探讨长距离输电线路中应用

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1、探讨长距离输电线路中应用多面函数最小二乘推估法计算GPS高程宜昌电力勘测设计院有限公司向希红摘要：本文阐述了长距离输电线路中应用多面函数法计算GPS高程的原理和方法，结合生产实例，采用此方法计算的数据与已知常规测量方法、GPS随机软件计算方法即地球模型法数据进行了对比，从数据对比结果分析，不同地区，不同GPS高程计算方法与常规测量方法数据差异不同，总有一种方法与常规测量方法差异最小化，达到长距离输电线路测量规范中的高程精度的要求。因此针对长距离输电线路分布不同地区，要求计算GPS高程方法多样化，提出一种适应地区变化且精度较高GPS高程计算方法。主题词：长距离输电线路GPS拟合、大地水

2、准面差距多面函数误差1引言　　近年来，GPS卫星定位技术已在测绘、交通、城建、国土管理、水电、地质、水运、采矿等部门得到广泛的应用，并取得了可喜成果。GPS高程应用也得到了一定程度发展，由于GPS施测的WGS-84椭球面上的大地高,是一个几何分量,而生产中需要的是基于测区的似大地水准面上的正常高,两者存在着一个差数即高程异常,为一个变量,此差数因地区的不同而不同,GPS高程应用关健是应用各种数学模型求取测区高程异常值，也可以理解为将基于WGS-84椭球面的GPS施测数字高程模型转换为基于测区水准面的数字高程模型DEM，转换方法多种多样。但并不是每一种方法计算GPS高程在全球所有地区都

3、适合，而GPS厂家随机软件大都带有一种计算GPS高程的方法，这在生产中应用很不方便。对于长距离，GPS测量也能非常有效地得到大地高，但会遇到大地水准面和高程基准面方面的问题。由于大地水准面按经典的说法是：设想一个静止的海水面向陆地延伸而形成一个封闭的曲面，其中通过平均海水面的那个水准面称为大地水准面。但是，随着现代大地测量的发展、测量精度的提高和多方面的需要，再把它说成与平均海水面重合就不能认为是严格的了。因此，我国的黄海高程基准实际上是近似高程系统。这样的一个大地水准面模型，其相对精度是很低的，从而也制约了GPS高程测量的精度。专家、学者对计算GPS正常高方法进行了探索，多面函数最

4、小二乘推估法就是其中的一种。　　2多面函数最小二乘推估法的原理　　多面函数最小二乘推估法是美国HARDY教授于1997年推出的一种DEM求解的方法，基本指导思想：任何一个光滑的数学表面，总可以用一系列的有规则的数学表面的总和以足够的精度逼近。地形表面总是可以划分成不同的区域，这些区域可以认为是局部光滑、连续的。可以选择适当的数学曲面加以描述并逼近，以求得其表面DEM。结合实际将此方法应用到计算GPS正常高方面，提高将GPS施测的大地高转换为测区正常高的精度，探索出一种新计算GPS正常高有效途经　　依据以上原理，设（X，Y）为地形表面上的任意一点，其高程可以表示为多个数学曲面的总和，核

5、函数根据需要选用，在工程界常用的用于拟合GPS高程的二次曲面函数也是核函数的一种，此次还有如垂线偏差法、平面转换法、地球模型水准面法都属于核函数。　　3生产应用　　本单位有多台某公司生产的系列GPS接受机，近几年来，使用这些设备在全国各地进行了距离输电线路GPS控制测量，而厂家随机软件只有一种计算GPS正常高高程的方法：地球模型法，笔者将上述长输管道控制测量数据使用多面函数法、地球模型法分别进行了高程计算，并将多面函数法、地球模型法、常规测量的已知检核数据三者进行了对比分析。　　　　表1华北平原地区GPS高程对比表(单位:m)管线长度50km　　点号多面函数法地球模型法常规测量501

6、302.853302.86302.891505355.105355.00354.875509520.550520.65520.726512465.88465.99466.021516249.679246.82246.66529496.627496.66499.671　　　　表2西南山区GPS高程对比表（单位:m）管线长度80km　　　　点号多面函数法地球模型法常规测量6801198.9101198.7101198.9566861208.2211208.0101208.2616901208.0201208.3211208.112696997.080996.96997.166698899

7、.830899.90899.6897001322.5301322.661322.4967021255.7701255.8401255.7127051211.5431211.6801211.431　　　　表3西北戈壁地区GPS高程对比表(单位:m)输电线路长度100km　　点号多面函数法地球模型法常规测量9351936.0101936.3501935..9859371886.7311886.9211886.6119481770.2891770.0401770