小区域GNSS高程异常改正方法研究文献综述

 2022-03-24 10:03

小区域GNSS高程异常改正方法研究

(文献综述)

  1. 绪论

全球定位系统(GNSS)具有定位速度快、精度高、能提供全天候定位等优点, GNSS测量依据的基准面是WGS-84椭球,GNSS高程是基于WGS-84的大地高程系统。但我国目前采用的高程系统是基于国家高程基准的正常高系统。要将GNSS定位所得到的测点的大地高转换到实际采用的正常高高程系,只需要知道各点的高程异常。然而在现实中,无法直接得到各测点的高程异常值,于是常通过一定数量的已知高程异常值,进行高程拟合,进而得到需要点的高程异常值。

  1. 研究意义

我国工程建设普遍采用正常高系统 ,而正常高一般采用等级水准测量方式获取,耗时、繁琐且效率低。全球卫星导航系统(GNSS)定位技术可以快速、精确地获取大地高,但是由于未能获得同等精度的高程异常值,导致转换的正常高达不到高程精度要求,制约了 GNSS 高程定位技术的应用。

高程异常的转换精度是限制 GNSS 实现快速高程测量的关键因素之一,因此构建合理的高程异常转换模型具有重要意义。

  1. 国内外研究现状

针对高程异常的研究是测绘行业的研究热点之一,常用GNSS高程拟合的方法求高程异常改正值。目前求取高程异常的常用方法就是GPS水准法、重力模型法及两者组合法。

目前,国内外用于GPS水准计算的各种拟合方法主要有:绘等值线图法;解析内插法(包括曲线内插法、样条函数法和AKIMA法);曲面拟合法(包括平面拟合法、二次曲面拟合法、多项式曲面拟合法、多面函数拟合法、曲面样条拟合法、非参数回归曲面拟合法、高程异常变化梯度法、移动曲面法、Shepard 拟合法);加权平均法;非格网GPS散点数据考虑地形改正法;地球重力场模型法; BP神经网络法及综合拟合方法等。不同的 GNSS 高程拟合的各种数学模型都各有其优势与缺陷,有其一定的适用范围,且不同拟合模型可能对高程异常模型的影响差异较大。因此,应根据拟合区域的面积、地形、区域和地质情况,选择合适的数学模型。

谢萌丽、姜永涛等(2020)[8]认为,在县域尺度内,径向基函数插值法内插精度最高,局部多项式插值法外推精度最高。综合来看,局部多项式插值法在县域尺度高程拟合中精度最高。在多项式插值中,局部多项式插值法更能体现数据的短波变化,在小区域 GNSS 高程异常拟合中内插和外推精度较高,普通克里金插值法适用于满足二阶平稳假设的数据。

汪金花,刘雨青,吴长悦(2014)[9]认为神经网络算法是高程拟合过程中的优选模型,模型本身内符合误差小,拟合精度较高,但对样本数据的准确度依赖较高,易受到观测值误差的干扰,若观测值中含有粗差,将会导致拟合函数失真,偏离真正的拟合结果。其研究通过优化神经网络模型的输入结构,构建了一种含稳健权的神经网络高程拟合模型,改善了网络的抗差性能,较好地提高拟合的精度。

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