GPS水准模型及其应用研究
|
摘要
目前国内外应用GPS定位技术建立各类控制网时,仅解决了平面坐标,高程方面除平原地区采用拟和方法可以得到满意结果外,其余地区高程仍多沿用常规的几何水准测量方法来测定。因此如何有效利用GPS测量的高程信息把大地高转换成正常高,直接为测绘生产服务,实现GPS观测时能同时获得实用的三维坐标,是一个非常实际而又有意义的课题。
针对目前的研究现状和存在问题,首先将稳健估计技术引入到了粗差剔除中,从而有效地解决了粗差给测量结果带来的不良影响,提高了成果的可靠性和精确性。然后从几何模型解析逼近的角度出发,重点讨论了解析内插法和数学曲面拟合法,并结合具体实例,进行综合比较、分析和研究,给出了不同拟合模型的精度评价,并提出了具体的结论和建议。最后利用Matlab编程语言实现了数据处理的自动化。
International and domestic multifarious control nets in use of GPS's positioning techniques are only to solve the horizontal coordinates, but the height still follow to use the geometric leveling. Therefore how to make effectively use of the geodetic height's information of the observation of GPS to get the normal height is becoming important issue. In order to serve surveying and realizing acquirement of three dimensions coordinates in use of GPS is a very actual and meaningful topic.
According to current study and existent problem, robust estimation is introduced into detection of outliers firstly. It has effectively solved the problem that gross error brings about negative effect in measurement and enhanced the credibility and the precision of the result. Secondly, the article mainly discusses the method of analytics and the method of mathematics by the geometric model analysis. According to synthetical comparison and analysis, the article combining theory with practice expresses the accurate evaluation of different fit pattern, and then produces concrete conclusion and proposal. At last, automatic data processing is carried out making use of the Matlab language.
针对目前的研究现状和存在问题,首先将稳健估计技术引入到了粗差剔除中,从而有效地解决了粗差给测量结果带来的不良影响,提高了成果的可靠性和精确性。然后从几何模型解析逼近的角度出发,重点讨论了解析内插法和数学曲面拟合法,并结合具体实例,进行综合比较、分析和研究,给出了不同拟合模型的精度评价,并提出了具体的结论和建议。最后利用Matlab编程语言实现了数据处理的自动化。
International and domestic multifarious control nets in use of GPS's positioning techniques are only to solve the horizontal coordinates, but the height still follow to use the geometric leveling. Therefore how to make effectively use of the geodetic height's information of the observation of GPS to get the normal height is becoming important issue. In order to serve surveying and realizing acquirement of three dimensions coordinates in use of GPS is a very actual and meaningful topic.
According to current study and existent problem, robust estimation is introduced into detection of outliers firstly. It has effectively solved the problem that gross error brings about negative effect in measurement and enhanced the credibility and the precision of the result. Secondly, the article mainly discusses the method of analytics and the method of mathematics by the geometric model analysis. According to synthetical comparison and analysis, the article combining theory with practice expresses the accurate evaluation of different fit pattern, and then produces concrete conclusion and proposal. At last, automatic data processing is carried out making use of the Matlab language.
