[发明专利]精确确定区域高程异常的方法

说明书

技术领域

本发明是一种利用神经网络技术和格网技术精确求定区域高程异常的方法，属于“测绘科学与技术”学科中的“大地测量学”技术领域。

背景技术

“高程异常”是指地球椭球面与地球似大地水准面之间的差异；“区域”是指地球表面的一部分。确定区域高程异常是大地测量学的一项重点工作，也是一个极具重要实用价值的工程任务。可以说，确定区域高程异常，就是现今GPS定位时代建立和维护国家高程参考框架，与建立国家高精度GPS定位网或传统的国家高程控制网具有同样的重要意义，也是一个国家发展测绘事业的一项大地测量基础建设。

目前，确定区域高程异常的主要计算方法有以下两种：(1)重力似大地水准面的计算。按照莫洛金斯基理论求定高程异常，在计算过程中一般采用两次移去-恢复技术方法。此方法的缺点是精度较低，不能满足工程需要。(2)利用GPS水准计算高程异常。如果在一个点上采用GPS观测技术精确地求定该点的大地高，同时又通过精密水准求得该点正常高，两者之差即为该点的高程异常，其精度比第一种方法要高，具体精度取决于GPS测定大地高的精度和水准测量正常高的精度。如果在一个区域布设有足够多的GPS水准点，那么通过计算这些点的高程异常值，便可以建立该区域高程异常计算模型。这是目前确定省市级(区域)高程异常的常用方法。

目前，我国广泛采用上述第二种方法(GPS水准)来计算高程异常。在该方法中，区域高程异常的主要计算模型有：二次多项式拟合、神经网络BP算法拟合和格网技术等。但概括起来，这些方法存在以下不足：

1)似大地水准面作为一种具有物理意义的曲面，在局部范围内变化是连续的，可以采用数学方法来进行拟合。因此，多项式拟合方法被广泛采用。目前，我国基本上是采用二次多项式拟合法，该方法虽然计算结果稳定，但计算结果精度较低，使得GPS高程测量成果的应用范围较小。

2)神经网络BP算法拟合方法，其计算结果精度明显高于二次多项式拟合法，但计算复杂，计算时间长，而且计算结果不稳定，因此，目前在工程中该方法较少被采用。

3)格网技术是美国采用的方法，该方法计算模型简单，简便快速，但要求区域内已知控制点有较高的密度(野外测量成本较高)，否则，该方法计算结果精度不高。

针对这些方法存在的以上不足，本发明通过研究神经网络技术和格网技术等优点，提出采用一定的工作流程来精确确定区域高程异常。本发明的实质是将上述三种方法按照规定的流程进行有机地结合，实现了以上各种方法的优势互补，可以大大提高区域高程异常的计算结果精度。如果能精确求出区域高程异常，则对推动GPS技术尤其是快速定位技术如GPS RTK技术在测量中广泛应用，使GPS技术不仅确定平面位置，更重要的是代替低等级的水准测量，从而使费用高、难度大、周期长的传统低等级水准测量工作量减少到最低限度，具有非常重要的现实意义。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种精确确定区域高程异常的方法，使用该方法区域高程异常计算结果精度高，使得GPS高程测量成果的应用范围扩大，使用方便。

技术方案：本发明的精确确定区域高程异常的方法为：

a.确定区域经度范围和纬度范围，在区域内选取数量S应大于等于10个的“测量控制点”，并均匀分布于整个区域，

b.通过野外测量，采集所有控制点的纬度B_i、经度L_i、大地高H_Gi、正常高H_0i的信息，其中i＝1，2，...，S，

c.信息处理，先计算各点的高程异常ξ_i＝H_Gi-H_0i，再利用二次多项式对区域高程异常进行拟合，根据控制点信息建立S个误差方程式，误差方程式通式为：

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

写成矩阵形式为：