GPS高程拟合原理和方法.pdf

GPS高程拟合是将GPS测量得到的大地高转换为工程测量中所需的正常高的过程，因为GPS使用WGS-84地心坐标系，而工程测量通常需要的是沿垂线到似大地水准面的正常高。高程异常是大地高与正常高之间的差异，它反映了椭球面和重力等位面的差距。GPS高程拟合的原理是通过测量高程异常，然后利用数学模型将大地高转换为正常高。 常见的GPS高程拟合方法包括多项式拟合法和多面函数拟合法。 1. 多项式拟合法：这种方法假设高程异常与空间坐标之间存在二次多项式关系。通过已知的GPS点坐标和正常高，可以确定多项式中的系数，从而求得每个GPS点的高程异常。如果测区有足够数量的已知正常高点，可以建立多元二次多项式模型，甚至更高阶的多项式模型，以更精确地拟合高程异常。 2. 多面函数拟合法：由Hardy提出的多面函数拟合法利用一组有规则的数学表面逼近圆滑的地形表面。这种方法的核函数通常选用正双曲面，通过调整权重系数来适应各个节点的高程异常，从而构建拟合模型。 在实际应用中，GPS高程拟合会面临一些挑战，比如坐标系不一致导致的精度问题，以及在未进行大地水准面精化的区域进行转换的困难。为了解决这些问题，通常需要结合几何水准测量数据，通过反求高程异常值，然后通过拟合算法计算整个测区的似大地水准面，最终将GPS测得的大地高转换为正常的高程。 GPS技术在测绘领域的广泛应用得益于其高精度、全天候工作能力以及高效性。然而，由于参考面的不同，直接使用GPS数据进行高程测量时需要进行高程拟合，以确保与传统测绘结果的一致性。通过不断优化拟合方法和技术，可以提高GPS高程转换的精度，更好地服务于各种工程和科研项目。在选择拟合方法时，需要根据实际需求和可用的数据资源进行权衡，确保拟合结果的可靠性和适用性。