GPS高程测量应用的探讨

南阳师范学院20XX届毕业生毕业论文（设计）题 目： GPS高程测量应用探讨 完 成 人： 班 级： 学 制： 专 业： 测绘工程 指导教师： 完成日期： 目 录摘要(1)1绪论(1)1.1 GPS卫星定位系统的发展概况(1)1.2 GPS卫星定位系统简介(2)1.3 GPS现代化计划概述(3)2 GPS高程测量的基本原理(4)2.1 GPS定位系统的原理(4)2.1.1 GPS定位系统的基本原理(4)2.1.2 GPS定位的方法(4)2.2 GPS高程测量的基本原理(5)2.3 GPS高程的误差影响因素(6)2.3.1 与卫星有关的误差(6)2.3.2 与信号传播有关的误差(7)2.3.3 与接收机有关的误差(7)2.3.4 其他误差的影响(7) 3 GPS高程拟合的方法(7)3.1 多项式的曲面拟合法(7)3.2 样条曲线拟合法(8) 3.3 二次曲线拟合法(9) 4 GPS高程测量的实例应用探讨(10)4.1 GPS高程测量在矿区控制网中的应用(10)4.2 GPS高程测量在桥梁工程中的应用(13)5总结(15)参考文献(16)Abstract(17)GPS高程测量应用探讨 摘要：近年来,以美国大地测量局(NGS)为代表提出了“高程现代化”概念，其中心思想是用GPS而不是经典的精密水准来测定高程，以加强国家空间参考系的垂直方向基准，其内容包括寻求改善GPS测量的高程精度与改善大地水准面高的测定精度，以及导致改进静态和动态高程测定精度的各种科学研究。GPS测量得到的是大地高，水准测量得到的是正常高，最精密的水准测量1km的误差大约为0.5mm，水准测量是传统的进行高精度高程测量的方法，但费时、费力、效率低，而且作业条件要求苛刻,野外工作强度大，而GPS高程测量不仅可以节省经费更重要的是高效率和实时性，用GPS测量测定的大地高来研究与高程相关的问题是大地测量的一个发展方向。但是我国的法定高程系统是以似大地水准面为基准的正常高，因此将高精度的GPS大地高转换为正常高是实现GPS高程测量的关键。GPS大地高与正常高之间的转换主要是用高程拟合的方法，高程拟合的方法有多种。本文结合某矿区、兰州黄河大桥等科研项目和相关资料，在这些区域采用GPS卫星定位技术进行高程测量，并采用高程拟合中多项式曲面拟合法，样条曲线拟合法和二次曲线拟合法进行高精度的高程拟合，对GPS高程测量在矿区，桥梁工程中的应用进行探讨。通过对以上两实例在GPS高程测量方面的应用探讨，得出结论：GPS高程测量应用在工程方面时，我们应根据不同工程的需要，制定不同的施测方案及合适的拟合模型和拟合方法，在确保工程质量的同时，最大限度地降低生产成本，使经济效益得到大幅提高。关键词：GPS高程测量；正常高；大地高；高程异常；高程拟合；高精度1 绪论1.1 GPS卫星定位系统的发展概况GPS全球定位系统是美国国防部门主要为了满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位的要求而建立的。该系统从20世纪70年代开始设计、研制，历经23年进入全功能使用阶段，GPS系统作为新一代卫星导航与定位系统，不仅具有全球性、全天候、连续的精密三维导航和定位能力，而且具有良好的抗干扰性和保密性。因此，发展全球定位系统（GPS）也成为美国导航定位技术现代化的重要标志，并且被视为20世纪美国继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的又一重大科技成就。GPS最初主要用于军事和涉及国家重要利益的民用领域，可实现飞机、舰船的导航目标定位，部队调动，武器的精确定位等。鉴于GPS巨大的实用价值，美国总统克林顿颁布法令，将GPS向民用领域免费开放，同时在2000年5月1日起停止SA政策，即不再对民用定位码加入人为干扰，使民用定位精度大大提高，现在GPS也发展成为一个高速成长的产业，广泛应用于目标定位，航海航空，测量民用行业。目前，GPS精密定位技术已经广泛地渗透到经济建设和科学技术等许多领域，如大地测量、资源勘测、航空、卫星遥感、运动物体的定位和测速以及精密时间的传递。1.2 GPS卫星定位系统简介 GPS系统由空间部分、地面测控部分和用户设备三部分组成。(1）空间部分。GPS系统的空间部分由空间GPS卫星星座组成。