论文总字数：22405字

摘 要

GPS（全球卫星定位系统）是与现代科学技术的发展一起兴起的先进导航、定位技术。它具有全天候、高精度和自动测量的特点，GPS技术有着广泛的应用。然而，由于似大地水准面是一个不规则的曲面，它无法用一个精准的曲面来模拟，这就使得GPS只能提供给我们高精度的大地高，而不是我们工程中所需要的正常髙。因此，如何利用由GPS定位精度高、速度快、操作简单等优点获得的大地高来解决高程问题已成为测绘领域研究的一个热点问题。

本文简要介绍了GPS高程测量的相关知识，三种常用高程系统及相互的转换关系，以及目前国内外常用GPS高程转换方法，介绍了常用的GPS高程拟合方法：等值线内插法、曲线拟合法、曲面拟合法和BP神经网络法。结合某地区地面沉降的工程项目，通过不同的选点方式、不同的拟合方法，通过数据参数计算，对研究区进行了高程拟合，并对各项试验结果分别进行了拟合精度的评定。最后，通过拟合结果的对比分析，得出相关结论。

关键词：GPS高程拟合，多项式曲面拟合，多面函数拟合，高程异常

Research and application of GPS elevation fitting method

Abstract

GPS (Global Positioning System) is a development of modern science and technology together with the rise of advanced navigation, positioning technology. It has all-weather, high precision and automatic measurement features, GPS technology has been widely used. However, because of Quasi-geoid is an irregular surface, it can not be modeled by a precision surface, which makes GPS can only provide us with a high-precision geodetic, but not the normal height in our project needs. Therefore, how to use the high GPS positioning accuracy, speed, and easy operation to obtain high to solve the elevation of the land issue has become a hot topic in the field of Surveying and Mapping.

This paper briefly introduces the related knowledge of GPS height measurement, the relationship between three kinds of elevation system and mutual transformation, as well as domestic and foreign GPS elevation fitting method, introduces the used method of GPS elevation fitting: contour interpolation, curve fitting, surface fitting and BP neural network method. Combined with the ground subsidence of a project, respectively by polynomial fitting and polyhedral function method, scope of application of GPS in the study area measurement data of monitoring points existing and leveling data, through different sites, programming calculation, the study area was elevation fitting, and the results were evaluated by fitting precision. Finally, by fitting the results of comparative analysis, draw conclusions.

Key Words: GPS elevation fitting; Polynomial surface fitting; Multi-faceted function

fitting; Height anomaly

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景和意义 1

1.2 国内外的研究现状 1

1.3 本文研究的目的及主要内容 3

1.3.1 研究的目的 3

1.3.2 研究内容 3

第二章 GPS高程测量 5

2.1 常用高程系统 5

2.1.1 大地高系统 5

2.1.2 正高系统 5

2.1.3 正常高系统 5

2.1.4 高程系统之间的相互关系 5

2.2 GPS高程测量原理 6

2.3 GPS高程测量误差分析 6

2.3.1 误差来源 6

2.3.2 消除或削弱误差的方法 8

第三章 GPS高程拟合方法 9

3.1 等值线内插法 9

3.2 曲线拟合法 9

3.3 移动曲面法 10

3.4 曲面拟合法 11

3.4.1 多项式曲面拟合 11

3.4.2 多面函数拟合 12

3.5 BP神经网络法 12

3.6 GPS高程拟合精度评定 13

3.6.1 内、外符合精度 13

3.6.2 GPS水准精度评定 14

第四章 某地区地面沉降项目 15

4.1 项目概况 15

4.2 地面沉降的监测方法 15

4.3 GPS高程拟合的方法 15

第五章 结论与展望 28

5.1 结论 28

5.2 展望 28

参考文献 30

致 谢 31

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）起始于美国军方的一个项目，1964年投入使用。在上世纪70年代，美国海陆空三军联合研制了新一代的GPS卫星定位系统。经过20余年的研究和试验，耗资300亿美元，到1994年全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星布设完成。

GPS测量技术作为20世纪末最重要的技术之一，现已广泛应用于各行各业，特别是对传统的测绘行业带来了历史性的变革。但其在平面测量中的精度高，高程测量中精度低的特点也越来越受到关注。究其原因，是因为我们日常生活中常用的高程系统是正常高系统但GPS测量出来的高程是大地高，在正常高和大地高之间存在着一个高程异常值。

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