gps高程拟合在公路工程测量中应用

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1、GPS高程拟合在公路工程测量中应用　　【摘要】阐述了GPS高程拟合的大地高、高程异常等基本概念，将其工作原理和在公路工程中的应用情况和特点进行介绍。对高程误差产生的原因进行分析，提出曲线拟合模型、曲面拟合模型、神经网络法在高程拟合中的运用，通过对三次样条拟合和移动曲面拟合方法的比较，得出相关结论，以指导实际工程应用。【关键词】GPS高程公路工程测量拟合新时期我国公路建设发展迅速，对公路的测设和施工放样等基础测量工作的要求越来越高，为了满足更高质量和更高效率的测量工作，需要不断提供新的测绘方法和手段，GPS技术就是近年来较为有效的一种测绘方法。GPS技术能够全天候的工作，提供

2、三维坐标，不需要测站间的通视，GPS技术取代常规测量手段将是一种必然趋势。然而GPS得到的并不是真正意义上的三维坐标，通过GPS得到的高程为大地高系统，和我们通常运用的高程有一定的差别，两者之间相差着一个没有规律的值，为了实现真正意义上的三维坐标测量，就要进行三维坐标的转换，这里介绍采用数学模型对高程异常进行拟合，将得到的高程异常值对高程进行转换。1GPS工作原理及在公路工程中的应用1.1GPS组成及工作原理7GPS系统由空间卫星部分、地面监控部分以及用户接收设备三部分组成，构成一个系统整体。空间卫星由24颗卫星组成，其主要功能为接收和存储地面监控发来的信号，并执行指令，进

3、行必要的数据处理，提供精确的时间标准，向用户连续发送导航定位信号等。地面监控部分包括主控站、地面天线站以及监测站。用户设备部分包括接收机、数据处理软件、微处理机以及终端设备。其工作原理为以测站与卫星之间的距离作为基本观测量求得天线相位中心坐标，获得观测量的方法有伪距测量和载波相位测量两种方式。伪距测量时通过对接收机的本地码与卫星信号的伪随机码进行处理，测定接收机受到信号用的时间，以时间乘以光速获得测站和卫星之间的距离，从而确定测站的三维坐标；载波相位测量为通过波的相位关系引入观测方程，从观测线性方程式中求得相位中心的三维坐标。1.2GPS技术在公路工程中应用公路建设的路线长

4、、遇到的构造物多，高等级公路对测量的要求很高，传统的测量方法效率跟不上建设需要，GPS系统有着其他方式无法比拟的优势，而广泛应用于公路建设当中。7在线路控制测量中，传统方法因为受到距离和通视的限制，需要增加中间过渡点，加大了工作量，同时影响测量精度，而GPS控制网精度只受卫星分布影响，能够很好的适应带状控制网的布设要求；在线路定测中传统方法要先放线，然后进行中平测量，GPS技术则可以同时进行高程测量，提高工作效率，并且在首级控制网布设后能够随时放样中线或恢复线路，基本没有桩位遗失现象，还可以避免中间点的误差传播和积累；地形测量中，GPS技术不需要两点间的通视，能够快速有效的

5、达到理想效果，只要在测区内假设RTK基准站就能进行工作，简洁方便。2GPS高程问题的方法研究2.1高程系统高程系统是由基准面和水准原点确定，不同的高程系统具有不同的高程基准面，常用的高程系统有大地高、正常高、正高、力高和地区力高几种。新中国成立以来我国的高程系统有1956年黄海高程系、1985年国家高程基准等。高程基准面是为了建立统一的高程系统而确定的地面点高程的起算面，通常采用大地水准面作为高程的基准面。大地水准面是完全静止时的海平面。为了长期稳定高程基准面，便于国家控制网联测，在国家高程基准面的验潮站附近会设置一个固定的国家水准原点，通过国家水准点和国家高程基准面的高差

6、确定国家水准原点的高程，从而能够推算全国各地的高程。2.2GPS高程拟合原理和误差7GPS的高程拟合原理是指将测量得到的大地高与水准测量的正常高相减，得到高程异常，通过对高程异常进行拟合，从而推算未知点的高程异常。可以建立小范围的类大地水准面，在测区内布设一定密度和数量的GPS点，与水准联测，得到大地高与正常高，推算高程异常，通过拟合高程得到测区内的类大地水准面。拟合方法与GPS点的分布、水准点的联测精度以及解算获得的大地高有很大的关系。GPS测量误差的来源包括三部分，与卫星有关的误差有星历误差、卫星钟差和相对论效应等；信号传播误差包括电离层延迟、对流层延迟和多路径效应等；

7、接受设备和数据处理误差有天线对中误差、天线整平误差、天线相位中心误差和量取天线高误差等，出具处理时误差受已知点三维坐标、选用模型误差等。另外水准点误差会直接影响拟合结果，拟合模型引起的误差对拟合精度也要很大的影响。2.3GPS高程拟合的常用方法曲线拟合模型，这种方法计算简便，用于道路、河流等线性工程中，数据误差较大，有三次样条曲线拟合、多项式曲线拟合、正交函数拟合集中方式；曲面拟合模型，包括多项式拟合模型、多面函数曲面拟合、移动曲面拟合法等；7神经网络法，具有很好的容错性，能够大规模处理十分复杂的信息。是一种自适应