GPS卫星星座原计划是将24颗卫星均匀分布在6个不同的轨道平面上，而发展到今天，在轨道上运行的卫星数量已经达到27颗。每个轨道平面与赤道平面的倾角大约55度。在地球上任何地点任何时刻都能观测58颗卫星。每颗卫星都利用两个L载频传送信号，即L1（1575.42MHz）和 L2（1227.26 MHz）。每颗卫星都在完全相同的频率上传送信号，但每颗卫星的信号在到达用户之前都经过了多普勒颇移。L1 承载精密（P）码和粗捕获（CA）码，L2仅承载 P 码。 (2）控制部分。控制部分包括地球上所有监测与控制卫星的设施。美国的GPS运行控制系统（OCS）包括监测站、主控站（MCS）以及上行线路天线。主控站设在美国 Colorado州的 Falcon 空军基地，一天 24 小时从监测站接收数据，用以确定卫星是否有时钟或者年历变化以及检测设备功能是否正常。主控站根据监测信号的计算结果，每天向卫星发送 1、2 次新的导航与位置推算历信息。监测站测量来自卫星的信号，并注入每颗卫星的轨道模型。卫星轨道模型可用以计算精密的轨道数据以及卫星时钟的修正。主控站向卫星传送天文历和时钟数据。然后，卫星通过无线电信号将轨道的无文历数据子集发送到 GPS 接收机。(3）用户部分。GPS用户部分包括GPS接收机和用户团体。GPS接收机的体积很小，仅使用几个集成电路，所以造价也较低，这是它能够广泛应用的基础。GPS系统可提供GPS接收机能够处理的特殊编码卫星信号，用以计算位置、速度和时间。要想求得一点至卫星的距离，需要测量无线电信号从卫星到该点的传播时间。假定卫星和接收机可同时生成相同的伪随机码，接收机本机代码与接收到卫星随机代码的时间差即是信号的传播时间，该时间乘以光速就是该点至卫星的距离。根据三角测量法，计算位置（X，Y，Z）和时间需要利用4颗卫星。三维导航是GPS的基本功能。GPS接收机可提供导航、定位、定时和测量等功能。1.3 GPS现代化计划概述GPS性能好，精度高，是迄今最好的导航定位系统。GPS技术应用于测量测点间无通视要求、选点方便、可大量减少建造高标,节省造标费用、可全天观测、观测时间短、数据处理速度快、成果精度高等优点，其全面建成和发展，将导致测绘行业一场深刻的技术革命。 GPS可用来建立高精度大地控制点和工程控制点。GPS使用L波段，配有两个载频：L1的中心频率为1575.42 MHz，L2的中心频率为1227.6 MHz。接收机有许多种类，按所要求的精度可分为单频粗码接收机和双频精码接收机，使用粗码接收机的实时定位精度在25m左右，精码接收机的实时定位精度优于10m，使用相位接收机，经数据处理的相对定位（基线的三维测定）精度可达百万分之一左右，基线长度可以从几公里到1000km，典型的15km基线的3个坐标差可达厘米级，所用测量时间最多为几个小时。GPS定位技术还受着美国的控制，我国的有关院校、科研部门正积极参与这一场高技术领域的研究，建立我国高精度GPS控制网，从事GPS定轨和精密定位的研究，这将使GPS技术在国民经济建设、国防建设和科学研究的各个领域中展示出应用的美好前景。2 GPS高程测量的基本原理2.1 GPS定位系统的原理2.1.1 GPS定位系统的基本原理GPS系统定位原理是利用GPS进行定位的基本原理，就是把卫星视为一个飞行的控制点，在已知其瞬时坐标的条件下，以GPS卫星和用户接收机天线之间的距离或距离差为观测值，进行空间距离后方交会，从而确定用户接收机天线所处的位置。2.1.2 GPS定位的方法（1）伪距法定位原理。GPS定位采用的是被动式单程测，由于卫星发射信号时刻由卫星钟确定，因此在测定卫星至接收机距离中，不可避免的产生两台钟不同步的误差影响，由于卫星钟、接收机钟的误差以及天线电信号经过电离层和对流层中延迟，实际测出的距离与卫星接收机的几何距离有一定差值，所以称其为伪距。伪距法定位原理是：在某一瞬时利用GPS接收机测定至少4颗卫星的伪距，根据已知的卫星位置和伪距观测值，采用交会法即可求得接收机的三维坐标和时钟改正数。伪距定位的数学模型：（2-1）式中：j-卫星号，为接收机距第j颗卫星的伪距，为接收机钟差，为第j颗卫星号瞬间的钟，分别为电离层和对流层的改正项对公式在测站近似坐标处的级数展开，可得如下线性化的观测方程： （2-2）式中： 当伪距定义数学模型中的个数（即i）大于4时，即可用最小二乘法求解未知数的最或然值。