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1、文章编号:049420911(2006)0320022202中图分类号:P228.4文献标识码:B基于EGM96的GPS高程转换方法冯林刚1,杨润甫2,李胜2(1.内蒙古自治区地质调查院,内蒙古呼和浩特010020;2.呼和浩特市勘察测绘研究院,内蒙古呼和浩特010021)EGM96BasedGPSHeightTransformMethodFENGLin2gang,YANGRun2fu,LISheng摘要:在GPS高程转换中,常采用拟合方法。介绍一种利用EGM96计算的大地水准面差距之差将GPS大地高差转换为正常高差,进而实
2、现GPS高程转换的方法。通过实例验证,这种方法在平坦、丘陵地区可以达到普通几何水准测量的精度。关键词:EGM96;GPS高程;大地高差;正常高差;正常高;大地水准面差距测定的大地高差可以达到很高的精度,因此,利用EGM96计算的大地水准面差距之差将GPS大地高差转换为正常高差也可以获得较高的精度。大地高差转换为正常高差的关系式为Δe=ΔH-ΔN(EGM96)式中Δ,e为正常高差;ΔH为大地高差;ΔN(EGM96)为由EGM96计算的大地水准面差距之差。当测区有1个GPS水准点时,即可推求全部GPS控制点的高程。由于GPS控制
3、点的高程是由正常高差逐个推算而得,在高程推算中有一定的误差积累,所以,测区内的GPS水准点应多于1个,并且符合附合路线的形式,附合路线的长度不宜过长,一般控制在20km以内。当附合路线的高差闭合差满足30】L〈的限差要求时,将闭合差反号,按基线边长成比例地分配到各段正常高差上,得到改正后的正常高差,最后从已知高程点开始,按改正后的正常高差计算所有GPS点的正常高。一、引言在GPS高程转换中,惯用的做法是利用GPS水准对似大地水准面进行曲面拟合,进而求得GPS网中所有待测点(未联测几何水准的GPS点)的正常高。由于这种方法需要
4、联测一定数量、分布合理均匀且能有效覆盖整个拟合区域的GPS水准点,因此,水准点联测的工作量较大,在水准点稀少的测区实施起来也比较困难。即使采用观测正常高差求解拟合参数以实现GPS高程转换的方法,也需要至少测量3个边段的正常高差。如果用EGM96求得的大地水准面差距之差能以较高的精度将GPS测定的大地高差转换为正常高差,那么,测区内既不需要联测GPS水准点,也不需要测量正常高差,只需1～2个已知水准点就能够解决测区所有GPS点的高程转换问题。这就是本文要探讨的问题。二、转换方法与思路EGM96是美国推出的一种适用于全球范围的大
5、地水准面模型。国外一些GPS后处理软件如GP2Survey2.35,TrimbleGeomaticsOffice1.6,Pinnacle1.0等均包含这一模型。由于该模型没有利用我国的地面重力资料,所以用于我国计算大地水准面差距的精度要比国内模型低。但是,在地面相距较近的两点,EGM96的模型误差具有一定的相关性,对EGM96计算的相邻两点的大地水准面差距进行求差,可有效地减弱模型的相关性误差,从而可以提高相邻两点的大地水准面差距之差的精度。由于GPS三、高差转换的误差分析GPS大地高差转换为正常高差的误差主要包括以下几种:
6、1.GPS外业观测时仪器高的量取误差。GPS外业观测时仪器高的量取误差将直接影响GPS点的大地高,所以,应采用合适的仪器高量取方法和测前、测后分别量取仪器高并取中数的办法来有效减小仪器高的量取误差。仪器高的量取误差对GPS大地高差的影响有所减弱,其影响可望小于2mm。2.GPS测定大地高差的误差。一般认为,GPS收稿日期:2004204215作者简介:冯林刚(19642),男,内蒙古呼和浩特人,高级工程师,主要从事GPS方面的应用研究。测定大地高差的误差是测定基线距离误差的2倍。当平均边长为2km时,GPS测定大地高差的误差
7、为】102+(2×2)〈2≈11mm。对于单频接收机观测时间不低于60min,双频接收机观测时间不低于30min,测定的大地高差是可以满足上述精度的。3.EGM96计算的大地水准面差距之差的误差。这一误差的变化规律较为复杂,很难用量值加以描述,而且山区的误差大于平坦、丘陵地区。对于平坦、丘陵地区,可以用20】L〈(mm)近似地估算。当平均边长为2km时,利用EGM96计算的大地水准面差距之差的误差为20】2〈≈28mm。综合以上三种误差,在平坦、丘陵地区利用EGM96将GPS大地高差转换为正常高差的总误差为】22+112+2
8、8〈2≈30mm。四、实例验证地段为平坦、丘陵区,用GPS方法沿线路共布设51个E级控制点,并同期进行了四等水准测量,测得全部51个GPS点的高程。笔者用上述方法将所有基线边段的GPS大地高差转换为正常高差,并与已知高差进行比较,结果与高差转换的误差分析结果基本一致,而且,各点间正常高差与
