關于GPS高程轉換方法研究及精度的分析

繆祥柱

摘? 要：在開展GPS高程轉換工作時，常用的轉換方法主要有兩種，分別是建立數字模型以及建立神經網絡模型。這兩項技術都涉及到對信息技術的應用，從實際工作情況來看，由于高程轉換工作對數據精準度有著較高的要求，為了保證GPS高程轉換工作的順利開展，文章通過分析這兩種方法的基本操作原理和相關注意事項，結合實際測量案例分析出了現階段轉換工作過程中存在的優勢和不足之處。明確了高程轉換精度的優化目標和優化方法，并制定出了科學合理的工作方案，以此來推動我國科技信息技術的發展進步。

關鍵詞：GPS;高程轉換;具體方法;精度分析

中圖分類號：P228.4? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）33-0101-02

Abstract： When carrying out GPS elevation conversion， there are two commonly used conversion methods： digital model and neural network model. These two technologies are involved in the application of information technology， from the point of actual work situation， because of the elevation transformation work has a higher requirement on data accuracy， in order to ensure the smooth progress in GPS height conversion work， this paperanalyzes the basic operation principle of the two methods and relevant precautions， and according to the actual measurement， makes an analysis of the case out of the working process of the transformation in the existing advantages and disadvantages. In order to promote the development of science and technology information technology in our country， the optimization objective and optimization method of elevation conversion precision are clarified， and a scientific and reasonable work plan is worked out.Keywords： GPS; elevation conversion; specific methods; precision analysis

GPS是一項高科技定位技術，可以測量靜態物體和移動物體的準確位置，并且還能通過建立相應三維坐標系的方式，來判斷物體的高度信息。該技術在我國許多領域都有著極為重要的作用，現階段，技術人員正在研究的問題是GPS高程轉換的方法及轉換的精度，目的是為了推動GPS技術的發展，創造更為廣闊的應用前景。

1 GPS高程轉換的基本操作原理及相關注意事項

想要開展GPS高程轉換工作，首先就需要了解轉換操作的基本原理，了解操作時應當注意哪些問題，這樣才能達到事半功倍的效果。

1.1 基本內容及原理

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大地水準面的正常高。但是，從GPS測量工作方面看，通過衛星定位系統探測到的地面高程信息主要是基于WGS-84參考橢球的大地高。與地質勘察工作、城市基礎建設、軍事建設等方面對高程數據的需求之間有一定的差異性。針對這個問題，技術人員想要應用先進的科技手段完成地面高程的定位測量工作，就必須要掌握科學轉換GPS高程數據的基本方法。在具體轉換過程中，技術人員需要掌握GPS高程的計算公式，通過信息技術手段方便快捷的完成GPS高程轉換工作。這樣還可以有效降低GPS高程轉換過程中的誤差問題，降低技術人員的工作壓力。

1.2 相關注意事項

在具體進行GPS高程轉換工作時，還有一些注意事項需要遵守。首先，就是該項操作對技術人員的專業工作能力要求比較高，需要技術人員不斷總結個人工作經驗，積極參加集體培訓工作，提高自身的技術操作能力。從而掌握先進的信息技術的操作方法，達到GPS高程轉換的目的。同時，在具體的轉換研究工作中，需要加大資金技術投入引進相應的工作設備，包括衛星接收裝置，計算機軟硬件設。這樣才能及時接收GPS信號，并將信號轉換為符合人們使用需求的數據信息。此外，不同的自然天氣情況以及技術人員對信號接收站位置的選擇，都會影響GPS測量數據的準確性，這需要技術人員引起重視。

2 介紹常見的GPS高程轉換模型設置方式

目前，基于我國科技信息技術的發展進步，在進行GPS高程轉換工作時，技術人員通常都會選擇使用計算機技術建立高程模型，以便于分析出GPS高程轉換工作是否科學合理，本文就對常見的幾種轉換模型的設置方式進行簡要的介紹。

2.1 數學模型設置

在我國長期的科技發展過程中，使用的最普遍的一種GPS高程轉換方法就是利用GPS探測到的數據信息來建立數學模型。具體操作方法為：將GPS探測到的物體坐標數值代入到相關數學計算公式當中，然后由技術人員應用信息技術手段進行計算求解。最后，利用數據結果就可以建立出數學模型。一般情況下，為了保證GPS高程轉換工作的順利開展，技術人員在測量時會在GPS水準聯測點中選擇6個以上均勻分布的點，進行數值求解工作。通過這種方法，技術人員還可以分析出高程數據信息是否存在異常情況，以提高GPS高程轉換工作的質量和效率。建立數學模型進行GPS高程轉換是應用效率較高的一種傳統技術手段，其受到了許多技術人員的一致認可。但是，由于我國大多數地區的實際地質結構形狀并不規則，同一區域內的水平面及高度等數據方面都會存在一定的差異。這就導致技術人員在使用單一的數學模型時，無法滿足新時期GPS高程轉換工作對精度的基本要求。針對這方面的問題，技術人員必須要具備創新意識及能力，積極總結自身的工作經驗，分析出現階段存在的實際問題及產生問題的具體原因，從中年研究出優化高程轉換方法的可行措施。