（2）载波相位定位原理：载波相位测量采用波长较短的非码测量系统，把载波作为量测信号，对载波进行相位测量可达到很好的精度。载波相位测量原理如下：若卫星S发出一载波信号，该信号在某一时刻在接收机R处产生的相位为R，在卫星S处的相位为S，若载波相位的波长为，则卫星S至接收机R的距离为（SR），但无法测到S。如果使接收机的震荡器产生一个频率与初相和卫星载波信号完全相同的基准信号，就使问题迎刃而解，因为任何一个瞬间在接收机处的基准信号的相位都等于卫星处载波信号的相位。因此，载波相位观测量就等于接收机接收到的卫星信号与接收机产生的基准信号的相位之差(rb）-(ra)，因此根据某一瞬间的载波相位测量值就可求得该瞬间从卫星到接收机的距离值。2.2 GPS高程测量的基本原理GPS高程测量是利用全球定位系统测量技术直接测定地面点的大地高，或间接确定地面点的正常高的方法。在用GPS测量技术间接确定地面点的正常高时，当直接测得测区内所有GPS点的大地高后，再在测区内选择数量和位置均能满足高程拟合需要的若干GPS点，用水准测量方法测取其正常高，并计算所有GPS点的大地高与正常高之差（高程异常），以此为基础利用平面或曲面拟合的方法进行高程拟合，即可获得测区内其他GPS点的正常高，此法精度已达到厘米级，应用越来越广泛，实现了在高动态和强电子干扰环境下实行工作。大地高是由地面点沿通过该点的椭球面法线到椭球的距离，以表示，利用GPS定位技术，可以直接测定测点在WGS84中的大地高程。大地高是一个几何量，不具有物理上的意义。它通过与水准测量资料，重力测量等相结合来确定测点的正常高，具有重要的意义。正常高系统是以似大地水准面为基准的高程系统。通常以表示，具有重要的物理意义，并广泛应用于工程建设中，而且可以精密地确定。正常高系统为我国通用的高程系统，我国常用1956年黄海高程系统和1985年国家高程基准，都是正常高系统。图1-1高程异常图如图1-1所示大地高与正常高的关系，其中，表示似大地水准面至椭球面之间的高差，即高程异常，显然，如果知道了各点的高程异常值，则不难由各GPS点的大地高，求得各GPS点的正常高值。如果同时知道了各点的大地高和正常高，则可以求得各点的高程异常，用公式-或者-。实际上，很难获得高精度的高程异常值，而利用GPS单点定位误差又较大，一般测区内缺少高精度的GPS基准点，且GPS网平差后，很难得到高精度的大地高，所以很难应用上式精确的计算各GPS点的正常高。目前，主要有GPS水准高程（简称GPS水准），GPS重力高程和GPS三角高程等方法来确定似大地水准面，但在实际运用中我们主要采用GPS水准高程方法来确定似大地水准面。2.3 GPS高程的误差影响因素2.3.1 与卫星有关的误差GPS测量是通过地面接收设备接收卫星传送来的信息，计算同一时刻地面接收设备到多颗卫星之间的伪距离，采用空间距离后方交会方法，来确定地面点的三维坐标。因此，对于GPS卫星、卫星信号传播过程和地面接收设备都会对GPS测量产生误差。2.3.2 与信号传播有关的误差 在GPS测量中的误差主要可以分为两类，即偶然误差和系统误差。偶然误差主要包括信号的多路径效应，系统误差主要包括卫星的星历误差、卫星钟差、接收机钟差以及大气折射的误差等。2.3.3 与接收机有关的误差 观测误差包括观测的分辨误差及接收机天线相对于测站点的安置误差等。根据经验，一般认为观测的分辨误差约为信号波长的1。故知道载波相位的分辨误差比码相位不小，由于此项误差属于偶然误差，可适当地增加观测量，将会明显地减弱其影响。2.3.4 其它误差的影响 误差改正模型既可以是通过对误差特性、机制以及产生的原因进行研究分析、推导而建立起来的理论公式,也可以是利用电离层折射的大小与信号频率有关这一特性（即所谓的“电离层色散效应”）而建立起来的双频电离层折射改正模型公式。3 GPS高程拟合的方法3.1 多项式的曲面拟合法在实际运用中，主要采用多项式曲面拟合法来确定似大地水准面，GPS观测后通过平差处理，可以精确的得到地面点的平面坐标和大地高。又因大地高与正常高之间的关系式为： （3-1）因此，为了得到一个点的正常高，除了要观测该点的大地高外，还需要知道该点的高程异常值。计算高程异常时，利用GPS观测的点位的大地高和水准测量联测部分公共点的正常高，从而可以精确的求出各点的高程异常。