[發明專利]一種高程異常內插推估方法

在審

• 申請號: 202010139946.1
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111366130A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 宋雷;趙碩;陳旭
• 申請（專利權）人: 山東交通學院
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙) 11531
• 代理人: 馬金華

本發明提供一種高程異常內插推估方法，包括：以離散高程異常待定點為中心，在似大地水準面格網數值模型中選取與該點的大地經度差和大地緯度差分別小于預定數目格網間距的格網結點的大地坐標和高程異常；將選取的擬合控制點和高程異常待定點的大地坐標進行高斯投影，獲得點位的投影平面坐標；根據擬合控制點的投影平面坐標計算擬合區域的高程異常二次多項式擬合參數；根據區域擬合參數和高程異常待定點的平面坐標計算該點的高程異常。本發明顧及了似大地水準面的局部特征。并且插值精度高。此外，本發明選用二次多項式擬合法進行擬合，計算方法簡潔，有利于程序實現。

技術領域

本發明涉及工程應用技術領域，尤其涉及一種在似大地水準面格網數值模型中的高程異常內插推估方法。

背景技術

在工程應用中，我國法定高程系統為正常高系統，正常高是以似大地水準面為基準定義的高程系統。而工程應用中，GPS(GPS,Global Positioning System)技術獲得的高程信息是橢球面的大地高，因此，需要將橢球面的大地高轉換為正常高才能直接應用于工程建設。高精度、高分辨率的似大地水準面數值模型，給出區域等經緯度格網的高程異常值，使用時需要對高程異常待定點進行高程異常內插計算，似大地水準面格網插值就是基于鄰近高程異常點之間存在相關性，由鄰近點的高程異常內插出待定點的高程異常，如果GPS大地高測定的精度是一定的，GPS高程轉換的關鍵是高程異常內插的精度。如何選取有效的方法，在高程異常內插計算過程中盡量少損失精度是提高GPS高程轉換精度的關鍵。

似大地水準面是一個連續的、光滑的、不規則的曲面，高程異常內插推估的方法很多，工程應用中常用的有反距離加權插值法、線性插值法、二次曲面擬合法和人工神經網絡方法等。反距離加權插值的缺點是插值是在單個格網，曲面會發生變形，曲面是斷開的，不連續、不光滑，這種差值方法不能顧及趨勢性的影響；線性插值法的缺點插值計算是在單個格網中進行中，插值結果不是光滑的曲面，而是扭面，格網邊緣存在明顯的分割線，類似于折痕，而在結點處形成尖點，導致曲面不光滑；二次曲面擬合法是一種較常用的高程異常插值方法，但是似大地水準面格網數值模型一般是等經緯度的格網，在地球表面，相同的經度差在不同的緯度上距離并不相等，給插值計算帶來一定的誤差。人工神經網絡方法理論研究較多，但缺點是計算復雜，編程實現困難，不利于實際應用。

發明內容

本發明的目的在于解決上述現有技術存在的缺陷，提供一種在似大地水準面格網數值模型中的高程異常內插推估方法。

一種高程異常內插推估方法，包括以下步驟：

(1)擬合控制點的選取，以離散高程異常待定點為中心，在似大地水準面格網數值模型中選取與該點的大地經度差和大地緯度差分別小于預定數目格網間距的格網結點的大地坐標和高程異常；

所述預定數目格網間距的格網結點以兩個格網間距為條件選取獲得；

(2)點位投影，將選取的擬合控制點和高程異常待定點的大地坐標進行高斯投影，獲得點位的投影平面坐標；

(3)計算擬合參數，根據擬合控制點的投影平面坐標計算擬合區域的高程異常二次多項式擬合參數；

(4)計算待定點的高程異常，根據區域擬合參數和高程異常待定點的平面坐標計算該點的高程異常。

進一步地，如上所述的高程異常內插推估方法，所述步驟(1)包括：

設定離散高程異常待定點D的大地坐標為(B_D,L_D)，選取的擬合控制點大地坐標為(B_i,L_i)，似大地水準面數值模型經、緯度格網間距為Δβ，則點位選取依據如下算法：

按照以上擬合控制點選取原則，在似大地水準面格網中取出16個格網節點高程異常作為擬合控制點。