gps高程測量精度技術(shù)10.1.21

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1、中國中鐵九局集團(tuán)有限公司GPS高程測量精度研究二○一○年一月二十一日【摘要】結(jié)合測量工作實(shí)踐，在GPS定位中高程的精度通常較差,這也是造成高程信息沒有得到廣泛應(yīng)用的一個(gè)重要原因,所以為了能充分利用GPS定位中的高程信息,還必須設(shè)法挖掘GPS測高的精度潛力。通過對通霍線D級GPS網(wǎng)的高程擬合精度分析，探討GPS高程擬合成果的精度與起算點(diǎn)分布、起算成果精度、高程擬合數(shù)學(xué)模型、GPS數(shù)據(jù)處理軟件的關(guān)系?！娟P(guān)鍵詞】GPS高程異常值中誤差曲面擬合GPS高程測量精度研究中鐵九局集團(tuán)第一工程有限公司田飛一、前言目前，大多數(shù)的城市首級控制網(wǎng)均采用GPS測量，而其中的高程控制主要采用傳統(tǒng)

2、的幾何水準(zhǔn)測量方法建立高精度的水準(zhǔn)網(wǎng)。GPS高程測量卻常常被忽視，認(rèn)為其精度不太可靠。因此，為探討GPS測量高程擬合成果的精度與起算點(diǎn)分布、起算成果精度、高程擬合數(shù)學(xué)模型、GPS數(shù)據(jù)處理軟件的關(guān)系，結(jié)合通霍線D級GPS網(wǎng)測量GPS高程擬合的工作，對GPS擬合高程的精度進(jìn)行了研究。二、研究目的進(jìn)行多種高程起算點(diǎn)分布的擬合試驗(yàn)，比較不同起算點(diǎn)分布下的高程擬合成果精度，探討GPS高程擬合成果的精度與起算點(diǎn)分布、起算成果精度、高程擬合數(shù)學(xué)模型、GPS數(shù)據(jù)處理軟件的關(guān)系，并確定一套最優(yōu)的GPS擬合高程可達(dá)到四等水準(zhǔn)的數(shù)據(jù)處理方法。三、課題研究人員組成及職責(zé)隊(duì)長：田飛、巨新峰主要負(fù)

3、責(zé)測量方案、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)精度組員：葉成文、邢建匯、郭宇航、趙會東、單勇志、王輝主要負(fù)責(zé)施測和采集，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確四、國內(nèi)外現(xiàn)狀及簡要說明全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem-GPS）是美國從本世紀(jì)70年代開始研制，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。經(jīng)近10年我國測繪等部門的使用表明，GPS以全天候、高精度、高效率等顯著特點(diǎn)，贏得廣大測繪工作者的信賴，并成功地應(yīng)用各個(gè)相關(guān)領(lǐng)域，給測繪領(lǐng)域帶來一場深刻的技術(shù)革命。五、GPS高程擬合的方法分別采用《PowerADJ3.0》軟件進(jìn)行曲面擬合

4、的方法擬合計(jì)算和采用《TG01.6》軟件進(jìn)行EGM96大地水準(zhǔn)面模型高程擬合計(jì)算，并對結(jié)果進(jìn)行對比分析。六、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢核6.1重復(fù)基線的長度較差ds，兩兩比較應(yīng)滿足ds≤2σ（式中σ為相應(yīng)級別的精度，并按實(shí)際平均邊長計(jì)算）；6.2D級GPS網(wǎng)的同步環(huán)閉合差Wx、Wy、Wz均不得大于/5σ（式中σ為相應(yīng)級別的精度，并按網(wǎng)的平均邊長計(jì)算）；6.3D級GPS網(wǎng)的獨(dú)立閉合環(huán)或附合路線坐標(biāo)閉合差應(yīng)滿足以下要求：Wx≤3σ，Wy≤3σ，Wz≤3σWs≤3σ（Ws＝）式中：n為閉合環(huán)邊數(shù)，σ為相應(yīng)級別的精度（按實(shí)際平均邊長計(jì)算）。6.4D級GPS網(wǎng)的無約束平差當(dāng)觀測數(shù)據(jù)的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)

5、經(jīng)檢驗(yàn)符合要求時(shí)，方可進(jìn)行D級GPS網(wǎng)的無約束平差。D級GPS網(wǎng)作一個(gè)整體網(wǎng)進(jìn)行平差計(jì)算，無約束平差提供基線向量的改正數(shù)、基線的相對和絕對誤差、各點(diǎn)在WGS-84坐標(biāo)系下的空間直角坐標(biāo)和大地經(jīng)緯度坐標(biāo)及大地高、各點(diǎn)的平面坐標(biāo)。基線分量的改正數(shù)絕對值應(yīng)滿足以下要求：VΔx≤3σ，VΔy≤3σ，VΔz≤3σ式中：σ為相應(yīng)級別規(guī)定的基線的精度。在以上各項(xiàng)精度指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)書及規(guī)范的要求以后，再進(jìn)行GPS網(wǎng)的高程擬合。七、GPS高程擬合成果外部檢核和精度標(biāo)準(zhǔn)7.1GPS高程擬合成果外部檢核首先對D級GPS網(wǎng)中的絕大多數(shù)點(diǎn)聯(lián)測二等水準(zhǔn)，選用其中部分點(diǎn)作為GPS高程擬合的起算點(diǎn)，其

6、它沒有參與GPS高程擬合計(jì)算的D級GPS點(diǎn)作為外部檢核點(diǎn)，對GPS高程擬合結(jié)果進(jìn)行外部檢核。根據(jù)D級GPS網(wǎng)高程擬合函數(shù)內(nèi)插得到檢核點(diǎn)的高程異常值ζ，通過公式：h=H-ζ求得檢核點(diǎn)正常高h(yuǎn)插，然后按照第7.2款進(jìn)行GPS高程擬合精度等級評定。7.2GPS高程擬合精度等級評定假定二等水準(zhǔn)測量值h水是真值，通過第7.1款外部檢核方案，對所得到的GPS高程擬合結(jié)果進(jìn)行精度評定。7.2.1比較外部檢核點(diǎn)正常高較差值VhA、各檢核點(diǎn)GPS高程內(nèi)插值h插與其二等水準(zhǔn)聯(lián)測值h水間正常高較差值Vh，Vh的最大值應(yīng)滿足以下關(guān)系：Vh=h插-h水≤±2σ≤±40(mm)B、檢核點(diǎn)Vh的均方

7、差值（中誤差）m應(yīng)滿足以下關(guān)系：m=≤σ≤±20（mm）7.2.2比較外部檢核點(diǎn)間內(nèi)插值高差與二等水準(zhǔn)聯(lián)測值高差間的較差DVh相鄰檢核點(diǎn)GPS高程內(nèi)插值兩兩比較得到高差DH插，與其二等水準(zhǔn)高差DH水應(yīng)滿足以下關(guān)系：三等水準(zhǔn)：DVh=Dh插-Dh水≤±12（mm）四等水準(zhǔn)：DVh=Dh插-Dh水≤±20（mm）k為檢核點(diǎn)間基線長度，單位km。7.2.3比較每公里水準(zhǔn)測量全中誤差Mw各相鄰檢核點(diǎn)高差較差DVh可看作是符合水準(zhǔn)路線的閉合差，按其可計(jì)算出每公里水準(zhǔn)測量全中誤差Mw，具體計(jì)算公式如下：Mw=±其中：N為高差個(gè)數(shù)；F為比較高差的檢核點(diǎn)