若工程测量的范围较小，似大地水准面的变化较平缓，可用曲面拟合的方法来逼近似大地水准面，以求得其他GPS点的高程异常，从而达到高程系统转换的目的，利用该拟合函数来计算其他点的高程异常。常用的拟合函数为二次曲面函数，其拟合模型为： （3-2） 在采用二次曲面拟合时，一般采用6个GPS水准点，写成矩阵形式为: 其中: 当测区的联测水准点少于6个时，可采用平面函数拟合，这时的拟合模型为： （3-3）对于每个已知点，都可以列出以上的方程，在条件下，解出各点，再求出各点的，从而求出。在实际工作中，应根据测区地理条件的不同及范围的大小等因素选择合理的拟合参数，以使测点的拟合精度达到最高。联测水准点的分布对于拟合效果有着至关重要的影响。首先，根据当地的高程异常资料预测到大地水准面的形状和特征点，通过对特征点联测水准可以获得很好的拟合效果。另外，要注意水准联测点的分布尽可能的均匀，在网的边界上布设水准联测点，这样可以大大降低内插出的非联测水准点的高程异常的不可靠性。3.2 样条曲线拟合法当测线长，已知点多，变化较大时，按解，求解的误差会增大，为避免高次插值的震荡现象，同时又保证分段低次插值连接点上的光滑性，为此，通常采取分段计算，以样条函数作为拟合模型。样条曲线实际上是由分段的三次多项式曲线拼接而成的连接线，在连接点处，不仅函数自身是连接的，而且其一阶导数和二阶导数也是连续的。这样既保留了多项式在表达上的简便性，又克服了多项式不灵活，不稳定的缺点，且计算较简单，故在长测线似大地水准面中得到应用。设有n个已知点，高程异常和其坐标在区间（=1,2,3n） 有三次样条函数关系：（3-4）其中，。3.3 二次曲线拟合法在小区域GPS网内，将似大地水准面看成曲面或者平面，通过建立坐标和高程异常之间的关系和最小二乘原理，拟合出函数关系式，求得测区内各GPS控制点的高程异常值，将GPS大地高转换为正常高。利用这种拟合法求出的高程与连接测得的高程同属一个系统，不受起算点绝对误差的影响。对于公共点上的高程异常与平面坐标之间存在如下数学模型： （3-5）其中，为模型参数，因此，区域内至少需要六个公共点。当公共点多余六个时，组成误差方程： （3-6）写成矩阵形式有： 其中 根据最小二乘原理求得：求得，将其代入函数关系式中，求得每个GPS控制点的拟合高程异常值。然后，将GPS大地高程转换为正常高。4 GPS高程测量的实例应用探讨4.1 GPS高程测量在矿区控制网中的应用对于矿区控制网一般采用GPS布设首级平面控制网。该网共布设GPS点32个，其中联测了27个点的水准高程。如图4-1所示：图4-1 GPS布设首级平面控制网联测为了研究GPS高程的精度，采用多项式曲面拟合法进行计算。现结合实例介绍如下：控制网中27个重合点的高程异常值见下表4-1（以下平面坐标已经过平移处理）。表4-1 控制网重合点高程异常点号 平面坐标 水准高程GPS高程高程异常值x(m) y(m)T301-5385.8513989.23124.046179.69655.650T302-10977.316165.82103.044158.84355.799T307-4264.7311401.12109.000164.56255.563T308-8387.8511374.9695.850151.46555.615T310-3976.597501.536100.390155.78855.398T311-7759.532181.135114.662169.58255.190T312-5061.943410.88591.134146.34355.209T313-4303.4-491.94998.417153.43855.021T314-1373.024547.10690.638145.85955.221T315-235.0898086.15389.026144.40455.378T3162844.1115768.229106.982162.20855.227T3174166.9863530.485115.121170.31155.190T3181253.303-79.99101.371156.37155.000T319-1196.57-4991.9115.613170.42054.808T320-3177.36-8684.79153.773208.44