曲面擬合高程模型在塊狀區(qū)域中的研究及其應(yīng)用

馮樹清等

摘 要：（本文原刊于《煤礦開采》2013年11月）如何能把WGS-84坐標(biāo)系中的Z坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成正常高為生產(chǎn)服務(wù)，，這樣可以避免在控制點上進(jìn)行傳統(tǒng)的幾何水準(zhǔn)測量。本文討論了曲面擬合內(nèi)插法，并結(jié)合實例分析總結(jié)了幾種曲面擬合模型的優(yōu)缺點，并給出了合理化建議。

關(guān)鍵詞：正常高；幾何水準(zhǔn)測量；擬合插值法

1 引言

GPS定位測量獲得的高程是以WGS-84 參考橢球面為基準(zhǔn)面的大地高，它是一個幾何量，不具有物理意義。實際應(yīng)用中的地面點高程是以似大地水準(zhǔn)面為起算面的正常高，它和GPS高程兩者之間相差高程異常。如何有效利用GPS測量的高程信息，把大地高轉(zhuǎn)換成正常高是一個非常有意義的課題。（本文原刊于《煤礦開采》2013年11月）

2 高程系統(tǒng)分類

（1）大地高系統(tǒng)是以參考橢球面為基準(zhǔn)面的高程系統(tǒng)，地面某點P的大地高H是地面點P沿參考橢球的法線方向到參考橢球面的距離。

（2）正高系統(tǒng)是以大地水準(zhǔn)面為高程基準(zhǔn)面，地面上任一點的正高是指該點沿垂線方向至大地水準(zhǔn)面的距離表示。

（3）正常高系統(tǒng)是以似大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)的高程系統(tǒng)。某點的正常高是該點通過鉛垂線與似大地水準(zhǔn)面的交點之間的距離。

其中，三者關(guān)系如2-1圖所示，它們各自的示意圖以及相互之間的關(guān)系如下。

6 結(jié)束語

本節(jié)闡述了塊狀區(qū)域三類擬合模型，并對具體實例進(jìn)行了對比、分析，得出以下結(jié)論：

（1） 隨著多項式曲面擬合階數(shù)的增加，內(nèi)符合精度明顯提高但外符合精度并非提高。曲面樣條擬合法擬合精度要高于多項式曲面擬合。

（2） 多面函數(shù)擬合法適合于在地形復(fù)雜的測區(qū)擬合，需要較多數(shù)目的己知點，當(dāng)GPS水準(zhǔn)聯(lián)測點越多時，這種方法的擬合精度就越高，越能反映出測區(qū)內(nèi)細(xì)部的凸凹變化程度。不足之處在于無法事先確定合適的光滑因子，需要多次嘗試才能達(dá)到比較理想的擬和效果。

（3） 曲面樣條函數(shù)擬合對GPS水準(zhǔn)聯(lián)測點數(shù)目要求較少，能解決己知點較少的測區(qū)GPS高程轉(zhuǎn)換問題，而且效果較好，這對與充分利用GPS高程信息，減少水準(zhǔn)測量外業(yè)，有著一定的現(xiàn)實意義，并對解決GPS高程擬合和精化局部大地水準(zhǔn)面模型也有十分實用的。（本文原刊于《煤礦開采》2013年11月）

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作者簡介

馮樹清（1969-），男，籍貫：內(nèi)蒙古開魯縣人，工程師，現(xiàn)任中電投白音華煤電公司礦業(yè)分公司生產(chǎn)礦長， 1991年7月畢業(yè)于山東建筑材料工業(yè)學(xué)院工程測量專業(yè)。