测绘工程-GPS高程测量精度分析.doc
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1、GPS高程测量精度分析目 录摘要1英文摘要21 绪论31.1 研究的目的与意义31.1.1 研究目的31.1.2 研究意义31.2 国内外研究现状31.3 研究内容和方法51.3.1 研究内容51.3.2 研究目标51.3.3 研究方法52 GPS高程测量理论研究62.1 WGS-84坐标系统简介62.2 高程系统理论62.2.1 正高系统62.2.2 正常高高程系统. 72.2.3 GPS高程测量基本原理.72.2.4 我国高程系统的定义72.2.5 GPS高程测量误差82.3 高程求解常用方法92.3.1 GPS水准高程92.3.2 GPS重力高程102.3.3 GPS三角高程102.3.
2、4 转换参数法102.3.5 整体平差法113 GPS高程控制测量实验123.1 实验设计123.1.1 测区选择123.1.2 仪器准备123.1.3 技术要求123.1.4 GPS网形设计133.1.5 GPS作业调度133.2 实验实施143.2.1 选点143.2.2 观测工作. 153.3 实验分析. 163.3.1 数据处理. 163.3.2 不同解算软件GPS高程与水准高程对比精度分析. 213.3.3 不同解算软件的GPS平面位置数据对比分析.233.4 注意问题. 254 结论与建议. 264.1 结论. 264.1.1 GPS高程测量与传统水准测量相比的优越性.264.1.
3、2 GPS高程测量数据处理.264.2 存在问题及建议. 27参考文献. 28致谢. 30CONTENTSAbstract 1English summary21 Introduction 31.1 Research purpose and meaning31.1.1 The purpose of the study31.1.2 Significance31.2 Research situation at home and abroad31.3 Research Contents and methods51.3.1 Research51.3.2 Research Goal51.3.3 Resea
4、rch Methods52 GPS height control measurement theory62.1 WGS-84 coordinate system62.2 Elevation system theory62.2.1 Elevation system62.2.2 normal elevation system.72.2.3 GPS Measurement of the basic principles of elevation .72.2.4 Chinas definition of elevation system72.2.5 GPS elevation measurement
5、error82.3 Methods commonly used for elevation92.3.1 GPS elevation level92.3.2 GPS-gravity height102.3.3 GPS trigonometric elevation102.3.4 Method of transformation parameters102.3.5 Adjustment of the overall method113 GPS height control experiment123.1 Experimental design123.1.1 Choice of the survey
6、ed area123.1.2 Equipment to prepare123.1.3 Technical Requirements123.1.4 GPS Network Design133.1.5 GPS job scheduling133.2 Experimental implementation143.2.1 The choice of points 143.2.2 Observations. 153.3 Experimental analysis . 163.3.1 Data Processing. 163.3.2 Software GPS Solution different elev
7、ation compared with the level of elevation accuracy analysis. 213.3.3 Different Solution software GPS location data comparative analysis of plane. 233.4 Attention to the problem. 254 Conclusions and recommendations. .264.1 Conclusions. 264.1.1 GPS height measurements compared with the traditional ad
8、vantages of the standard of measurement.264.1.2 GPS elevation measurement data processing.264.2 Problems and recommendations. 27References. 28Thanks. 30 GPS高程测量精度分析【摘要】随着GPS定位技术的广泛应用,大量的实践数据表明,GPS测量的平面坐标精度是可靠的,可以达到工程测量的精度要求,然而GPS控制测量能迅速提供控制点的大地经纬度和大地高,在已知少数高程点,用高差拟合分析法通过求取点的高程异常来得到各点的高程,能满足四等水准的精度要求
9、。本文结合泰安境内大汶河GPS控制网进行高程控制测量实验,用不同解算软件对同一观测数据进行解算,得出不同解算结果,比较不同解算软件的优劣,从而在一定程度上减少工作流程、降低生产成本,为我国的工程建设服务。【关键词】GPS高程;水准测量;解算模型;精度分析 Accuracy Analysis of GPS Height【Abstract】With GPS technology widely used, a large number of practical data indicate that GPS coordinates of the plane accuracy is reliable a
