似大地水准面的精化(9)

米左右。

在插值方法上，双线性插值和邻近点插值、Shepard插值以及三次样函数插值的结果比较接近，二次多项式插值结果则与他们相差较大，主要是二次多项式采用全部格网数据整体拟合一个曲面来计算GPS水准点高程异常j其过多的包容了距离各个GPS水准点较远处的格网高程异常值，由于CQG2000精度不均匀，且点间距离增大，则高程异常相关性降低，所以其插值结果并不可靠。三次样条函数插值求得的曲面在相邻边上的一阶导数是连续的，因此在整个区域内的曲面都是光滑的，其结果较好，但是其计算过程比较繁琐。Shepard插值也具有较好的精度，它充分考虑了插值点附近已知点的影响，但是其参考半径需要选择的合适，落在参考圆里的己知点个数一般在5-10个。

本文最后取Shepard插值方法的计算结果，在下面的四种计算方案中，用到数据插值时均采用Shepard插值方法。

方案：选择8个，16个，28个，54个均匀分布全区域的GPS水准点作为精化拟合点，其余GPS水准点作为检核点，设计好各自点间平均间距及点平面密度（每个点的控制面积），采用函数模型中具有代表性的多项式拟合法和统计模型中具有代表性的配置法进行精化计算，经过试验结果的分析对比可以得到：

采用本文提出的方法利用一定量的GPS水准点来精化CQG2000，达到了比较理想的效果。在几种拟合方法中，二阶多项式的效果最好，不但精度较高，而且比较稳定，配置法在点数较少时效果和二阶多项式接近，但在选择54个GPS水准点作为拟合修正点时，其结果却很差，这是因为这54个点分布并不均匀，而且醌置方法的计算精度很大程度上取决于其协方差函数的选取，而协方差函数待定系数的解算又与样本的大小，分布有关，不易控制。所以在利用GPS水准点精化CQG2000时，配置方法的使用必须经过大量的试算和验证，以保证其精度。一阶多项式虽然形，简单，计算方便，其精度却明显不如二阶多项式，至于三

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四阶多项式，其精度不但较低，而且容易产生振荡。二阶多项式包含一个偏差参数，两个倾斜参数和三个非线性参数，基本上能分离出系统误差和随机性误差，所以综上所述，在拟合方法上，推荐选择二阶多项式。

由试验计算的结果还可以得出，拟合点个数的选择对于提高CQG2000的精度也有较大影响，对于本区域而言，利用均匀分布的8个GPS水准点数据，已经可以明显提高CQG2000的精度，而利用16个GPS水准点，则可以达到更好的结果，此时CQG2000的精度已经由原来的3个分米提升到了1个分米，此外，挡水准点密度增加时，CQG2000的精化精度己无明显提高，而且如果GPS水准点过密，其分布又不均匀，结果反倒不好。结合GPS水准点间的平均间距和点平面密度的计算结果，我们可以得出经验结论：在中东部地形较平坦地区，利用GPS水准点精化CQG2000时，GPS水准点的平均间距应在60—70km为佳，其点密度应在2500平方千米左右。这个结论还有待于更多的实际算例作验证。

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第五章 结论与展望

5.1 结论

GPS技术的出现对许多常规测量技术产生了巨大的冲击，传统的几何水准测量也不例外。通过GPS测量，可以得到高精度的大地高，借助似大地水准面模型，可以将高精度的大地高直接转换成正常高，直接为工程服务，省去了工作量巨大的几何水准测量。

本文主要研究局部或区域(似)大地水准面的精化问题，特别是在分别研究了GPS水准拟合法，重力法，移去恢复法的基础上，研究了以CQG2000为平台，结合GPS水准数据精化(似)大地水准面的理论和方法。针对现阶段区域似大地水准面精化方法中存在的问题，对几种精化区域似大地水准面的方法进行了一定的研究，经过近一年来的努力，取得了一些初步成果，现总结如下：