554.672T321506.516-9845.17146.175200.76254.587T322855.338-6742.01111.061165.78654,.725T3232779.694-2506.72102.540157.32154.780T3244901.198-394.453104.226159.22755.002T3255182.028-3737.01107.995162.79554.800T3266472.574-6315.52121.507176.17354.667T3273887.036-8304.4114.260168.87754.617T3285851.325-10779.3121.393175.94254.549T3295415.72-13565124.863179.32454.461T3308410.236-11404.2127.173181.63554.462T33110709.5-7620.81142.054196.64154.587T332-7719.547938.0291.992147.47455.482在该网中选取T302，T313，T315，T320，T321，T331六个点作为重合点。采用多项式曲面拟合进行计算，其余21个点作为拟合检核点。其计算结果如下表4-2：表4-2 重合点高程异常值对比点号 平移后平面坐标 高程异常值（m）拟合高程常值（m） 拟合残差（m）x(m) y(m)T301-5385.88413989.23455.560155.670-0.020T307-4346.72611401.11955.56355.5490.014T308-8387.85411374.96155.61555.5710.044T310-3976.5887501.33655.39855.3720.026T311-7759.5322181.13555.19055.1600.030T312-5061.9413410.88555.20955.2000.009T314-1373.0234547.10655.22155.228-0.007T3162844.1115768.22955.22755.250-0.023T3174166.9863530.48555.19055.130.051T3181253.303-79.9955.00054.9980.002T319-1196.572-4991.90154.80854.8050.002T322855.338-6742.00555.72554.7130.012T3232779.694-2506.71755.78054.878-0.098T3244901.198-394.45355.00254.9570.045T3255182.028-3737.00554.80054.804-0.004T3266472.574-6315.51854.66754.680-0.013T3273887.036-8304.39754.61754.620-0.003T3285851.325-10779.29554.54954.5000.049T3295415.72-13564.95754.46154.3800.081T3308410.236-11404.21354.462544500.012T332-7719.547938.0255.48255.4160.066由表4-2可知，拟合残差最大值为98mm，最小值为2mm，残差大于6cm的点有3个，分析这些点附近地形变化较大，未加地形改正导致残差较大。根据检核点外部符合精度计算公式： （4-1）可计算出M=40（mm）。 本网中重合点与拟合点之间平均距离为5km，根据上述同等几何水准精度为，则该网要求达到精度为44.7mm。因此，该网平差结果能够达到四等水准精度要求。4.2 GPS高程测量在桥梁工程中的应用利用兰州黄河大桥21个GPS控制点坐标，各控制点分别采用GPS测量大地高，采用二等水准测量获得正常，并求得每个控制点的高程异常值。（1）方案一：从GPS控制网的外部选择一定数量的点作为起算点拟合，见表4-3。（2）方案二：从GPS控制网的内部选择一定数量的点作为起算点拟合，见表4-4。（3）方案三：均匀选择GPS控制网内一定数量的点作为起算点拟合, 见表4-5。