现代测量技术系列讲座+3+GPS数据处理3+GPS水准

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1、GPS水准1.高程系统GPS水准>高程系统地球表面、参考椭球面与大地水准面GPS水准>高程系统>地球表面、参考椭球面与大地水准面大地高定义是以参考椭球面为基准面的高程系统。某点的大地高是该点到通过该点的参考椭球的法线与参考椭球面的交点间的距离，也称为椭球高用H表示。大地高是一个纯几何量，与参考椭球有关。测量方法大地高可以通过将笛卡尔坐标（）转换为大地坐标（）得出采用GPS测量的方法可以直接确定出点在地心地固坐标系下的三维坐标GPS水准>高程系统>大地高正高定义是以地球不规则的大地水准面（geoid）为基准面的高程系统。某点的正高是基准面（大地水准面）到该点的距离，量测沿它们之间每个

2、等位面的垂线进行。用符号表示。测量方法GPS水准>高程系统>正高正常高定义正常高系统是以似大地水准面（quasi-geoid）为基准的高程系统。某点的正常高是该点到通过该点的正常重力线与似大地水准面的交点之间的距离。用符号表示。测量方法如果在正高定义式中，用正常重力代替无法精密求定的值，即为正常高的定义式GPS水准>高程系统>正常高各高程系统间的关系GPS水准>高程系统>各高程系统间的关系2.GPS水准GPS水准>GPS水准GPS水准概述①定义采用GPS测量的手段，测定正高（正常高）。原理关键获得各点的大地高（GPS方法）获得各点的大地水准面差距N（高程异常）GPS水准>GPS水

3、准>GPS水准概述①GPS水准概述②大地水准面差距的确定方法天文大地法地球重力场的重力位模型在诸如Stokes积分的技术中使用地面重力数据几何或内插方法GPS水准>GPS水准>GPS水准概述②天文大地法方法直接与局部大地网相联系，因为一方面所需数据（垂线偏差）为天文坐标，而另一方面为相同点的大地坐标。大地水准面差距的剖面是在这些天文大地点间计算的。特点所获得的大地水准面差距的信息是相对于局部椭球的基本数据为垂线偏差仅适合于具有天文坐标的区域精度差GPS水准>GPS水准>天文大地法重力位模型法方法特点所得到的大地水准面差距信息相对于地心椭球，所带参数针对特定模型（现代球谐模型的椭球大

4、小和扁率采用了WGS84参数）基本数据位模型的球谐或重力位系数适用性广，可在陆地、海洋和近地轨道精度与重力位模型有关GPS水准>GPS水准>重力位模型法重力测量（Stokes积分）方法方法特点所得到的大地水准面差距信息是相对于地心椭球的基本数据是计算点附近的地面重力观测值仅适用于具有良好局部重力覆盖的区域精度与重力数据密度、分布、质量等有关GPS水准>GPS水准>重力测量（Stokes积分）方法高程拟合①原理GPS水准>GPS水准>高程拟合①高程拟合②影响拟合精度的因素拟合区域内的大地水准面起伏山区的起伏大于平原地区水准点的数量与分布数量多、分布均匀、包围拟合区域则有利于拟合大地高

5、、正常高的精度拟合的方法GPS水准>GPS水准>高程拟合②结合物理大地测量手段确定点的正常高①确定高程异常的物理大地测量方法纯物理大地测量确定高程异常的缺点优点：若进行重力加密测量，可较好地获取似大地水准面的起伏缺点：所确定出的高程异常值的准确度低扰动位正常重力（由公式计算）高程异常正常重力位（由公式计算）实际引力位（由重力场模型计算）GPS水准>GPS水准>结合物理大地测量手段确定点的正常高①结合物理大地测量手段确定点的正常高②结合物理大地测量手段确定点的正常高的步骤第一步：采用物理大地测量手段确定出所有点的高程异常（这里所确定出的高程异常准确度不高）第二步：利用水准测量资料，确

6、定出部分点的高程异常（这里所确定出的高程异常准确度高），并将这些值分别与“第一步”所获得的对应值相减，得到这些点上两种不同方法所获高程异常的差值第三步：利用“第二步”所获得的差值进行拟合（插值），推求其它点上的差值，并利用这些差值计算出这些点上的正常高GPS水准>GPS水准>结合物理大地测量手段确定点的正常高②提高GPS水准质量的方法将项目区域保持在控制点20km半径的范围内在VDOP小于5.0时进行观测使用固定的三角架使用双频接收机使用相同的带底盘的大地型天线对每个点在不同的卫星星座下、在不同天里至少设站观测两次采用15的截止高度角使用精密星历（PreciseEphemeris

7、）处理GPS数据对于长于10km的基线，仅使用无电离层影响的基线固定解使用相对的大地水准面差距GPS水准>GPS水准>提高GPS水准质量的方法第7讲GPS应用的最新进展1.GPS现代化GPS应用的最新进展>GPS现代化背景国际局势的变化，世界进入后冷战时代GPS产业为美国带来大量的经济利益克服美国限制措施的技术日益完善成熟其它卫星导航定位系统的竞争GPS应用的最新进展>GPS现代化>背景内容L2上增加C/A码增加第三民用频率L5增加军队专用码M1，M2提高PPS信号质