区域GPS高程拟合方法及实验对比分析.pdf

【区域GPS高程拟合方法及实验对比分析】 在GPS测量技术中，GPS提供的高程数据基于大地高系统，而我国普遍使用的是正常高系统，两者之间的转换需要通过高程异常来实现。高程异常是参考椭球面与似大地水准面之间的差异，由于地球表面重力场的影响，其值在不同地点会有所不同。在较大区域内，精确计算高程异常通常需要重力资料和复杂的物理大地测量方法，但在实际工作中，这种方法往往难以实施。 针对这种情况，研究者提出了多种GPS高程拟合方法。其中，常数拟合法是最简单的一种，它通过加权平均待拟合点周围已知点的高程异常来求得待求点的高程异常。权重通常由距离差值决定，距离越近，影响越大。 当GPS点沿特定线路分布时，曲线拟合模型成为有效工具。例如，可以使用一次或多次多项式插值函数来拟合测线方向上的似大地水准面曲线，从而内插出待求点的高程异常。通过最小二乘法，可以找到使残差平方和最小的最佳拟合参数。 除了常数拟合和曲线拟合，还有其他方法如垂直平移法、曲面拟合法、多面函数拟合法、移动曲面拟合法和神经网络法等。这些方法各有优缺点，适用于不同的地理环境和数据分布情况。 曲面拟合法考虑了空间三维坐标下的数据关系，适用于大面积且地形起伏较大的区域。多面函数和移动曲面拟合法则更加灵活，能够适应复杂的地形变化。神经网络法则利用了人工智能的自学习能力，能够在大量数据中自动找出最优的拟合模式。 实验对比分析是评估这些方法的关键步骤。通过对不同模型在实际案例中的应用，可以分析其精度、稳定性和计算效率，从而得出在特定条件下的最佳选择。例如，常数拟合法可能在点分布均匀且地形平坦的地区表现良好，而曲面拟合法可能更适合复杂地形的高程转换。 总结来说，GPS高程拟合是将GPS测量数据转化为实际应用所必需的正常高系统的关键步骤。各种拟合方法各有特点，选择合适的方法需要考虑测区的地理特征、数据分布和计算资源。通过实验对比，我们可以更好地理解和优化这一过程，提高GPS测量在测绘工作中的应用效果。