关于GPS高程测量的若干理论与实践的研究

在地面点高程异常值的确定中，似大地水准面的模拟起着决定性的作用，几何解析法和重力法是对高程异常值进行确定的两种方法。几何解析法是用一次或高次的解析多项式拟合出测区的似大地水准面, 进而内插出GPS点上的高程异常值。计算点附近的地面重力是重力法最基本的手段，这样的方法可以将大地水准面的非线性变化部分得出来，在应用的过程中，地形数字模型和地球重力场模型数据是必不可少的内容之一，只有这样，地形起伏的影响和大地水准面的长、短波特性才能够反映出来。本文主要就是介绍几种比较常用的GPS高程转换方法。

1、解析多项式法

多项式拟合是在拟合区域内的水准重合点之间, 按削高补低的原则平滑出一个曲面，对于线状测区可拟合出曲线，来代表拟合区域的似大地水准面，供内插使用。拟合有越大的范围，高程异常变化的复杂性就会越大，这种拟合就会出现很大的误差。

2、多面函数法

在数学曲面中，多面函数法起着逼近的作用，最小二乘拟合和推估法在解算中发挥着重要的作用。统计函数中包含最小二乘拟合和推估法，在没有很多高程异常资料的情况下，想要确定是很难的。而距离的函数就是指多面函数的核函数，它的确定离不开几何关系，并且在待定高程点和已知高程点之间也会发挥一定的作用，权系数矩阵是其发挥的主要作用。

3、非参数回归法

非参数回归法所运用的范围是较为广泛的。在利用它的时候，会有清晰的思路，简单的模型，计算也不会很复杂，这些都是它自身存在的优点，概率密度估计的核估计和最邻近估计就是它的理论基础。这个方法体现最为明显的就是适当地对函数进行选取，其中近邻权是一种具有优良大样本性质的权。

4、高程异常变化梯度法

现在针对高程异常变化的估计已经成为一种趋势，对于离待求点距离最近的已知点的高程异常值要进行选择，使其转变为平滑值，最后在对待定点上的高程异常的波动值进行分析，做最终找到高程异常在未知点上的体现，这就是高程异常变化梯度法。

5、固定边界三次样条插值法

连续和平滑是样条函数最基本的体现，在全部结点上，计算和微分就是这个函数最发挥的作用，这些点的确定，是由一个闭合区间进行反映的。这个区间中会包含着很多个子区间，这个子区间的函数，可以通过一组系数进行表现的。这些函数在子区间端点处相连, 形成一个连续而平滑的合成函数。当规定边界条件后, 则称为固定边界样条函数。这些函数通常采用低阶多项式的形式, 最常用的样条插值函数是三次样条函数。

7、线性移动拟合法

每个拟合点在线性移动拟合法中是比较重要的内容，它不仅能够将周围的点和拟合同时兼顾，而且这些点的分布以及地形起伏也会有一定的影响，拟合区域在移动拟合法中相对来说会比较小，这样的话，已知水准点的控制作用就能够得到充分地发挥。

二、GPS 高程转换软件(GPSCNV) 的实现

GPS高程转换要想实现自动化和智能化，就需要我们不断地进行研究和探索，根据其具体情况，将GPS高程转换软件GPSCNV设计出来，这个软件最为重点的功能就是高程转换，同时提供输入、输出数据的编辑、浏览及打印等辅助功能。

1、数据编辑。Cdit软件在数据编辑模块中起着尤为重要的作用，它能够编辑和校验原始数据。其实GPS数据处理软件的基线处理结果就是这个软件所输入的数据，因为各软件提供数据的文件格式是完全不一样的，所以，人工干预在数据编辑模块中起着决定性的作用，这样的话，原始数据就能够与这个软件所需要的格式相统一。

2、高程转换。拟合方法在这个系统的高程转换中起着不可替代的重要作用。当前解析多项式法、多面函数法、非参数回归法、高程异常变化梯度法、加权均值法、垂线偏差法等高程转换程序都已经问世，在此基础上，将原始数据提供出来，然后选定拟合方案，高程转换就会自动运行，并且转换的结果也会有所保留。

3、结果输出。对这项功能进行利用，浏览、编辑、打印高程转换结果等一系列操作就可以清晰地呈现在用户面前。

三、结论

总而言之，GPS高程测量在我国已经开始深入地发展，针对GPS测量实践中高程转换问题进行了详细的分析和研究，找出很多转化为高程系统的方式和方法，这些方法已经通过测试，它的意义和价值都应该得到更多的认同。

1、在有充足的水准测量资料的前提下，地面的实用高程中，GPS测量成果起着决定性的作用。在情况较好的时候，高程在转换之后，能够精确到厘米，在一般的高程建设和大比例尺测图中能够充分地发挥应有的作用和优势。

2、在文中，关于高程转换方案提出了很多，同时还要与我国GPS测量的现状相结合，在很多测绘单位中都能够被广泛地应用。

3、在文中提到对高程转换模型进行采用，经过实践检验，科学性和实用性在其中的表现是较为突出的。