工程与技术科学--测绘科学与技术.doc
《工程与技术科学--测绘科学与技术.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《工程与技术科学--测绘科学与技术.doc(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、地形起伏对GPS工程控制网高程异常的影响张同刚1基金项目:国家自然科学基金资助项目(40271092)张同刚(1977- ),男,江苏盐城人,西南交通大学博士研究生。Email: 岑敏仪1 冯义从1 路伯祥1 卢建康2(1.西南交通大学 土木工程学院 地理信息工程中心 四川 成都 610031;2.铁道第二勘测设计院 四川 成都 610031)摘 要:高程异常由短波分量和中长波分量组成。受地形起伏影响显著,特别是在山区和高山区,变化较大,而的变化则相对比较平缓。利用DEM计算GPS控制点的,再结合移除-恢复技术,可以显著提高局部地区的GPS大地高转换为正常高的精度。本文就其核心问题的计算进行了
2、深入的研究,导出了连续型积分计算公式;分别试验了平原、丘陵、和高山地区在不同积分范围和不同参考面高程对计算结果的影响,并分析了这些因素对GPS大地高转化为正常高的影响特点,由此得出一些有益的结论。关键词:高程异常;正常高;全球定位系统;数字高程模型中图分类号: P228文献标识码: AThe Affection of the Rugged Topography on the Height Anomaly of GPS Engineering Control NetworkZHANG Tong-gang1CEN Min-yi1FENG Yi-cong1LU Bai-xiang1LU Jian-k
3、ang2(1. College of Civil Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu Sichuan, 610031; 2. The Second Railways Survey & Design Institute, Chengdu Sichuan, 610031)Abstract: The height anomaly can be separated into two components, , the short wavelength component and , the medium and long wavele
4、ngth one. varies with topography greatly, especially in the mountain and high mountain area, whileis relatively smoother. The accuracy of the height transformation of GPS height can be improved greatly in local mountain area by employing the remove-and-recover technique after of each GPS point calcu
5、lated using DEM. We carefully study the kernel question, which is the calculation of the height anomaly caused by the rugged topography, and educe a continuous integral formula. Then, a series of experiments are designed for studying and analyzing the affection of scope of DEM involved in the integr
6、al process and the selection of the reference height. All of the experiments are performed in the plain, hill, and mountain areas respectively. After analysis of the results, some helpful conclusions are drawn by these tests.Key words: height anomaly;normal height;GPS;DEM 我国西部多为高山丘陵地形,对铁路建设中的高程测量提出了
7、很高的要求,如果采用传统的水准测量方法将遇到很多困难,而解决这个问题的有效途径就是通过将GPS大地高转换为正常高的方法,目前国内外很多学者在这方面进行了大量的研究,并且提出了很多方法。一是拟合法,其本质是用连续的数学曲面来拟合似大地水准面。在平原地区由于似大地水准面比较光滑,选择合适的数学模型就能够满足一般工程建设的要求1,但对高山区等似大地水准面较为粗糙的地区,效果则并不理想。二是重力场模型法2和重力场模型结合内插的方法34,这种方法通过重力场模型求得高程异常值,并结合水准测量和一定的内插方法将GPS测得的大地高转换为正常高。该方法多运用于大范围的GPS高程转换。三是顾及地形改正的拟合法56
