运用GPS拟合高程精化区域似大地水准面

运用GPS拟合高程精化区域似大地水准面

摘要：本文通过工作实例，阐明了GPS高程+水准高程拟合法在似大地水准面精化中的应用，通过GPS高程重合点的拟合，建立局部似大地水准面模型，同时指出增加GPS水准数据为似大地水准面精化提供了基础保证。

关键词：似大地水准面精化，高程拟合，高程异常

1引言

高精度似大地水准面的建立，不仅可以建立与地方大地测量坐标相一致的精确的大地平面控制网，而且可以快速地获取地面点的高程，极大地改善传统高程测量作业模式，取代城市四等乃至三等水准测量，使费用高、难度大、周期长的传统水准测量工作量减少到最低程度，满足目前数字基础地理信息采集的迫切需要，应用于大地数据库的建立、4D产品开发等方面，具有特别重要的科学意义。

本文就应用水准联测GPS点建立似大地水准面及通过增加GPS水准联测精化似大地水准面，继而为GPS-RTK快速测定待测点高程提供依据。

2 GPS高程的测定方法

由于采用GPS观测所得到的是大地高，为了确定出正高或正常高，需要有大地水准差距或高程异常数据。获取大地水准面差距或高程异常的方法如下：从高程异常图或大地水准面差距图分别查出各点的高程异常值ξ或大地水准面差距，然后分别采用下面两式可计算出正常高H和正高

正常高：H=H-ξ ①

正高：H=H-g ②

由于似大地水准面和大地水准面之间的差异很小，在小范围内g与ξ差异更小，在实际应用中一般不可区分正高与正常高。

3似大地水准面的测定

用GPS按D、E级精度测定部分等级水准点在WGS-84坐标系中的三维坐标，特别是水准点的大地高，与水准点的正高比较，就得到了GPS点的高程异常，再以内插的方法就可以求得测区任意一点的高程异常，若该点具有GPS 大地高成果，则此的正常高也就得到了，这样就建立了似大地水准面模型。因此

在RTK中，地面点的的平面精度可以达到±（2mm+10ppm×D），而高程精度只能达到±（5mm+20ppm×D），往往不能满足要求。若通过似大地水准面模型高程内插，这样可以省去高程计算的麻烦，直接得到高精度的高程成果，且可以节省时间。

4工程实例

实验数据来源于北方某市城区D级GPS控制网，此控制网控制面积约310km2，共布设了45个GPS控制点，高程方面全部实测了四等水准，同时应用GPS+水准高程拟合法精化似大地水准面可能性做一分析。

采用一定数量、不同位置的GPS点与水准重合点，对控制网(见图1)的似大地水准面精化进行了几种方案的实施

方案一：选用1、3、5、6、9、10、11、2号点；

方案二：选用1、4、7、10、11、5号点；

方案三：选用全部11点。

在测区内均匀选取30个D级控制点，假设未联测四等水准，采用GPS拟合高程，选用三种方案进行高程拟合，对选取的D级控制点拟合成果与水准高程比较，求出高程异常的较差。依据平差结果，统计如表1。

从表1可看出：(1)方案3精度最好，即有数量足够多的GPS+水准重合点，且联测点均匀分布，构成的几何图形强度较强，精度可靠。(2)联测的点数不够或分布不够均匀，求取的结果精度较差。

5结论

(1)联测几何水准点的点位，应均匀分布于测区，且能构成较强的几何图形，图形应包围整个测区。

(2) 随着区域范围内不断进行GPS和水准测量，其重合点的数量有所增加，将这些数据录入到计算系统中，则可对似大地水准面进行修改，填补局部区域的空白，纠正部分点的粗差，提高联测点的数量，密度和精度。使似大地水准

面模型得到精化，可进一步推动GPS-RTK的快速作业。

注：文章内的图表及公式请到PDF格式下查看