成果精度。
4、测区范围及控制点分布情况和精度对高程测量的影响
在实际工作中的测区范围及形状等各不相同,所需高程控制点个数及分布的要求各不相同,控制点个数及分布情况直接影响大地水准面模型构造的好坏将直接影响最终成果精度。
高程控制点的起算精度直接决定最终成果精度。
三、在实际工作中如何提高拟合计算精度
3.1在选择待测点位时应注意以下几点:
(1)点位视野开阔,向上15°,视角范围内应尽量避免有障碍物。
(2)尽量远离大功率无线电发射源,间距应不小于400 m,远离高压输电线路,间距应不小于200 m。
(3)远离具有强烈干扰卫星信号接收的物体,并尽量避开大面积的水域。
(4)在选择待测点位时应考虑整体网型及平均边长能否满足规
范要求。
(5)根据不同测区,选用合适的拟合模型。
对高差大于100m的测区,一般要加地形改正。
(6)对含有不同趋势地区的大测区,可采取分区计算的办法。
3.2已知点的位置对gps水准高程拟合的精度影响很大。
待定点精度在很大程度上取决于已知点的分布状况。
当已知点均匀分布于整个测区时,待定点精度最高。
在进行gps水准高程拟合时一定要使已知点均匀分布于整个测区,并且有一定的代表性,宁可已知点数少也不能因凑数而使已知点分布不均匀,更不能使已知点全部分布在测区的一端。
gps高程拟合的精度与已知联测水准点的精度有关。
当已知点的精度降低时,待定点精度明显降低,要得到较高精度的gps拟合高程就要保证已知水准点的精度。
提高gps网的起算点坐标的精度。
采用高精度起算点可以提高最终成果精度。
3.3 观测时应根据工程要求选用相应的gps接收机,应选择最佳的观测时间观测,严格按照规范要求进行观测。
3.4解算人员严格按照规范要求进行解算,根据项目要求及规范规定,是否需要进行重力改正和地形改正等。
参考文献
[1] .刘大杰,施一民.全球定位系统(gps)的原理与数据处理. 同济大学出版社
[2] .乔仰文,辛久志,王晓辉.gps 高程拟合的几种常用方法.东北测绘1999 年第2 期
[3] .成伟.gps 高程拟合的若干问题研究 .地矿测绘2003,19
[4] .李振洪,吴云孙.gps 高程拟合系统的研究武汉测绘科技大学学报1999 年第24 卷第4 期
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