[發明專利]精確確定區域高程異常的方法

無效

• 申請號: 200810022646.4
• 申請日: 2008-07-18
• 公開（公告）號: CN101319893A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發明（設計）人: 胡伍生;沙月進
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00;G06N3/06
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明是一種利用神經網絡技術和格網技術精確求定區域高程異常的方法，屬于“測繪科學與技術”學科中的“大地測量學”技術領域。

背景技術

“高程異?！笔侵傅厍驒E球面與地球似大地水準面之間的差異；“區域”是指地球表面的一部分。確定區域高程異常是大地測量學的一項重點工作，也是一個極具重要實用價值的工程任務?？梢哉f，確定區域高程異常，就是現今GPS定位時代建立和維護國家高程參考框架，與建立國家高精度GPS定位網或傳統的國家高程控制網具有同樣的重要意義，也是一個國家發展測繪事業的一項大地測量基礎建設。

目前，確定區域高程異常的主要計算方法有以下兩種：(1)重力似大地水準面的計算。按照莫洛金斯基理論求定高程異常，在計算過程中一般采用兩次移去-恢復技術方法。此方法的缺點是精度較低，不能滿足工程需要。(2)利用GPS水準計算高程異常。如果在一個點上采用GPS觀測技術精確地求定該點的大地高，同時又通過精密水準求得該點正常高，兩者之差即為該點的高程異常，其精度比第一種方法要高，具體精度取決于GPS測定大地高的精度和水準測量正常高的精度。如果在一個區域布設有足夠多的GPS水準點，那么通過計算這些點的高程異常值，便可以建立該區域高程異常計算模型。這是目前確定省市級(區域)高程異常的常用方法。

目前，我國廣泛采用上述第二種方法(GPS水準)來計算高程異常。在該方法中，區域高程異常的主要計算模型有：二次多項式擬合、神經網絡BP算法擬合和格網技術等。但概括起來，這些方法存在以下不足：

1)似大地水準面作為一種具有物理意義的曲面，在局部范圍內變化是連續的，可以采用數學方法來進行擬合。因此，多項式擬合方法被廣泛采用。目前，我國基本上是采用二次多項式擬合法，該方法雖然計算結果穩定，但計算結果精度較低，使得GPS高程測量成果的應用范圍較小。

2)神經網絡BP算法擬合方法，其計算結果精度明顯高于二次多項式擬合法，但計算復雜，計算時間長，而且計算結果不穩定，因此，目前在工程中該方法較少被采用。

3)格網技術是美國采用的方法，該方法計算模型簡單，簡便快速，但要求區域內已知控制點有較高的密度(野外測量成本較高)，否則，該方法計算結果精度不高。

針對這些方法存在的以上不足，本發明通過研究神經網絡技術和格網技術等優點，提出采用一定的工作流程來精確確定區域高程異常。本發明的實質是將上述三種方法按照規定的流程進行有機地結合，實現了以上各種方法的優勢互補，可以大大提高區域高程異常的計算結果精度。如果能精確求出區域高程異常，則對推動GPS技術尤其是快速定位技術如GPS?RTK技術在測量中廣泛應用，使GPS技術不僅確定平面位置，更重要的是代替低等級的水準測量，從而使費用高、難度大、周期長的傳統低等級水準測量工作量減少到最低限度，具有非常重要的現實意義。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種精確確定區域高程異常的方法，使用該方法區域高程異常計算結果精度高，使得GPS高程測量成果的應用范圍擴大，使用方便。

技術方案：本發明的精確確定區域高程異常的方法為：

a.確定區域經度范圍和緯度范圍，在區域內選取數量S應大于等于10個的“測量控制點”，并均勻分布于整個區域，

b.通過野外測量，采集所有控制點的緯度B_i、經度L_i、大地高H_Gi、正常高H_0i的信息，其中i＝1，2，...，S，

c.信息處理，先計算各點的高程異常ξ_i＝H_Gi-H_0i，再利用二次多項式對區域高程異常進行擬合，根據控制點信息建立S個誤差方程式，誤差方程式通式為：

v_i＝b₀+b₁·ΔB_i+b₂·ΔL_i+b₃·ΔB_i²+b₄·ΔB_i·ΔL_i+b₅·ΔL_i²-ξ_i

寫成矩陣形式為：