GPS拟合高程模型理论与应用研究

【摘要】：采用GPS测量技术,人们能够快速准确地获得地面上点位10-6至10-9量级的平面位置精度,但高程精度由于影响因素太多,其潜力还没有充分发掘出来。随着多卫星导航定位系统的不断建设和改进,接收机性能的提高,数据处理软件的完善,其应用领域也更加普及和深化,提高GPS高程的精度就彰显重要。 GPS测量能获得点的WGS-84椭球上的大地高,而我国采用的是正常高。这就涉及到大地高向正常高的转换,而要获得GPS点的正常高程,目前一般是用拟合的方法,即将高程异常值ξ近似地看作是一定范围内各点坐标的曲面函数,认为高程异常在此范围内变化平缓,根据己联测水准高程的GPS点和大地高,求出其高程异常值ξ,以此函数作为拟合系数来计算其他GPS点的高程异常和正常高。 本论文着重阐述GPS高程测量原理和高程异常值ξ的求解方法,并采用Visual Basic (VB)为语言平台,调用Matrix VB组件,引入Matlab部分计算功能,开发出快速、简单的可视化GPS高程拟合系统。对相关实例数据采用多种拟合方法(多项式曲线拟合法、三次样条曲线拟合法、平面拟合法、多项式曲面拟合法)进行拟合,通过对处理结果的分析研究,给出了不同地形条件下不同拟合模型的精度评价。结果分析表明：对于带状地形,三次样条曲线拟合模型的效果要好于多项式曲面拟合；对于面状区域,多项式曲面拟合精度高于平面拟合精度；在平缓地区或高程异常起伏变化不大的地区,选用合适的高程拟合模型对GPS高程进行处理,其高程精度能达到四等水准测量精度要求。