GPS高程轉換在公路高程控制測量中的應用研究.pdf

1、公路高程控制測量為整個路線提供統(tǒng)一的高程基準,在路線設計、施工、運營階段都起著非常重要的作用。隨著全球定位系統(tǒng)GPS(GlobalPositioningSystem)技術的發(fā)展,GPS測量以高效率、高精度、不受氣候條件限制等優(yōu)勢,使得GPS技術應用于公路高程控制測量已成為一種趨勢,其可以減輕外業(yè)工作量,從而帶來直接的經(jīng)濟效益。采用GPS相對定位技術可以獲得GPS網(wǎng)中觀測點的大地高,但在公路高程控制測量中,地面點的高程采用正常高,研究GP

2、S高程轉換可以精確求定GPS點的正常高。本文結合公路高程控制測量實測數(shù)據(jù),利用神經(jīng)網(wǎng)絡、最小二乘配置方法進行GPS高程轉換研究,取得的主要成果有:
　　(1)在收集GPS高程轉換及公路高程控制測量的大量資料的基礎上,了解了GPS定位技術原理,高程系統(tǒng)的定義,理清了各高程系統(tǒng)之間的關系,掌握了國內(nèi)外常用的GPS高程的轉換方法及其在公路高程控制測量中應用研究現(xiàn)狀。明確了公路高程控制測量的重要性,實測方法及精度要求。
　　(2)在

3、基于神經(jīng)網(wǎng)絡GPS高程轉換模型中,為避免各轉換參數(shù)數(shù)值差異過大,必須對測量數(shù)據(jù)進行歸一化處理,使其具有同等的權重。傳統(tǒng)的歸一化函數(shù)值域為[0,1](函數(shù)A),為了研究數(shù)據(jù)歸一化方式對GPS高程轉換結果的影響,本文提出了值域為[-1,1]的歸一化函數(shù)(函數(shù)B),結合反向傳播(BP)、廣義回歸(GRNN)和徑向基(RBF)等三種神經(jīng)網(wǎng)絡模型進行計算和對比分析,得出函數(shù)B的轉換結果優(yōu)于函數(shù)A的轉換結果;采用B函數(shù)歸一化時,基于廣義回歸(GRN

4、N)神經(jīng)網(wǎng)絡的GPS高程轉換結果最優(yōu)。
　　(3)針對常規(guī)GPS高程轉換模型沒有顧及非隨機參數(shù)向量,其結果與正常高的實際值必然會有一定差異,本文在最小二乘配置模型中加入了非隨機參數(shù)向量,結合實測數(shù)據(jù),與平面轉換模型進行對比計算。采用平面轉換模型,其結果的中誤差為0.039m,而采用最小二乘配置轉換模型,其結果的中誤差為0.008m,相對精度大幅度提高。針對協(xié)方差函數(shù)對最小二乘配置轉換結果的影響問題,采用高斯(Gauss)函數(shù)、希爾

5、伏寧(Hirvonen)函數(shù)、似高斯(Gauss)函數(shù)分別作為協(xié)方差函數(shù)進行了GPS的高程轉換計算分析,得出了當采用似高斯函數(shù)作為協(xié)方差函數(shù)時,其結果優(yōu)于前二者。
　　(4)探討了在公路高程控制測量中GPS高程轉換為正常高的精度影響因素。從數(shù)據(jù)源分析,在觀測過程中GPS數(shù)據(jù)采集誤差主要包含衛(wèi)星星歷引起的誤差、GPS信號的傳輸誤差及GPS天線高的測量誤差;聯(lián)測誤差有水準點本身的誤差和與水準點聯(lián)測引起的誤差。從GPS高程轉換模型分析,