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基于GPS连续运行参考站系统的区域大地水准面精化及分区精化方法的研究与应用

作　者: 王勇
导　师: 施昆
学　校: 昆明理工大学
专　业: 大地测量学与测量工程
关键词: CORS 网络RTK 大地水准面 高程异常 重力异常 拟合 分区
分类号: P228.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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引　用: 3次
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内容摘要


目前高精度GNSS实时动态定位技术和区域大地水准面精化技术已经成为测绘科学尤其是大地测量领域研究的热点。常规GPS测量定位技术，尤其是传统的RTK(Real-Time Kinematic)定位技术是一种基于单基准站和高精度载波相位观测值的实时动态定位技术，其作业成本大、操作繁琐。随着人们对定位精度和作业效率要求的不断提高，如何摆脱传统RTK作业复杂性和在更大的范围内实现高精度动态定位的问题更加突出。同时，网络技术、计算机技术、无线通讯技术近年来迅猛发展，使得大量数据实时传输和处理成为可能。因此必须寻找一种新的、高效的、廉价的、实时高精度动态定位方式。在这些需求和条件下，连续运行GNSS参考站系统(continuously operating GNSS reference stations system)出现了，通常我们简称其为CORS系统。其中，网络RTK技术就是CORS技术的典型应用，成为了目前GNSS高精度动态定位技术的一个典型代表。随着GPS技术的发展，大地高的测量变得快捷和可靠；另外，测绘学、地球物理、地球动力学及海洋学等地球科学的研究和应用需要高分辨率、高精度局部或区域(似)大地水准面提供基础地球空间信息。因此，精化区域(似)大地水准面在技术和应用上已经经济可行；区域(似)大地水准面的精化也具有很好的现实意义和经济意义。同时，随着CORS技术能够提供实时高精度的动态定位、尤其是平面位置的高精度定位；而(似)大地水准面精化技术的发展使得空间第三维信息的获取手段进一步简洁、高效；如果将CORS技术和(似)大地水准面精化技术相结合，将能实现真正意义上的空间高精度实时三维动态定位。基于以上观点，本文在理解了CORS技术、网络RTK定位技术的基础理论、和对物理大地测量基础理论及(似)大地水准面精化技术深入了解的基础上，主要做了以下几点工作：1．结合CORS技术和(似)大地水准面精化技术的发展，探讨了CORS在大地水准面精化工作中的作用；CORS能够为区域(似)大地水准面精化所提供的有利条件。2．结合CORS技术的特点和(似)大地水准面精化技术的要求，对现代高程异常控制网和传统高程异常控制网进行了比较、分析，并对现代高程异常控制网中框架网点的选择、作用，现代高程异常控制网点的布设，高程控制网的精度分析，整体平差进行了探讨，并通过相关实例进行分析。3．通过对GPS高程拟合方法的观察、和对重力场模型的比较，探讨了利用地球重力场模型移除高程异常和重力异常中的中长波分量，得到精细的区域重力场特性，进而进行重力异常的分区选择和拟合，类似地应用此方法进行高程异常的分区选择和拟合。同时，也讨论了在分区后的平滑拼接。4．在以上三点的基础上利用移去-恢复法进行了试验区域的(似)大地水准面精化试算。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-11
第一章 绪言  11-21
  1.1 局部大地水准面精化理论的发展现状、原理和应用前景  11-14
  1.2 连续运行GPS参考站系统(CORS)的发展现状和应用前景  14-18
    1.2.1 连续运行GPS参考站系统在大地测量中的作用  14-15
    1.2.2 国内外CORS的发展和现状  15-17
    1.2.3 CORS对(似)大地水准面精化的作用  17-18
  1.3 局部(似)大地水准面精化与CORS相结合的现实意义  18-19
    1.3.1 局部(似)大地水准面精化理论中分区精化方法的现状和该方法的必要性  18
    1.3.2 CORS为分区精化所提供的有利条件  18
    1.3.3 CORS系统和(似)大地水准面精化相结合在实际应用中的现实意义  18-19
  1.4 选题的科学意义及应用前景  19-20
  1.5 本文的研究内容  20-21
第二章 局部大地水准面精化的基本理论和方法  21-27
  2.1 重力场逼近的基本理论—大地测量边值问题  21-22
    2.1.1 边值问题的基本类型  21-22
  2.2 STOKES理论与大地水准面  22-23
    2.2.1 Stokes理论  22-23
  2.3 MOLODENSKY理论和似大地水准面  23-25
    2.3.1 Molodensky理论的基本概念  23
    2.3.2 Molodensky问题的经典解算方法  23-25
    2.3.3 高程异常和似大地水准面  25
  2.4 MOLODENSKY与STOKES理论(边值问题解)的区别和联系  25