引文
[1]孔祥元,郭际明,刘宗泉.大地测量学基础[M].武汉:武汉大学出版社,2001
[2]徐绍铨,张华海,杨志强,王泽民.GPS 测量原理及应用[M]. 武汉:武汉大学出版社,2002
[3]覃锋.GPS 高程应用的关键在于精化大地水准面[J].测绘与空间地理信息,2006(2)
[4]李征航,黄劲松.GPS 测量原理与数据处理[M]. 武汉:武汉大学出版社,2005
[5]邸国辉,姜卫平.GPS 水准及其在测绘工程中的应用[J].地理空间信息,2006(2)
[6]裴亮,何孝莹,高荣贵,乔仰文.GPS 高程转换的拟合方法及其实现[J].矿山测量, 2003(6)
[7]杨永平,冯立清,兰孝奇.神经网络法在 GPS 高程拟合中的应用[J].三晋测绘, 2004(1)
[8]朱紫阳,施一民,黄占邦.以 GPS 水准点作为起闭点的三角高程导线闭合差限差之 讨论[J] 测绘通报,2006(6)
[9]陶本藻.GPS 测高原理及其算法[J].地矿测绘,1998(1)
[10]赵超英,刘雷.GPS 水准拟合优化法探讨[J].工程勘察,2006(2)
[11]沙月进.最小二乘配置法在 GPS 高程拟合中的应用[J].测绘信息与工程,2000(3)
[12]刘大杰,陶本藻.实用测量数据处理方法[M].北京:测绘出版社,2000
[13]杨凤芸,张旭东.采用抗差推估法剔除 GPS 高程数据粗差[J].测绘通报 2005(10)
[14]张勤,王利.GPS 高程拟合中的稳健估计[J].城市勘测,2000(4)
[15]徐绍铨,李征航.GPS 高程[M]. 武汉:武汉测绘科技大学地测院,1995
[16]聂桂根,万剑华. Akima 插值法在测量中的应用[J].测绘通报,2000(10)
[17]刘红新,岳东杰,唐 华. GPS 高程转换系统的研究及其应用[J].北京测绘,2005,28(1)
[18]谢劭峰.GPS 高程转换初探[J].地矿测绘 2005, 21(4)
[19]刘谊,汪民主,汪金花.GPS 高程二次曲面拟合及其程序[J].矿山测量,2004(2)
[20]金雪汉,尹长林.GPS 高程转换中的函数模型逼近研究[J].长沙电力学院学报(自然科学版),2005(2)
[21]金时华.多面函数拟合法转换 GPS 高程[J].测绘与空间地理信息,2005(6)
[22]周光文,黄筱蓉.一种改进的多面函数法[J].测绘通报,1996(6)
[23]陶本藻.GPS 水准似大地水准面拟合和正高计算[J] 测绘通报,1992(4)
[24]聂桂根,祝永刚,徐绍铨.改进的移动插值法及应用[J].测绘通报,1998(10)
[25]李志林,朱庆,数字高程模型[M]. 武汉:武汉测绘科技大学出版社,2000
[26]冯林刚,杨润甫,李 胜.基于 EGM96 的 GPS 高程转换方法[J].测绘通报,2006(3)
[27]边少锋,柴洪州,金际航.大地坐标系与大地基准[M].北京:国防工业出版社,2005
[28]万芳琦.GPS 测量中的误差分析[J].江西测绘 2006(2)
[29]匡翠林.高精度 GPS 水准算法研究及其应用:[硕士论文].中南大学,2004 年 4月
[30]误差理论与测量平差基础[M].武汉:武汉大学出版社,2003
[31]陆艳华.GPS 高程拟合方法研究[J].矿山测量,2004(6)
[32]谢劭峰,王新桥.Matlab 在 GPS 高程转换中的应用[J].测绘与空间地理信息,2005(6)
[33]高伟,徐绍铨.GPS 高程分区拟合转换正常高的研究[J].武汉大学学报(信息科学版),2004(10)
[34]工程测量规范 GB 50026-93[M]. 北京:中国计划出版社 2005
[35]肖学年,姬恒炼,葛志成,董鸿.国家一,二等水准测量技术标准修订若干技术问题的研究工程勘察[J],2006(6)
[36]求是科技.Matlab7.0 从入门到精通[M]. 北京:人民邮电出版社,2006
[37]谭浩强.C 程序设计(第二版)[M]. 北京:清华大学出版社,2000
[38]王剑,张书毕,史先领,范洪东.MATLAB 工具箱在测绘数据处理中的应用[J]. 四川测绘,2006 29(1)
[39]聂桂根.MATLAB 在测量数据处理中的应用[J].测绘通报,2001(2)
[40]Gerald Recktenwald 著.伍卫国,万群,张辉(译).数值分析和 MATLAB 实现与应用,北京:机械出版社 2005
[41]施妙根,顾丽珍.科学和工程计算基础[M]. 北京:清华大学出版社,2004
[42]Feather stone W.E. Absolute and relative testing of gravimetric geoid models using Global Positioning System and orthometric height data. Computers&Geosciences,2001 (27)
[43] NGS. Guidelines for Geodetic Network Surveying Using GPS. DRAFT 4,2000
[44]Ahmed S. A tool for an adjustment of combined GPS/levelling/geoid networks. IAG 2001.
