浅议基于gps市政道路测量技术

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1、浅议基于GPS市政道路测量技术　　摘要:鉴于GPS高程测量精度比不是很高，远远没有发挥出其该有的特质。本文结合笔者自身多年的实践经验，结合实例，对其做了专门的论述。本文某开发区道路高程测量为工程背景，探讨了基于GPS高程的市政道路测量技术，以期促进道路测量技术的更好发展。关键词:GPS市政道路测量精度中图分类号：TU99文献标识码：A文章编号：随着科技的迅速发展，各个领域都得到了极大地提升，高科技运用到各个行业，GPS测量广泛的应用在道路的高程测量中，然而其高程测量精度低于平面测量，如何提高GPS高程测量精度是当今测绘界的热点问题。也是本文

2、要探讨的问题。8GPS测量中高程测量精度低于平面测量精度。而利用现有的测量手段获得的高程精度大大高于平面精度，如四等水准测量的高程精度可达到0.5mm，而目前一般工程平面精度水平在几个毫米，两者存在很大的差异。因为我国的高程系统是以似大地水准面为基准的正常高高程，但GPS定位获得的高程信息是相对于WGS-84椭球的大地高，尽管GPS能够给定高精度的大地高，但由于没有一个具有相应精度和高分辨率的大地水准面模型，致使在GPS大地高至正常高的转换中精度严重丢失。可见利用GPS在进行高程测量本身就很弱势。但是，GPS测量有点间不需通视、误差不累积、

3、大大降低劳动强度和提高工作效率等诸多优点。因此，如何提高GPS高程测量精度是当今测绘界的重要问题。以某地区两区之间高程异常差值的变化规律，用比较简单、实用的数学模型来精化该地区的似大地水准面，并顾及影响GPS高程测量的因素，使GPS所测大地高通过这些数学模型直接转换为具有厘米精度的正常高，以提高工作效率。一理论基础1GPS高程测量原理由高程系统理论可知，测站点的大地高H与正常高h之间有如下关系:h=H−ζ(1)式中，ζ称为高程异常。由式(1)可以看出，若能求出GPS点的高程异常，就可确定GPS点的正常高。因此，GPS高程转换的关

4、键在于高程异常的精确求得。2似大地水准面精化的数学模型似大地水准面精化的数学模型一般是用多项式函数拟合法，其数学模型为:ζ=f(x，y)+ξ(2)式中，f(x，y)是拟合的似大地水准面；ξ是拟合误差，而:8(3)(3)式中，a0、a1、a2、a3、a4、a5为拟合待定参数；x，y为各GPS点的平面坐标。取式(3)中的一、二次项，合并(2)、(3)式后即得二次曲面拟合模型:(4)取式(3)中的一次项，合并(2)、(3)式后即得二次平面拟合模型：(5)每个起算点可组成一个式(4)或式(5)，在[ξ2=min]条件

5、下，解算出ai即可求出网中其余点的高程异常，并利用式(1)求出各待定点的正常高h。3重力似大地水准面计算重力似大地水准面高分为两部分计算:第一部分由全球重力场模型计算(似)大地水准面高及模型重力异常；第二部分由观测重力异常移去第一部分的重力异常，得到残差重力异常及由残差重力异常格网数据计算的残差(似)大地水准面高，即:Mζ=ζ+∆ζ(6)8式中ζM是由重力场模型利用大地水准面上的重力异常根据扰动位计算出的模型高程异常；∆ζ是由莫洛金斯基方法利用地面上的重力异常解算地面上的扰动位计算出的残差高程异常。模型高程异常计算公

6、式为:这里GM为地球引力常数；a是参考椭球的长半径；θ，λ和r分别是计算点的地心纬度、经度和向径；和为完全规格化位系数；是完全规格化缔合Legendre函数。将Molodensky级数的零阶项与一阶项合并，取一阶项近似等于重力局部地形改正，与残差空间异常相加形成残差高程异常，应用Stokes公式计算格网结点残差高程异常。残差高程异常计算公式为:(8)(9)式中R地球平均半径；δ∆g残差空间异常；γ正常重力均值；δgTC局部地形改正；S(φ)是Stokes函数；φ积分面元的极距；dσ单位球面上的面元。。那么，格网结点模型高程异常ζ

7、M与残差高程异常Δζ之和即为恢复后的格网高程异常ζ，这样就得到重力似大地水准面格网数值模型。4利用GPS/水准结合重力场模型推估高程异常8利用GPS/水准拟合高程异常时，在测区GPS/水准点分布不均匀或点数不很多的情况下，以及当测区大地水准面起伏变化较大时，所拟合的(似)大地水准面可能会产生某种畸变，若在拟合时，同时考虑地球重力场模型获得的ζm，以ζm作为测区的参考(似)大地水准面，GPS/水准点作为已知的控制点，求出它们之间的残差，再进行拟合推估，则可望消除或改善这种畸变，得到较高精度的高程异常推估值。基本方法如下:在测区GPS点上，利用

8、密合模型计算出所有的高程异常值，求出GPS/水准点上的残差值。δζ=ζ−ζmi(10)对δζi采用多项式拟合法进行拟合，确定拟合参数：(11)最后可得到所有GPS点的