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基于GPS水准数据和地球位模型的局部大地水准面精化方法研究

作　者: 邬小波
导　师: 方源敏；侯至群
学　校: 昆明理工大学
专　业: 大地测量学与测量工程
关键词: 大地水准面 GPS/水准地球位模型正高正常高大地水准面差距高程异常
分类号: P228.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着GPS(Global Positioning System)技术的发展和日趋成熟,GPS相对定位高程方面的相对精度可达到(2-3)×10-6,在绝对精度方面,实验表明,对于10km以下的基线边长,可达到几个厘米,如果在观测和计算时采用一些消除误差的措施,其精度优于1cm。即将GPS定位技术得到的大地高转换为厘米级的正高或正常高已成为一种必然趋势,其实现既可以减轻外业工作量,大大的节省物力、财力,加快工作进度,提高工作效率,从而带来直接的经济效益。而实现这一目标的前提条件是要有一个达到足够精度的(似)大地水准面,通过大地水准面差距或高程异常就能够将高精度的大地高转换为我们所需要的正高或正常高。因此,局部厘米级大地水准面的确定是当今测绘学领域的热点与难点,其能够为国家基础设施建设提供重要的测绘保障服务。本文首先介绍了大地水准面精化的目的及意义,国内外大地水准面精化研究现状。其次是系统地介绍了精化区域大地水准面的原理和各种方法,并分别对其中的重力法和几何法进行了详细的讨论和研究。在重力法中,研究了重力法精化大地水准面的主要理论：Stokes理论及其几种卷积形式、Molodensky理论,(似)大地水准面的计算模型。在几何法中,主要介绍和研究了GPS水准的几种拟合方法,包括：常数拟合、多项式内插法、多面函数法、移动二次曲面拟合法、Shepard拟合法、BP神经网络模拟法,然后研究了二维FFT算法的实现及其在精化大地水准面数学模型中的应用。第三章研究并分析了大地水准面精化的主要误差源及其对大地水准面精化的影响。第四章结合测区GPS／水准资料,采用第二章介绍的常数拟合、多项式内插法、多面函数法、移动二次曲面拟合法、Shepard拟合法、BP神经网络模拟法拟合方法,用Matlab语言做了拟合试验和精度分析,结论表明,拟合的区域似大地水准面可应用于大地高与正常高之间的转换。第五章主要介绍了地球重力场模型理论,利用地球位模型确定大地水准面差距的方法及利用地球重力场模型和GPS水准数据确定大地水准面差距的方法,并结合某测区实测数据进行了试算,得出一些有益的结论。最后,介绍了综合利用重力资料、地形资料、重力场模型与GPS／水准成果,采用物理大地测量理论与方法,应用移去-恢复法计算重力似大地水准面,然后用GPS/水准控制和校准重力似大地水准面的系统性偏差,将重力似大地水准面拟合于GPS／水准得到的实测似大地水准面,从而得到精密的区域性似大地水准面,进而求解正常高的方法。

基于GPS水准数据和地球位模型的局部大地水准面精化方法研究

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