  2.5 地球重力场模型的概述  25-27
    2.5.1 地球重力场模型的概念  25-26
    2.5.2 地球重力场模型的代表性成果  26-27
第三章 连续运行GNSS参考站系统的基本理论和应用  27-38
  3.1 连续运行 GNSS参考站系统的原理  27-31
    3.1.1 差分GPS  27-30
    3.1.2 局域差分GPS系统(LADGPS)  30
    3.1.3 广域差分GPS(WADGPS)  30-31
  3.2 连续运行GPS参考站(CORS)  31
  3.3 GPS参考站系统的工作原理  31-34
    3.3.1 参考站网的理论类型  31-32
    3.3.2 GPS参考站网络改正数的计算和分析  32-33
    3.3.3 网络 RTK(real time kinematic)  33
    3.3.4 中心化 RTK(或反向RTK)技术  33
    3.3.5 衡量参考站网性能的技术指标  33-34
  3.4 GPS参考站系统的组成  34-36
    3.4.1 GPS参考站子系统的组成  34
    3.4.2 GPS参考站控制中心子系统  34-35
    3.4.3 GPS参考站通信子系统  35-36
  3.5 连续运行GPS参考站的应用  36-38
第四章 高程异常控制网  38-52
  4.1 传统高程异常控制网简介  38
  4.2 现代 GPS高程异常控制网的布设  38-39
    4.2.1 现代 GPS高程异常控制网布设的总体原则  38-39
    4.2.2 现代 GPS高程异常控制网中框架网点的选择及其作用  39
  4.3 基于连续运行 GPS参考站的高程异常控制网的布设  39-42
    4.3.1 基于CORS的高程异常控制网设计的原则  39-41
    4.3.2 基于CORS的高程异常控制网及其作用  41
    4.3.3 高程控制及高程异常精度分析  41-42
  4.4 基于CORS的高程异常控制网整体平差中多类系统误差的处理方法  42-43
  4.5 分析与讨论  43-52
    4.5.1 CORS站点构成的框架网  43-44
    4.5.2 CORS在整体控制中的作用  44-52
第五章 似大地水准面精化方法  52-62
  5.1 概述  52-53
  5.2 GPS水准大地水准面  53-56
    5.2.1 几何法  53
    5.2.2 确定基于GPS/水准的大地水准面的方法  53-56
  5.3 重力异常的格网化方法  56-57
    5.3.1 格网布格重力异常  56-57
    5.3.2 格网空间重力异常  57
  5.4 重力大地水准面的计算  57-59
  5.5 重力大地水准面和 GPS水准大地水准面的拟合  59-60
    5.5.1 重力大地水准面与GPS水准大地水准面的拟合  59-60
  5.6 计算结果的精度估计指标  60-62
    5.6.1 重力异常内插值的精度估计  60-61
    5.6.2 重力似大地水准面的精度估计  61
    5.6.3 大地水准面的评价  61-62
第六章 分区精化方法的研究  62-70
  6.1 分区精化模型的选择和评价  62-63
    6.1.1 分区的原则  62-63
    6.1.2 划分方法和精度评定  63
  6.2 重力异常的分区拟合  63-65
    6.2.1 重力异常的内插  63-64
    6.2.2 重力异常分区拟合的参考重力场模型法  64-65
  6.3 GPS水准似大地水准面的分区精化  65
  6.4 似大地水准面分区精化后的拼接方法  65-67
    6.4.1 GPS水准似大地水准面的平滑连接  66-67
  6.5 实例  67-70
第七章 似大地水准面精化及成果比较分析  70-80
  7.1 数据来源及预处理  70-75
    7.1.1 GPS水准数据  70-71
    7.1.2 数字地形模型(DTM)  71-72
    7.1.3 重力数据及归算  72-74
    7.1.4 参考重力场模型的选取  74-75
  7.2 格网空间重力异常的计算  75-76
  7.3 重力似大地水准面计算的成果与分析  76-77
    7.3.1 重力似大地水准面的计算  76-77
  7.4 GPS水准似大地水准面的计算与分析  77-79
    7.4.1 GPS水准似大地水准面的分区拟合  77-78
    7.4.2 GPS水准似大地水准面分区连接后的比较  78-79
  7.5 似大地水准面精化结果  79-80
第八章 总结  80-82
  8.1 论文完成的主要工作  80-81
  8.2 论文的不足之处  81-82
致谢  82-83
参考文献  83-88
附录  88

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 测绘学 > 大地测量学 > 卫星大地测量与空间大地测量 > 全球定位系统（GPS）
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