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摘 要

GPS水准测量是指利用GPS测量的大地高，借助似大地水准面转换为正常高，这种方法在工程中得到广泛应用。但是由于各GPS点上的高程异常值无法直接获得，目前还无法直接将大地高精确地转换为正常高。传统的几何水准测量方法是测定正常高的主要方法，这种方法虽然精度高，但实施起来费时费力，作业效率较低。因此如何利用 GPS 定位精度高、速度快、操作简单等优点来解决高程问题已成为测绘领域研究的一个热点。

本文首先介绍了GPS高程测量的相关知识，阐述了GPS水准测量的基本原理，及测量的误差来源。还阐述了大地高系统、正高系统、正常高系统的定义；水准面、大地水准面、似大地水准面的定义；GPS高程拟合的一般方法等。并针对近年来较为热门的GPS数据处理中的高程拟合作了重点介绍。最后用平面拟合法以及二次曲面拟合法两种方法对同一组数据进行拟合、对比与分析。

关键词：GPS高程；GPS高程拟合；精度分析

Calculation and precision analysis of height abnormal correction in Hangzhou gulf bridge

Abstract

The definition of GPS leveling is to translate geodetic height computed from GPS surveying into normal height by quasi-geoid; it is widely used in the application of survey engineering. However, the abnormal of GPS points can not be obtained directly, so at present, we cannot translate geodetic height into normal height straightly and accurately. Conventional geometry leveling is the main method to determine normal height, but this method has poor efficiency. Therefore, how to utilize GPS, which has high precision in position, rapid speed, simple manipulation and so on to deal with the height problem, it has become a hot spot in survey engineering.

The paper sums up a number of issues related to GPS leveling firstly, Expounded the basic principles of GPS leveling, and measuring the sources of error. Also elaborated on the earth system are high system, the normal high-definition geoid, the geoid, like the definition of the geoid; GPS elevation fitting the generalmethods. Intended mode of cooperation and more popular in recent years , GPS data processing in elevation highlights. Last with the plane fitting method and the two curved surface fitting method of two fitting the same data, contrast results, and analysis Precision.

Keywords：GPS height; GPS height fitting; precision analysi

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1研究目的和意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.3主要研究内容 2

第二章 GPS测高的基础理论 3

2.1常用的高程系统 3

2.1.1大地高系统 3

2.1.2正高系统 3

2.1.3正常高系统 3

2.2 GPS高程精度 4

2.2.1 GPS测量中误差来源 4

2.2.2消除或削弱误差的方法 5

2.3 GPS精度评定 5

第三章 GPS高程拟合的一般方法 8

3.1绘等值线图法 8

3.2解析内插法 8

3.2.1 多项式曲线拟合的方法 8

3.2.2三次样条曲线拟合模型 9

3.3曲面拟合法 9

3.3.1多项式曲面拟合法 9

3.3.2多面函数曲面拟合法 10

3.3.3移动曲面法 11

第四章 GPS高程拟合实例应用分析 14

4.1 GPS高程拟合试验 14

4.1.1已知点数量不同时的拟合试验 15

4.1.2已知点分布状况不同时的拟合试验 20

4.2试验结果分析 22

第五章 结论与展望 23

5.1结论 23

5.2本文展望 24

参考文献 25

致 谢 26

第一章 引言

1.1研究目的和意义

现阶段，GPS因其精度高、速度快、经济方便等优点，在布设各种控制网和各种精密工程测量得到了广泛应用。相对常规测量技术，GPS测量更加简便和以高精度获得测站间的大地高差。

在一些大型工程项目中，例如杭州湾跨海大桥跨越三十几公里的水面。需要两岸高程精度的联系，才能建立统一的高程系统。在这些常规水准测量困难的地区怎样快速、准确地获得水准高程是测量中的关键问题。

传统水准测量是参照大地水准面而言，其测得的高程称为正高或正常高，而GPS测量的高程是参照WGS-84参考托球面，称为大地高。因为基准面不同，两种高程存在着本质区别。参考椭球面与大地水准面之差称为高程异常，相比传统水准测量，GPS测量方便、快捷。所以人们希望用GPS测量来代替传统水准测量，但数据又想统一使用正常高，因此，将GPS高程转换为正常高是非常必要的。

1.2国内外研究现状

近年来，GPS因其诸多优点得到人们的普遍认可，这也使得GPS在许多领域有广泛应用。进而GPS测量在建筑物变形监测、建筑施工测量得到大量关注。使其在许多领域都显示了它的优越性。针对GPS高程不便性，国内外也在GPS高程拟合方法上作了深入的研究，使GPS高程能得到更广泛的应用。GPS高程转换实质就是求出正常高与大地高的高程异常。

目前国内外进行GPS高程转换有如下几种方法：

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