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摘要：地形测量的过程可以给土地的后续开发带来很多方面的便利，因而有着相当的重要性，但是在一些特殊地形比如丘陵地区当中进行地形测量的时候经常会因为一些地形方面的问题导致精准度不够，带来不良后果，因而考虑采用GPS拟合技术。
关键词：高程拟合；GPS技术；地形测量
1、前言
现在随着科学技术的不断发展和一些高精端产品的广泛应用，测绘产品已经有了越来越广泛的应用范围，GPS测量技术在这一过程中脱颖而出，能够应用于很多方面当中，地形测量就是其中之一。文章分析了GPS的高程拟合技术在丘陵地形测量中的应用。
2、GPS高程拟合技术
在现代“3S”技术飞速发展的今天，测绘产品的应用范围更加广泛，通过GPS测量已经能够获得10-9~10-7精度量级的平面控制点的位置。但是，平面控制测量与高程控制测量分开实施的现实既增加了工作量，又增大了劳动强度。要解决大地高到正常高的转换，必须确定WGS_84椭球面与大地水准面之间的高程异常，即H=Hγ+ξ。求取地面点高程异常的方法主要有：一是收集利用大地水准面精化区域的重力资料、数字高程模型资料和当地的地形资料等建立区域的参考重力场模型，采用移去_恢复技术、融合技术完成似大地水准面的精化计算；二是利用斯托克斯公式用重力方法求取大地水准面高差，但须有一定数量、精度良好、分布均匀的重力数据和地形数据，目前大部分地方都不具备；三是采用数学趋势逼近拟合方法解决大地水准面精化问题，主要方法有重力测量法、绘等值线图法、区域平面拟合、二次曲面拟合、三次样条曲线拟合等。与此同时，针对不同区域和地质构造，使用不同的高程转换方法，趋势逼近转换模型的选择至关重要，当前解决高程异常最常见的方法是重力法和GPS高程拟合法，重力法在精度上低于GPS高程拟合法。GPS水准法是在项目区内测定一定数量的GPS水准点，根据水准点上的高程异常值选择一个曲面拟合模型，建立GPS点坐标值与高程异常值之间的关系，再求出其他GPS点上的正常高。本文通过在西南丘陵地区选用二次曲面拟合与双三次曲面拟合方法，采用VB6.0语言编制了适用的应用程序，并运用于具体的工程实践中，进行了有关的精度分析比较，得出了在丘陵地区进行GPS高程测量转换为区域的正常高，可使地面点的高程达到四等精度要求，从而为在丘陵地区进行大比例尺地形测量的实施提供了新途径。GPS拟合高程比传统的水准测量方法具有速度快、效率高的特点，在精度允许的前提下，借助GPS水准高程拟合方案获取正常高的方法完全可行。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过采用VB6.0编制软件计算，可以快速获取拟测区域的趋势逼近的大地水准面，从而由GPS大地高快速获得区域其他控制点的正常高程，特别是在低山丘陵地区，在高程差不大（小于200m）的情况下，二次曲面与双三次曲面拟合的精度均能达到四等水准测量的精度要求，双三次曲面拟合精度优于二次曲面拟合精度。在工程实施中，对控制点的布设、控制点的埋设、控制点的观测、模型的选取和数据的处理等各环节进行合理的设计与严格的控制，完全能满足一般工程测量的需要
3、测量方法
可以使用Bruns公式计算地球表面上任意一点的EGM2008地球重力场模型高程异常（ξ模型），根据GPS/水准控制点数据得到实际高程异常（ξGPS/水准），从而求得该区域EGM2008地球重力场模型与高程基准的系统性偏差（ξ残余）；根据系统性偏差及计算得到的拟合点，从而使用EGM2008地球重力场模型进行GPS高程拟合。EGM2008重力场模型是美国国家地理空间情报局采用先进算法和建模技术，以PGM2007B为参考模型，利用GRACE卫星重力数据、全球55′×′重力异常数据、IOPEX卫星测高数据及现势性好分辨率高的地形数据，结合地面重力数据完成的最新一代全球重力场模型，是目前分辨率最高、精度最好、阶次最多的全球重力场模型，在似大地水准面精化、GPS高程拟合等领域得到了广泛应用。