[45] Kuroishi Y, Ando H, Fukuda Y .A new hybrid geoid model for Japan. GSIGE02000. Journal of Geodesy. 2002(76): 428-436.
[46]The National Height Modernization Study was prepared for the National Geodetic Survey by Dewberry&Davis and Psomas&Associates in June.1998.
[47]Hu J G, Cheng Y Y, Ding J X, et al. The establishment and the precision analysis of Chinese High Precision Vertical continent-Ocean Movement Monitoring Network. Asia-Pacific space geodynamics program, Shang hai. 14-19 May, 2001 (ASPG 2001)
[48]Omang OCD, Forsberg R. The northern European geoid: a case study on long-wavelength geoid errors. Journal of Geodesy, 2002(76):369-380.
[49]Yang YX. Robust estimation of geodetic datum transformation.Journal of Geodesy.1999(73)
[50]http://www.eece.maine.edu/
[51]National Imagery and Mapping Agency,World Geodetic System 1984—Its Definition and Relationships with Local Geodetic Systems,Department of Defense,USA,2000
[2]徐绍铨,张华海,杨志强,王泽民.GPS 测量原理及应用[M]. 武汉:武汉大学出版社,2002
[3]覃锋.GPS 高程应用的关键在于精化大地水准面[J].测绘与空间地理信息,2006(2)
[4]李征航,黄劲松.GPS 测量原理与数据处理[M]. 武汉:武汉大学出版社,2005
[5]邸国辉,姜卫平.GPS 水准及其在测绘工程中的应用[J].地理空间信息,2006(2)
[6]裴亮,何孝莹,高荣贵,乔仰文.GPS 高程转换的拟合方法及其实现[J].矿山测量, 2003(6)
[7]杨永平,冯立清,兰孝奇.神经网络法在 GPS 高程拟合中的应用[J].三晋测绘, 2004(1)
[8]朱紫阳,施一民,黄占邦.以 GPS 水准点作为起闭点的三角高程导线闭合差限差之 讨论[J] 测绘通报,2006(6)
[9]陶本藻.GPS 测高原理及其算法[J].地矿测绘,1998(1)
[10]赵超英,刘雷.GPS 水准拟合优化法探讨[J].工程勘察,2006(2)
[11]沙月进.最小二乘配置法在 GPS 高程拟合中的应用[J].测绘信息与工程,2000(3)
[12]刘大杰,陶本藻.实用测量数据处理方法[M].北京:测绘出版社,2000
[13]杨凤芸,张旭东.采用抗差推估法剔除 GPS 高程数据粗差[J].测绘通报 2005(10)
[14]张勤,王利.GPS 高程拟合中的稳健估计[J].城市勘测,2000(4)
[15]徐绍铨,李征航.GPS 高程[M]. 武汉:武汉测绘科技大学地测院,1995
[16]聂桂根,万剑华. Akima 插值法在测量中的应用[J].测绘通报,2000(10)
[17]刘红新,岳东杰,唐 华. GPS 高程转换系统的研究及其应用[J].北京测绘,2005,28(1)
[18]谢劭峰.GPS 高程转换初探[J].地矿测绘 2005, 21(4)
[19]刘谊,汪民主,汪金花.GPS 高程二次曲面拟合及其程序[J].矿山测量,2004(2)
[20]金雪汉,尹长林.GPS 高程转换中的函数模型逼近研究[J].长沙电力学院学报(自然科学版),2005(2)
[21]金时华.多面函数拟合法转换 GPS 高程[J].测绘与空间地理信息,2005(6)
[22]周光文,黄筱蓉.一种改进的多面函数法[J].测绘通报,1996(6)
[23]陶本藻.GPS 水准似大地水准面拟合和正高计算[J] 测绘通报,1992(4)
[24]聂桂根,祝永刚,徐绍铨.改进的移动插值法及应用[J].测绘通报,1998(10)
[25]李志林,朱庆,数字高程模型[M]. 武汉:武汉测绘科技大学出版社,2000