8、,这种方法的关键在于首先通过DEM来计算高程异常的短波分量,然后剔除该分量,使得高程异常的剧烈变化变平缓后再进行拟合,最后恢复被剔除的短波分量。试验结果表明这种方法能够适用于起伏较大的高山地区。文献5中给出了高程异常的计算公式,其试验结果显示,利用第三种方法绝大部分点达到了四等水准测量的精度。该文采取了增加待求点与DEM格网点之间的水平距离的办法来处理其积分奇异问题。文献6对这种方法做了进一步的研究和分析,提出了分段积分方法,来解决积分奇异的问题,从而改善了高程异常的计算精度。不足之处是这个公式在计算过程中需要有人工干预,可能会给结果带来一些不确定因素。其他的方法还有神经网络模型,以及神经网络
9、模型和曲面拟合相结合的混合方法7等。目前由于计算机技术和遥感技术的发展,DEM在数据获取、存储和处理速度等方面取得了突破性的进展,国家1:50 000DEM已建立,这就使得顾及地形改正的拟合法的应用前景非常广阔,特别是对于西部地区的铁路建设具有很重要的现实意义,因此有必要对该方法做进一步的研究。由于求解高程异常的精度是影响该方法应用的重要因素,本文就此进行更加深入的试验和研究。本文首先推导高程异常求解的连续积分计算公式,然后详细讨论影响计算高程异常的各种因素,并设计试验方案,分析试验结果,最后得出一些结论和建议。1 高程异常求解的连续积分公式如图 1所示,设测区有一参考面Hr,则高出或者低于H
10、r的地形对P点的引力位为8: (1)式(1)中:G为万有引力常数(G = 6.67310-8C3S-2g-1),为地球平均质量密度(= 2.67gC-3),H为数字地面模型格网点高程,Hr为参考面高程。由地形起伏引起的高程异常为8: (2)式(2)中 为计算点的正常重力值,即(3)图 1 由地形起伏计算高程异常Fig 1 参考面似大地水准面rr0HrHpzP起伏地面图H式(3)中为测区平均纬度,Hp为计算点高程(单位:km)。文献5对积分公式的积分奇异问题采取了一个简单的近似处理,当(见图 1)小于0.5km时将设为0.5km,来应对积分奇异;文献6给出分段积分计算公式,计算中需人工干预,不利
11、于编程计算,同时带来了计算结果的不确定性。因此有必要进一步完善积分公式。为了便于积分运算,文献6中对式(1)使用泰勒级数展开,最终得到了分段积分公式。本文采用了另一种不同的处理方式,对式(1)直接积分:(4)式(1)(4)是计算高程异常的连续积分公式。注意到式(4)中,当待求点与格网点重合时,此时,使得,导致积分异常。为避免积分异常,在0的DEM格网点的高程值增加10cm,其他DEM格网点并不做这样的改正,这样处理对高程异常积分计算结果的影响为0.7mm。考虑到1:1万DEM格网点高程中误差平原地区为0.51m,山区为2.55m,高山区为510m9,所以这样处理能够满足实际工程的要求,利于编程
12、实现且可避免积分异常。2 DEM范围对高程异常的影响整个测区的范围很大,相应的DEM数据量就非常大,需要多大范围的DEM参与计算,才能使计算的高程异常值满足实际需要的精度?这个问题涉及到要准备的DEM数据量和实际计算效率,它对工程控制网的应用具有重要的现实意义。针对这个问题,本文首先试验与待求点P距离不等的地面点对P的高程异常的影响,然后试验不同地形,不同积分区域对待求点P 的高程异常及其高程异常差的影响。图 2 DEM格网点对P点的高程异常的影响(上半部分Z轴的单位10-5m;下的半部分Z轴的单位为m,DEM格网间距250m)YXZ8 Z4ACP2.1 不同格网点对待求点高程异常值的影响对待
13、求点P,分别计算DEM上各格网对P点的高程异常的影响值,然后以对应的DEM格网为平面坐标,以影响值为Z坐标,在空间三维图上表示,则DEM上每个格网对P点高程异常的影响值分布图如图 2所示,图中上半部分为分布于DEM上各格网点对P点高程异常的影响值,若取整个上半部分区域面上的影响值之和,则可求得由该DEM地形起伏对P点的高程异常。图中下半部分为参与计算P点高程异常的DEM。P点的位置位于DEM的中央。由图 2上半部分可以看出,中央部分(即P点所在位置)有一个明显的凸起,意味着该点附近的点对高程异常的影响较大,而其它每个点的影响要小得多;在X90区域(下称区域C)内单点的影响总体上略微超过X90部
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 工程 技术科学 测绘 科学 技术
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【二***】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【二***】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。