表4-3 从GPS控制网的外部选择一定数量的点作为起算点拟合检核点号 残差值/m 限差/m二次曲线拟合三次曲线拟合五次曲线拟合二次曲面拟合二等三等四等90.0240.0220.0170.0020.0030.0100.017100.0090.0070.0030.0040.0030.0080.01311-0.015-0.016-0.02-0.0030.0030.0090.01512-0.008-0.014-0.012-0.010.0040.0130.02113-0.016-0.021-0.02-0.0110.0040.0130.02214-0.024-0.029-0.029-0.010.0040.0130.022表4-4 从GPS控制网的内部选择一定数量的点作为起算点拟合检核点号 残差值/m 限差/m二次曲线拟合三次曲线拟合五次曲线拟合二次曲面拟合二等三等四等10.0610.1830.139-0.1110.0070.0210.03520.0510.1790.135-0.1020.0070.0210.03530.0490.1570.11-0.1030.0070.0200.03340.0430.1570.112-0.0940.0070.0200.034190.0320.009-0.029-0.0470.0040.0130.022200.0050.033-0.054-0.070.0050.0150.025表4-5 均匀选择GPS控制网内一定数量的点作为起算点拟合检核点号残差值/m 限差/m二次曲线拟合三次曲线拟合五次曲线拟合二次曲面拟合二等三等四等4-0.006-0.0060.0020.0010.0020.0060.01070.020.0210.170.0060.0030.0100.01780.010.0110.0080.0070.0030.0090.015100.0140.0140.0120.0070.0030.0090.01513-0.011-0.013-0.007-0.0080.0020.0060.01121-0.002-0.002-0.005-0.0010.0030.0080.013通过计算每种方案拟合精度其结果见表4-6、表4-7。表4-6 三种方案不同拟合方法内符合精度（单位：米）项目名称二次曲线拟合三次曲线拟合五次曲线拟合二次曲面拟合方案一0.01250.01190.01060.0054方案二0.01440.01260.02010.0469方案三0.01490.01480.01450.0061表4-7 三种方案不同拟合方法外符合精度（单位：米）项目名称二次曲线拟合三次曲线拟合五次曲线拟合二次曲面拟合方案一0.01890.02130.02040.0076方案二0.04820.15230.11490.0910方案三0.01310.01390.01070.0058（1）从表4-6，表4-7可以看出，拟合点的残差值小于检核点的残差值，这是因为拟合模型是依靠拟合点高程异常数据建立起来的。 （2）从拟合点和检核点的残差统计表，残差平均值内外符合精度和三种方案的二次曲面拟合残差图来算，方案一和方案三的拟合效果较好，方案二较差。因此，在选择拟合点时，应选择控制网外部的点作为拟合点或者均匀选择拟合。（3）在多项式曲线拟合中，随着非多项式的阶次提高在方案一中符合精度有所改善，而方案三内符合精度几乎没有提高。因此，在建立模型时，并非阶次越高精度越好，由于阶次提高，曲面震荡越大，在工程应用中，一般选择二次或三次即可满足需要。 （4）对于方案一和方案三，其二次曲面拟合的精度优于多项式曲线拟合的精度。因此，在桥梁工程实践中，采用二次曲面拟合方法来拟合高程异常可以达到高的效果。（5）从残差值和限差的比较可以看出，在选择点位比较合理的情况下，方案一和方案三二次曲面拟合的精度满足三等水准测量的精度。5 总结通过对以上拟合数据的对比和经验总结，我们对GPS测量定位技术的性能，精度和使用条件有了更进一步的了解，这对我们后续的许多工程施工精度提供了很好的依据，我们可以针对不同的工程技术要求，制定不同的施测方案和拟合方法，在确保工程质量的同时，最大限度降低生产成本，使单位的经济效益得到大幅提高。在矿区控制网工程中，采用多项式曲面拟合法进行计算的结果表明，只要合理的设计与施测，并采用恰当的数据处理模型，就能够使GPS测量的拟合高程达到厘米级的精度，满足常规生产的需要。