10、nd works to achieve the required precision measurement, However Height Control measurement due to the regional geoid irregular ionospheric delay and the impact of such errors. In a small number of known elevation points, fitted with relief to strike a point of analysis through the height anomaly poi
11、nts to get the height, to meet the four standards of accuracy and so on. In this paper, control of Tai-an inside network Dawenhe GPS elevation control experiment, using different software to calculate data for the same solver, solvers have come to different results, different advantages and disadvan
12、tages of solver software, which in a certain reduce the level of work flow, reduce production costs for engineering construction services in China.【Key words】GPS height; Leveling ; Model Solution; Precision Analysis 1 绪论1.1 研究的目的与意义1.1.1 研究目的随着GPS定位技术的广泛应用,GPS测量的平面精度已经被人们所接受,由于大地水准面的不规则性等原因导致GPS高程测量
13、受到了限制。本文作者在结合国内外研究的基础上,通过用不同的解算软件对在同一区域内采集的同一组GPS实验数据进行解算,分析得知不同解算软件因模型不同得到不同解算结果;在通过比较分析判断各种解算软件的优劣性。1.1.2 研究意义通过GPS解算软件对高程计算结果进行实验研究,探讨在一定区域内GPS高程满足一般工程和大比例尺测图的最合适解算软件,从而在一定程度上减少工作流程、降低生产成本,使GPS高程测量可以更广泛地应用于国防、交通、建设中。1.2 国内外研究现状全球定位系统(GPS)作为新一代的卫星导航与定位系统,以其全球性、全天候、高精度、高效益的显著特点,在测量领域得到了广泛的应用,对现代常规测
14、量技术产生了巨大的影响。当前,GPS平面控制测量已经得到了广泛的运用,由于大地水准面的不规则性导致GPS高程测量受到了限制,采用GPS高程测量代替传统的高程测量方法,减少作业流程、提高作业效率一直是人们研究的重要课题。在高程控制网建立研究方面:2002年陈俊勇在“我国高程控制网的现代化”1中写到国家高程控制网的现代化应结合GPS水准和重力测量,利用“GPS+(似)大地水准面”的技术可以获得不低于原来二等水准网所提供的相应精度的高程。劳顺根等在“沿海岛屿国家高程基准的建立”2中,采用水面水准与GPS高程相结合的方法,说明了依传递高程的方式建立的沿海岛屿国家高程基准在理论上是成立的,精度也是能满足
15、需要的。廖超明等在“利用GPS测高技术建立水利工程高程控制网”3中探讨如何利用GPS测高技术布设高程控制网,以获得相当于四等山区水准测量精度的GPS海拔高程。在GPS高程测量的理论和方法研究方面:勇仲明在“GPS高程测量的若干理论与实践的研究”4中对GPS高程转换的方法进行了重点研究。刘谊等在“GPS高程二次曲面拟合及其程序”5中,通过自编程序计算以二次曲面拟合似大地水准面的实例表明,GPS水准达到四等水准精度。吴良才,胡振琪在“GPS高程转换方法和正常高计算”6中结合GPS测量和水准测量资料,对拟合精度进行了分析比较,得出了有实用价值的结论。苏巧梅,付培义在“山地GPS高程测量方法探索”7中
16、提出用建立基础高程面和加入山区重力异常改正的方法,实现山地区域GPS精确测高,达到了四等水准测高精度要求。姜卫平、李建成在“长距离跨海高程基准传递方法的研究”8中研究了利用GPS定位技术所确定的相对大地高差,联合精确的大地水准面差距进行高程传递的方法。林文介、刘立龙在“GPS测定正常高的方法研究”9中考虑各种方法使用的条件进行高程转换,经转换后高程可达厘米级精度。赵玉楠等在“GPS精密高差测量技术的初步研究”10中,指出GPS大地高与正常高之间的转换关系较难确定是限制GPS高程应用的主要原因,讨论了利用GPS技术进行精密高差测量的技术方案及具体方法。Dennis G等通过GPS测量程序加上高分
17、辨率大地水准面模型的方法来提高水准测量的精度11。在GPS高程测量应用研究方面:肖根旺等在“杭州湾大桥高程控制中的应用研究”12中提出了一种过渡曲面高程拟合法,为跨海工程GPS高程的应用提供参考。许曦等针对长大桥隧道工程的GPS跨障碍高程控制13提出了一种改进的GPS水准方法,试验结果达到二等几何水准精度。在“城市高程控制中的应用”14中周建郑、高占峰介绍了新的RTK增强技术,通过GPS水准拟合高程试验,实现了城市航空摄影测量的高精度和高效率。在利用GPS水准控制山区高程15中,韩俊录用数学拟合法求该区似大地水准面,得出待求点的正常高。与传统的三角高程控制法相比,无论在平原或在山区都能获得较好
18、精度。王强在“三角高程测量的应用”16中采用RTK高程观测配合全站仪所测的三角高程与纵断面和用常规水准测量进行检测所测的高程,其精度一般足够保证相应三角高程测量的要求。在测绘工程中的应用17中,邸国辉、姜卫平介绍了似大地水准面的确定方法,结合GPS实际工程分析,GPS高程拟合精度在平原地区可达到像控点高程精度要求。在水利水电工程中的应用探索18中吴恒友探讨了如何利用GPS测高原理进行山区高程测量的控制的建立方法,以期发挥GPS在水利水电工程中发挥更大的作用,真正实现三维GPS测量。范滋胜针对长江口深水航道治理工程软土地基沉降观测19,通过对GPS-RTK高程测量误差的探索,有效地提高了测量精度
19、,验证了长江口二期工程软基处理工艺的可靠性。在矿区高程控制中的应用研究20中罗昆等探论应用GPS水准方法在一定范围内代替传统的几何水准方法测定矿区高程,并通过实例表明用GPS高程拟合代替普通水准测量是可行的。熊远川等在GPS高程拟合在长江三峡地区的应用研究21中采用合适的数学模型与适当的技术措施,表明拟合高程符合精度指标达到甚至超过四等水准的要求。Eric Leroy在桥梁变形监测22中和Dragert H等对地表形变监测23进行了研究,取的一些进展。1.3 研究内容和方法1.3.1 研究内容针对GPS高程测量问题,采用实验分析的方法,使用多台GPS接收机按照相对静态定位设计控制网,采用多时段
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