[26]冯林刚,杨润甫,李 胜.基于 EGM96 的 GPS 高程转换方法[J].测绘通报,2006(3)
[27]边少锋,柴洪州,金际航.大地坐标系与大地基准[M].北京:国防工业出版社,2005
[28]万芳琦.GPS 测量中的误差分析[J].江西测绘 2006(2)
[29]匡翠林.高精度 GPS 水准算法研究及其应用:[硕士论文].中南大学,2004 年 4月
[30]误差理论与测量平差基础[M].武汉:武汉大学出版社,2003
[31]陆艳华.GPS 高程拟合方法研究[J].矿山测量,2004(6)
[32]谢劭峰,王新桥.Matlab 在 GPS 高程转换中的应用[J].测绘与空间地理信息,2005(6)
[33]高伟,徐绍铨.GPS 高程分区拟合转换正常高的研究[J].武汉大学学报(信息科学版),2004(10)
[34]工程测量规范 GB 50026-93[M]. 北京:中国计划出版社 2005
[35]肖学年,姬恒炼,葛志成,董鸿.国家一,二等水准测量技术标准修订若干技术问题的研究工程勘察[J],2006(6)
[36]求是科技.Matlab7.0 从入门到精通[M]. 北京:人民邮电出版社,2006
[37]谭浩强.C 程序设计(第二版)[M]. 北京:清华大学出版社,2000
[38]王剑,张书毕,史先领,范洪东.MATLAB 工具箱在测绘数据处理中的应用[J]. 四川测绘,2006 29(1)
[39]聂桂根.MATLAB 在测量数据处理中的应用[J].测绘通报,2001(2)
[40]Gerald Recktenwald 著.伍卫国,万群,张辉(译).数值分析和 MATLAB 实现与应用,北京:机械出版社 2005
[41]施妙根,顾丽珍.科学和工程计算基础[M]. 北京:清华大学出版社,2004
[42]Feather stone W.E. Absolute and relative testing of gravimetric geoid models using Global Positioning System and orthometric height data. Computers&Geosciences,2001 (27)
[43] NGS. Guidelines for Geodetic Network Surveying Using GPS. DRAFT 4,2000
[44]Ahmed S. A tool for an adjustment of combined GPS/levelling/geoid networks. IAG 2001.
[45] Kuroishi Y, Ando H, Fukuda Y .A new hybrid geoid model for Japan. GSIGE02000. Journal of Geodesy. 2002(76): 428-436.
[46]The National Height Modernization Study was prepared for the National Geodetic Survey by Dewberry&Davis and Psomas&Associates in June.1998.
[47]Hu J G, Cheng Y Y, Ding J X, et al. The establishment and the precision analysis of Chinese High Precision Vertical continent-Ocean Movement Monitoring Network. Asia-Pacific space geodynamics program, Shang hai. 14-19 May, 2001 (ASPG 2001)
[48]Omang OCD, Forsberg R. The northern European geoid: a case study on long-wavelength geoid errors. Journal of Geodesy, 2002(76):369-380.
[49]Yang YX. Robust estimation of geodetic datum transformation.Journal of Geodesy.1999(73)
[50]http://www.eece.maine.edu/
[51]National Imagery and Mapping Agency,World Geodetic System 1984—Its Definition and Relationships with Local Geodetic Systems,Department of Defense,USA,2000