某1∶2000比例尺带状地形测量项目，测量范围的宽度约400m，全长约26km。测区地形平坦，交通较方便，受植被覆盖影响，通视较差。该项目工期紧，任务重，已使用静态GPS方法进行了平面控制测量。为减轻四等水准测量的工作量，决定使用EGM2008地球重力场模型、结合已有GPS/水准控制点将GPS高精度的大地高转换为正常高，从而应用于该项目的高程控制。根据上述方法，计算得到了36个控制点的正常高。为了验证转换精度，进行了精度检核，常用的精度检核方法有常规水准精度检核及全站仪三角高程精度检核。常规水准精度检核。使用四等水准方法，选择其中的8个控制点进行了精度检核，经统计，高程较差最大的控制点较差为-4.2cm，最小为0.8cm。以四等水准成果为真值，计算使用EGM2008地球重力场模型转换的高程的中误差为±2.3cm。全站仪三角高程精度检核。碎部测量时，可以得到相邻控制点的高差。将全站仪测量的控制点间高差，与控制点拟合高程高差对比。在1∶2000带状地形测量项目中，根据Bruns公式求得转换控制点的EGM2008地球重力场模型高程异常，并根据已知GPS/水准数据计算得到残余高程异常，从而计算得出转换控制点的高程异常，将大地高转换为正常高。根据精度检核结果，该方法可以满足技术设计及相关规范的精度要求，节约人力物力，并提高了控制测量工作效率。
4、技术应用的注意事项
上面介绍的几种拟合方法属于纯几何的方法，所以适合高程异常变化较为平缓的地区。一般情况下，平原地区或地面起伏不大的地区高程异常变化比较缓慢，而山区的高程异常变化比较剧烈。由于影响高程异常的因素比较多，所以高程拟合这种方法的准确度有限。研究表明，这种方法在高程异常变化平稳地区可以达到四等水准的精度，完全可以满足一般的工程测量所要求的精度。对于高程异常的已知点高程异常值，我们一般是通过在水准点上布设GPS点或者对于GPS点进行水准联测，得到该点的大地高和正常高，从而求得该点的高程异常值。在进行高程异常拟合时，所选拟合点要有足够的密度，且均匀分布，要分布在整个测区。这样要求的目的是使拟合出的高程异常曲面更好地体现高程异常的变化趋势。而且在高程拟合时，可以多考虑几种方法，通过对几种方法的拟合结果做比较，选择数据理想的拟合成果。GPS测量具有速度快，精度高，全天候等优点，如何把GPS所测高程值转换成我国所使用的正常高，是测绘工作者一直研究的问题，GPS高程拟合方法在一定程度上满足了部分测量人员的要求，经过我们科学设计、精心施测，就可以建立满足我们工程要求的GPS高程控制网，通过GPS高程拟合得到观测点的正常高。这种方法充分地发挥了GPS测量的优越性，大大减少了几何水准测量的工作量，提高了经济效益。需要指出的是，GPS高程拟合还存在很多局限性，对于普通工程测量其精度是可以满足使用要求的，但对于一些高精度的高程测量还是不能满足需要。
5、结束语
GPS的高程拟合技术相比以往的测量技术来说效率更高速度更快，如果其测量平均精度能够达到要求的话则可以使用这一方法获取正常高。文章使用了这一技术，进行软件计算，获取大地水准面，对丘陵地区的地形测量有着良好的应用效果。
参考文献：
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[2]张恒. GPS-RTK技术在城市地形图测量中的应用研究[J]. 中国新技术新产品，No.388（06）：35-36.
论文作者:刘世坤,朱绪琪
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/9/17
标签：高程论文; 测量论文; 精度论文; 水准论文; 重力场论文; 异常论文; 地形论文; 《防护工程》2019年11期论文;