地形起伏對gps工程控制網(wǎng)高程異常的影響

1、1地形起伏對形起伏對GPS工程控制網(wǎng)高程異常的影工程控制網(wǎng)高程異常的影響張同剛1?岑敏儀1馮義從1路伯祥1盧建康2（1.西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院地理信息工程中心四川成都610031；2.鐵道第二勘測設(shè)計(jì)院四川成都610031）摘要：要：高程異常由短波分量和中長波分量組成。受地形起伏影響顯著，特別是在?T?g?T?山區(qū)和高山區(qū)，變化較大，而的變化則相對比較平緩。利用DEM計(jì)算GPS控制點(diǎn)的，再g?T?結(jié)合移除恢復(fù)技術(shù)，可以顯著提高局部地區(qū)

2、的GPS大地高轉(zhuǎn)換為正常高的精度。本文就其核心問題的計(jì)算進(jìn)行了深入的研究，導(dǎo)出了連續(xù)型積分計(jì)算公式；分別試驗(yàn)了平原、丘陵、和高T?山地區(qū)在不同積分范圍和不同參考面高程對計(jì)算結(jié)果的影響，并分析了這些因素對GPS大地T?高轉(zhuǎn)化為正常高的影響特點(diǎn)，由此得出一些有益的結(jié)論。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：高程異常；正常高；全球定位系統(tǒng)；數(shù)字高程模型中圖分類號中圖分類號:P228文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:ATheAffectionoftheRuggedTopogra

3、phyontheHeightAnomalyofGPSEngineeringControlwkZHANGTonggang1CENMinyi1FENGYicong1LUBaixiang1LUJiankang2（1.CollegeofCivilEngineeringSouthwestJiaotongUniversityChengduSichuan6100312.TheSecondRailwaysSurvey&DesignInstituteCh

4、engduSichuan610031）Abstract:TheheightanomalycanbeseparatedintotwocomponentstheshtwavelengthcomponentT?g?themediumlongwavelengthone.varieswithtopographygreatlyespeciallyinthemountainhighT?mountainareawhileisrelativelysmoo

5、ther.TheaccuracyoftheheighttransfmationofGPSheightcanbeg?improvedgreatlyinlocalmountainareabyemployingtheremoverecovertechniqueafterofeachGPSpointT?calculatedusingDEM.Wecarefullystudythekernelquestionwhichisthecalculatio

6、noftheheightanomalycausedbytheruggedtopographyeduceacontinuousintegralfmula.ThenaseriesofexperimentsaredesignedfstudyinganalyzingtheaffectionofscopeofDEMinvolvedintheintegralprocesstheionofthereferenceheight.Alloftheexpe

7、rimentsareperfmedintheplainhillmountainareasrespectively.Afteranalysisoftheresultssomehelpfulconclusionsaredrawnbythesetests.Keywds:heightanomaly；nmalheight；GPS；DEM我國西部多為高山丘陵地形，對鐵路建設(shè)中的高程測量提出了很高的要求，如果采用傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測量方法將遇到很多困難，而解

8、決這個(gè)問題的有效途徑就是通過將GPS大地高轉(zhuǎn)換為正常高的方法，目前國內(nèi)外很多學(xué)者在這方面進(jìn)行了大量的研究，并且提出了很多方法。一是擬合法，其本質(zhì)是用連續(xù)的數(shù)學(xué)曲面來擬合似大地水準(zhǔn)面。在平原地區(qū)由于似大地水準(zhǔn)面比較光滑，選擇合適的數(shù)學(xué)模型就能夠滿足一般工程建設(shè)的要求[1]，但對高山區(qū)等似大地基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（40271092）張同剛（1977），男，江蘇鹽城人，西南交通大學(xué)博士研究生。Email:tgzhang@3文采用

9、了另一種不同的處理方式，對式（1）直接積分：???????dzdrGTHHrc1?????????drHzdzGpHHr202)(??????????????????drHzHzGHHrpp202)()(ln（4）???drHHHHrHHHHGprprpp???????????????????202202)()()()(ln式（1）~（4）是計(jì)算高程異常的連續(xù)積分公式。T?注意到式（4）中，當(dāng)待求點(diǎn)與格網(wǎng)點(diǎn)重合時(shí)，此時(shí)，，使得00?rP

10、HH?，導(dǎo)致積分異常。為避免積分異常，在＝0的DEM格網(wǎng)點(diǎn)的高程值增加0??PHH0r10cm，其他DEM格網(wǎng)點(diǎn)并不做這樣的改正，這樣處理對高程異常積分計(jì)算結(jié)果的影響為0.7mm?？紤]到1：1萬DEM格網(wǎng)點(diǎn)高程中誤差平原地區(qū)為0.5~1m，山區(qū)為2.5~5m，高山區(qū)為5~10m[9]，所以這樣處理能夠滿足實(shí)際工程的要求，利于編程實(shí)現(xiàn)且可避免積分異常。2DEM范圍對高程異常的影響范圍對高程異常的影響整個(gè)測區(qū)的范圍很大，相應(yīng)的DEM數(shù)據(jù)量就

11、非常大，需要多大范圍的DEM參與計(jì)算，才能使計(jì)算的高程異常值滿足實(shí)際需要的精度？這個(gè)問題涉及到要準(zhǔn)備的DEM數(shù)據(jù)量和實(shí)際計(jì)算效率，它對工程控制網(wǎng)的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。針對這個(gè)問題，本文首先試驗(yàn)與待求點(diǎn)P距離不等的地面點(diǎn)對P的高程異常的影響，然后試驗(yàn)不同地形，不同積分區(qū)域?qū)Υ簏c(diǎn)P的高程異常及其高程異常差的影響。2.1不同格網(wǎng)點(diǎn)對待求點(diǎn)高程異常值的影不同格網(wǎng)點(diǎn)對待求點(diǎn)高程異常值的影響對待求點(diǎn)P，分別計(jì)算DEM上各格網(wǎng)對P點(diǎn)的高程異常的

12、影響值，然后以對應(yīng)的DEM格網(wǎng)為平面坐標(biāo)，以影響值為Z坐標(biāo)，在空間三維圖上表示，則DEM上每個(gè)格網(wǎng)對P點(diǎn)高程異常的影響值分布圖如圖2所示，圖中上半部分為分布于DEM上各格網(wǎng)點(diǎn)對P點(diǎn)高程異常的影響值，若取整個(gè)上半部分區(qū)域面上的影響值之和，則可求得由該DEM地形起伏對P點(diǎn)的高程異常。圖中下半部T?分為參與計(jì)算P點(diǎn)高程異常的DEM。P點(diǎn)的位置位于DEM的中央。由圖2上半部分可以看出，中央部分（即P點(diǎn)所在位置）有一個(gè)明顯的凸起，意味著該點(diǎn)附近的