摘要：本文通過對似大地水準(zhǔn)面的模擬與GPS高程轉(zhuǎn)換分析，指出GPS 高程轉(zhuǎn)換軟件(GPSCNV) 的實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：GPS;高程測量;高程轉(zhuǎn)換

一、似大地水準(zhǔn)面的模擬與GPS高程轉(zhuǎn)換

在地面點高程異常值的確定中，似大地水準(zhǔn)面的模擬起著決定性的作用，幾何解析法和重力法是對高程異常值進行確定的兩種方法。幾何解析法是用一次或高次的解析多項式擬合出測區(qū)的似大地水準(zhǔn)面, 進而內(nèi)插出GPS點上的高程異常值。計算點附近的地面重力是重力法最基本的手段，這樣的方法可以將大地水準(zhǔn)面的非線性變化部分得出來，在應(yīng)用的過程中，地形數(shù)字模型和地球重力場模型數(shù)據(jù)是必不可少的內(nèi)容之一，只有這樣，地形起伏的影響和大地水準(zhǔn)面的長、短波特性才能夠反映出來。本文主要就是介紹幾種比較常用的GPS高程轉(zhuǎn)換方法。

1、解析多項式法

多項式擬合是在擬合區(qū)域內(nèi)的水準(zhǔn)重合點之間, 按削高補低的原則平滑出一個曲面，對于線狀測區(qū)可擬合出曲線，來代表擬合區(qū)域的似大地水準(zhǔn)面，供內(nèi)插使用。擬合有越大的范圍，高程異常變化的復(fù)雜性就會越大，這種擬合就會出現(xiàn)很大的誤差。

2、多面函數(shù)法

在數(shù)學(xué)曲面中，多面函數(shù)法起著逼近的作用，最小二乘擬合和推估法在解算中發(fā)揮著重要的作用。統(tǒng)計函數(shù)中包含最小二乘擬合和推估法，在沒有很多高程異常資料的情況下，想要確定是很難的。而距離的函數(shù)就是指多面函數(shù)的核函數(shù)，它的確定離不開幾何關(guān)系，并且在待定高程點和已知高程點之間也會發(fā)揮一定的作用，權(quán)系數(shù)矩陣是其發(fā)揮的主要作用。

3、非參數(shù)回歸法

非參數(shù)回歸法所運用的范圍是較為廣泛的。在利用它的時候，會有清晰的思路，簡單的模型，計算也不會很復(fù)雜，這些都是它自身存在的優(yōu)點，概率密度估計的核估計和最鄰近估計就是它的理論基礎(chǔ)。這個方法體現(xiàn)最為明顯的就是適當(dāng)?shù)貙�函�?shù)進行選取，其中近鄰權(quán)是一種具有優(yōu)良大樣本性質(zhì)的權(quán)。

4、高程異常變化梯度法

現(xiàn)在針對高程異常變化的估計已經(jīng)成為一種趨勢，對于離待求點距離最近的已知點的高程異常值要進行選擇，使其轉(zhuǎn)變?yōu)槠交�值，最后在對待定點上的高程異常的波動值進行分析，做最終找到高程異常在未知點上的體現(xiàn)，這就是高程異常變化梯度法。

5、固定邊界三次樣條插值法

連續(xù)和平滑是樣條函數(shù)最基本的體現(xiàn)，在全部結(jié)點上，計算和微分就是這個函數(shù)最發(fā)揮的作用，這些點的確定，是由一個閉合區(qū)間進行反映的。這個區(qū)間中會包含著很多個子區(qū)間，這個子區(qū)間的函數(shù)，可以通過一組系數(shù)進行表現(xiàn)的。這些函數(shù)在子區(qū)間端點處相連, 形成一個連續(xù)而平滑的合成函數(shù)。當(dāng)規(guī)定邊界條件后, 則稱為固定邊界樣條函數(shù)。這些函數(shù)通常采用低階多項式的形式, 最常用的樣條插值函數(shù)是三次樣條函數(shù)。

7、線性移動擬合法

每個擬合點在線性移動擬合法中是比較重要的內(nèi)容，它不僅能夠?qū)⒅車�的點和擬合同時兼顧，而且這些點的分布以及地形起伏也會有一定的影響，擬合區(qū)域在移動擬合法中相對來說會比較小，這樣的話，已知水準(zhǔn)點的控制作用就能夠得到充分地發(fā)揮。

二、GPS 高程轉(zhuǎn)換軟件(GPSCNV) 的實現(xiàn)

GPS高程轉(zhuǎn)換要想實現(xiàn)自動化和智能化，就需要我們不斷地進行研究和探索，根據(jù)其具體情況，將GPS高程轉(zhuǎn)換軟件GPSCNV設(shè)計出來，這個軟件最為重點的功能就是高程轉(zhuǎn)換，同時提供輸入、輸出數(shù)據(jù)的編輯、瀏覽及打印等輔助功能。

1、數(shù)據(jù)編輯。Cdit軟件在數(shù)據(jù)編輯模塊中起著尤為重要的作用，它能夠編輯和校驗原始數(shù)據(jù)。其實GPS數(shù)據(jù)處理軟件的基線處理結(jié)果就是這個軟件所輸入的數(shù)據(jù)，因為各軟件提供數(shù)據(jù)的文件格式是完全不一樣的，所以，人工干預(yù)在數(shù)據(jù)編輯模塊中起著決定性的作用，這樣的話，原始數(shù)據(jù)就能夠與這個軟件所需要的格式相統(tǒng)一。

2、高程轉(zhuǎn)換。擬合方法在這個系統(tǒng)的高程轉(zhuǎn)換中起著不可替代的重要作用。當(dāng)前解析多項式法、多面函數(shù)法、非參數(shù)回歸法、高程異常變化梯度法、加權(quán)均值法、垂線偏差法等高程轉(zhuǎn)換程序都已經(jīng)問世，在此基礎(chǔ)上，將原始數(shù)據(jù)提供出來，然后選定擬合方案，高程轉(zhuǎn)換就會自動運行，并且轉(zhuǎn)換的結(jié)果也會有所保留。

3、結(jié)果輸出。對這項功能進行利用，瀏覽、編輯、打印高程轉(zhuǎn)換結(jié)果等一系列操作就可以清晰地呈現(xiàn)在用戶面前。

三、結(jié)論

總而言之，GPS高程測量在我國已經(jīng)開始深入地發(fā)展，針對GPS測量實踐中高程轉(zhuǎn)換問題進行了詳細的分析和研究，找出很多轉(zhuǎn)化為高程系統(tǒng)的方式和方法，這些方法已經(jīng)通過測試，它的意義和價值都應(yīng)該得到更多的認同。

1、在有充足的水準(zhǔn)測量資料的前提下，地面的實用高程中，GPS測量成果起著決定性的作用。在情況較好的時候，高程在轉(zhuǎn)換之后，能夠精確到厘米，在一般的高程建設(shè)和大比例尺測圖中能夠充分地發(fā)揮應(yīng)有的作用和優(yōu)勢。

2、在文中，關(guān)于高程轉(zhuǎn)換方案提出了很多，同時還要與我國GPS測量的現(xiàn)狀相結(jié)合，在很多測繪單位中都能夠被廣泛地應(yīng)用。

3、在文中提到對高程轉(zhuǎn)換模型進行采用，經(jīng)過實踐檢驗，科學(xué)性和實用性在其中的表現(xiàn)是較為突出的。

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