(一)GPS水准几何拟合法总体上可分为函数模型法、随机模型法和综合模型法，合适的函数模型能较好的反映趋势性，规律性变化，在地形比较平坦，高程异常变化不大的区域，只要模型选择的合适，可以达到较高的精度。统计模型能较好的反映统计性、随机性变化，只要相关性模型选择的合适，且有足够多的数据计算其待定参数，也可以有较好的精度。以最小二乘配置为代表的综合模型法将高程异常分解为系统参数部分和随机参数部分，首先采用函数模型进行拟合，再对其拟合残差(作为信号)运用统计模型进行逼近，同时顾及了大地水准面的几何性质和物理性质，其精度要高于单纯的函数模型和随机模型。其协方差函数的准确确定仍是一个值得继续深入研究的问题。

(二)GPS水准点的选取对于几何拟合结果的影响很大，如果选取得拟合点分布不均匀或没有包含多数地形变化特征点，则拟合结果很差。GPS水准点的个数对拟合结果也会产生重要影响，

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如果数量太少，则不足以准确表征大地水准面的变化趋势，数量太多不但不能提高精度，而且影响这种方法的经济效益，不同情况的GPS水准点布设问题已有很多研究成果，但仍值得进一步探讨。

(三)顾及重力场位模型值的移去恢复法，理论上可以达到比直接采用GPS水准拟合法更好的结果，但重力场模型值体现全球性特征，其在局部较为平滑，所以在区域较小或区域大地水准面长波分量变化并不复杂时，采用此方法反而会引入重力场模型值的计算误差，达不到理想的结果，且此方法提高精度的量级也很有限。美国国家地理空间情报局(NGA)近年来一直致力于构建优于EGM96的重力场模型，其将利用现有最好的重力、地形和地球密度数据，采用最先进的建模技术，计算确定新的地球重力场模型EGM05，EGM05大地水准面的精度为±15cm，重力资料不完整地区，精度为±50cm，没有重力资料地区为±120cm。采用更好的地球重力场模型，将会减少长波方面的计算误差，此方法的优越性将会更显著的体现。

(四)我国新一代似大地水准面CQG2000模型的成功研制是我国精化(似)大地水准面的一个阶段性进展，分辨率和精度达到了一个新的水平。虽然CQG2000仍不能满足大、中比例尺测图需要，但是其具有较好的分辨率，且其结果体现了大地水准面的物理性质。本文尝试了结合区域GPS水准数据，采用移去恢复法精化大地水准面，与GPS水准直接拟合法以及移去重力场模型和地形改正的方法比较，此方法精度有明显提高，不过这还只是一个试验性结论，这种方法的理论推导还有待进一步研究，这种方法的推广性还有待迸一步验证。

虽然以CQG2000为平台的城市区域似大地水准面精化研究已取得一些进展，但依然有大量的工作可做。在数学方法上，不但如何寻找一个合适的泛化能力和推广能力强的计算方法，是有待研究的重点，而且如何在区域加密一些重力数据，结合高分辨

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高精度的地形数据，通过精化局部重力场的方法提高区域似大地水准面的计算精度，也是非常重要的工作。同时，对于GPS水准数据和CQG2000格网数据的有用信息如何提取与挖掘、对其所含有的不同误差和粗差如何进行处理和知识发现等，也下一步进行深入研究方向之一。

另外，城市区域似大地水准面精化成果的应用研究也有待推广和扩展。虽然本文中提及了一些实际的应用范畴，可是如何更为广泛地利用、结合确立的水准面精化成果去更好指导社会生产，意义非凡。例如利用高精度的水准面精化成果，实现真正的空间基准、定位与导航；如何结合城市CORS站信息，对交通，环境监测等进行广播预报：如何建立一个动态的似大地水准面，结合InSAR数据，来对灾害 …… 此处隐藏：1835字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……