GPS高程轉換方法研究及精度分析

唐麗娟

(安徽理工大學 測繪學院,安徽 淮南 232001)

0 引 言

GPS定位技術由于其平面定位精度高、速度快而被廣泛使用,GPS測量得到的三維坐標,實際上主要使用的還是其平面位置信息,而其高程信息并沒有被充分利用。如何充分利用GPS觀測值中提供的高程信息,直接為測繪生產服務,成為一項很有意義的工作。由于無法直接利用GPS測量高程代替水準高程,所以就必須將GPS大地高轉換成正常高。

1 GPS高程擬合的原理

1.1 正常高和高程異常

我國高程系統普遍采用正常高系統,傳統的水準測量獲取結果是基于似大地水準面的正常高,而GPS測量得到的高程則是基于WGS-84參考橢球的大地高[1-2],如圖1所示,若要使GPS測量的高程數據可以在實際的工程建設中使用,就必須進行高程系統的轉換,這就需要知道這些測點的高程異常值。

圖1 參考基準關系圖

H=Hg+N=Hr+ξ,

(1)

1.2 高程異常的求解

由式(1)可以得到:

Hr=H-ξ.

(2)

故只需知道高程異常ξ就可以確定該測點的正常高。目前,高程異常ξ獲取的方法有從國家高程異常圖上查取、利用地球重力場模型來確定高程異常值、從局部地區精化的大地水準面模型中獲得。第一種方式獲取的高程異常值的精度不高,一般都在分米級;第二種方式由于國家地球重力場模型保密,只能從全球地球重力場模型中得到,得到的高程異常值也只能反應大地水準面的基本變化趨勢;第三種方法獲得的高程異常值精度較高,雖然可以達到厘米級精度,但獲取高程異常值的成本較高,一般難以承受[3]。……