2.2 神經網絡模型

神經網絡模型是在時代發展背景下誕生的一種新型技術手段，可以處理系統內難以解析的規律性。不過，由于我國對這項技術的應用起步比較晚，因此還存在許多不足之處需要完善。在實際進行GPS高程轉換工作時，必須要對技術人員進行知識技能的培訓工作，確保技術人員能夠掌握該模型的建設技巧，以此來保證該模型的應用價值能夠得到充分的發揮。在這種新型高程模型的建立過程中，操作的關鍵環節就在于技術人員可以利用信息技術手段預先處理GPS數據信息，實現智能化、自動化的操作。同時，在這個過程中，技術人員還應當確定神經網絡的兩個學習參數：分別是網絡目標誤差和網絡擴展常數。在高程轉換操作過程中，對于這兩個參數的選取將會直接影響網絡輸出的最終結果，進而影響高程轉換的精準度。

3 結合實際案例分析高程轉換的精度

3.1 實際案例

為了分析GPS高程轉換模型的精度，本文所選某測區南北長約4.1km，東西寬約3.5km。從實際勘察結果來看，該區域內地物豐富，區域北部起伏較大，其他地方地勢相對平坦。區域內共設置了26個水準聯測點，平面坐標按D級GPS網的測量要求施測，高程用三等幾何水準進行了聯測。為了方便觀察數據測量情況，技術人員將GPS聯測點點位繪制成圖像信息來進行對比分析，如圖1所示。

結合圖像信息對本文介紹的兩種GPS高程轉換方法的精度進行對比分析工作時，為了保證測量結果的準確性，技術人員應當從區域四周及中間選取13個聯測點參與計算，圖1中用“ 表示。剩余13個點作為模型的外部檢查點，圖1中用“○”表示。然后統計各個檢測點的坐標轉換情況，通過取平均數的方式測量誤差。

3.2 精度分析

結合具體的案例進行高程轉換工作，技術人員可以發現，通過建立數學模型的方式開展GPS高程轉換工作時，13個檢測點當中的殘差絕對值最大為0.045m，最小為0.007m。綜合所有的檢測點取平均值來計算，這種高程轉換方法可以將誤差控制在±0.035m，應有效果良好。而利用新型的神經網絡模型檢測點的殘差絕對值最大為0.058m，最小為-0.003m。雖然新型轉換方法在絕對值的數據方面差異較大，但是綜合平均統計情況來看，該方法可以將轉換的誤差控制在±0.014m。這就表示，各種高程轉換方法都有各自的應用優勢及不足之處。因此，在實際操作過程中，技術人員想要有效提高GPS高程轉換工作的精準度，就必須要學會科學融合不同方式的優勢，取長補短。實踐表明，這種綜合研究的新方法還能夠提高GPS高程轉換工作的效率，降低操作的難度，讓轉換工作更加科學化和合理化。

3.3 精度優化研究

在進行GPS高程轉換精度優化研究工作時，最主要的方法就是通過網絡渠道與其他國家進行技術交流探討。在這個過程中，工作人員不能一味吸取其他國家先進的技術操作方法，還需要結合當地的實際地形情況和基礎設備的配置情況進行合理的選擇。比如，有些經濟較為落后的地區沒有條件使用高新技術手段建立GPS高程轉換模型。在這種情況下，除了要調整工作方案之外，當地政府還應當出臺相應的扶持政策，為GPS高程轉換工作提供資金及技術的支持，以此來推動轉換工作的有序運行。從而充分發揮出GPS技術的實際應用價值，解決現階段存在的具體問題。技術人員應當意識到，GPS高程精度的優化工作需要與我國的科技信息技術發展情況結合起來，這是時代發展的必然要求，也是優化創新工作的基本方向。

4 結束語

在進行GPS高程轉換方法的研究工作中，技術人員發現，不同的方法有各自的應用優勢。因此，想要提高轉換的精準度就應當將各種方法當中的應用優勢結合起來，建立多個模型圖，達到取長補短的作用。在具體的操作過程中，還涉及到對信息技術的應用，基于此，除了要提高設計人員的工作能力之外，還應當加大資金技術投入引進計算機工作設備。通過網絡渠道積極開展創新研究工作，結合當地的實際情況，科學吸取其他國家先進的技術操作經驗，以保證我國GPS高程轉化工作的順利開展。

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