从这一实例分析及国内外GPS水准测量实践情况看，在局部GPS网中，采用拟合法进行计算。对于测区面积不大的平坦地区，特别是测区内高程异常变化有规律的地区，公共点分布均匀的情况下，多项式曲面拟合法能够达到比较理想的精度。只要用三等几何水准联测，已知点点位分布合理，点数足够，GPS水准可代替四等几何水准值。若在山区或地形变化较大地区，若加以地形改正，也可达到四等几何水准的精度。需要说明的是GPS高程支线成果精度受外部条件影响较大，地形变化复杂地区其水准面模型较难以评定其精度，然而，对极为困难地区也不失为一种权宜之计。施工高程控制网，仍需采用精密水准测量方法建立，GPS拟合高程仅供参考和实验。从兰州黄河大桥的实例可以发现，在高程拟合时，要依靠拟合点高程异常数据建立适合的拟合模型；在建立模型时，应根据工程的需要选择合适的多项式的阶次，但在工程应用中，一般选择二次或三次即可满足所需的水准测量的精度；且在选择拟合点时，应选择控制网外部的点作为拟合点或者均匀选择拟合。参 考 文 献1 韩永斌,汤小林,孔素丽.GPS高程测量在矿区控制网的应用探讨J.唐山:煤炭科学研究总院唐山研究院,2007,(3).100-120.2 王胜强.GPS高程测量及其在桥梁工程中的应用M.兰州:甘肃省测绘工程院,2008,(5).241-259.3 符传健,符永好,彭智成等.GPS高程拟合法在高程测量中的应用试验J.海口:海口市土地测绘院,2007,(6).66-70. 4 杨蕾,丁红.GPS高程测量与高程转换方法J.陕西.2008,(7).6-15.5 李毅,陈溪.GPS技术在高程测量中的应用J.广西：广西第一测绘院, 2009：140-200.6 逄云峰,姚伟.GPS高程拟合模型初步探讨J.云南, 2009,(3).60.7 马迁,朱继文.GPS水准高程拟合精度分析J.2009,(3).3-10.8 高正国,牛树敏.GPS在高程测量中的误差来源及应对措施J.2011,(1).5.9 刘俊领,刘海生,王衍灵等.GPS高程拟合方法研究M.2009,(1).15.10 谢劲松.GPS高程测量原理及方法探讨J.广东.2010,(4).23.11 于景杰.GPS高程测量误差探讨J.黑龙江：黑龙江省水利水电勘测设计研究院, 2010,(6).130. 12 谢海峰,唐海波.GPS高程测量的探讨M.长沙:湖南省工程勘察院, 2009,(4).220-229.13 王丹,黄吉来,王丽芩等.GPS高程水准模型在矿区的应用J.辽宁;辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院,2010:99.14 王耀华,尚学勇.GPS在水利工程测量中的运用探讨J.河南;河南省水文地质工程地质勘察院 ,2011,(5).190-210. 15 陈晓吾.浅析GPS高程测量.武警黄金地质研究所J,2011,(1).70. 16 贺炳彦,张贵钢.用于GPS高程拟合的多面函数模型的应用研究M.西安:西安科技大学,2010,(5).76-88. Application of GPS LevelingAbstract : In recent years, the U.S. Geodetic Survey (NGS) is representative of the Elevation modernization concept, the central idea is to use GPS rather than the classic standard to measure precise elevation to strengthen national space vertical datum reference frame , it includes seeking to improve the accuracy of GPS height measurement and improvement of surface geoid high measurement accuracy , as well as, leading to improved measurement accuracy of static and dynamic elevation of various scientific s