二次曲面与最小二乘配置的组合模型在GPS高程异常拟合中的应用

doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2020.0160

测绘通报 ›› 2020, Vol. 0 ›› Issue (5): 127-129,133.doi: 10.13474/j.cnki.11-2246.2020.0160

二次曲面与最小二乘配置的组合模型在GPS高程异常拟合中的应用

吕建伟^1,2,3, 张志华^1,2,3, 张新秀⁴, 刘祖昱^1,2,3

1. 兰州交通大学测绘与地理信息学院, 甘肃兰州 730070;
2. 地理国情监测技术应用国家地方联合工程研究中心, 甘肃兰州 730070;
3. 甘肃省地理国情监测工程实验室, 甘肃兰州 730070;
4. 甘肃省公路路网监测重点实验室, 甘肃兰州 730030

收稿日期:2019-08-29 修回日期:2020-03-19 出版日期:2020-05-25 发布日期:2020-06-02
通讯作者: 张志华。E-mail:zhzhihua@163.com E-mail:zhzhihua@163.com
作者简介:吕建伟(1993-),男,硕士,研究方向为测量数据处理与应用。E-mail:1844520597@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金（41861059）；兰州交通大学优秀平台支持（201806）；甘肃省科技支撑计划（1604GKCA039）

Application of combination model of quadric surfaces and least squares collocation in GPS height anomaly fitting

Lü Jianwei^1,2,3, ZHANG Zhihua^1,2,3, ZHANG Xinxiu⁴, LIU Zuyu^1,2,3

1. Faculty of Geomatics, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, China;
2. National-Local Joint Engineering Research Center of Technologies and Applications for National Geographic State Monitoring, Lanzhou 730070, China;
3. Gansu Provincial Engineering Laboratory for National Geographic State Monitoring, Lanzhou 730070, China;
4. Key Laboratory of Highway Network Monitoring, Gansu Province, Lanzhou 730030, China

Received:2019-08-29 Revised:2020-03-19 Online:2020-05-25 Published:2020-06-02

摘要/Abstract

摘要： 在工程实践应用中，为了有效利用GPS高程数据，减少对传统水准测量的依赖，提高GPS高程异常的拟合精度便显得十分重要。为此，本文在介绍二次曲面拟合和最小二乘配置拟合基本原理分析、算法过程推导的基础上，提出了一种新的高程异常拟合方法。首先在二次曲面拟合的基础上，计算得到原始观测数据与拟合数据之间的残差序列，然后采用最小二乘配置模型对包括二次曲面拟合模型误差的综合误差进行优化减弱，最后得到新的高程异常。通过实例，将二次曲面拟合法，最小二乘配置法与文中提出的新方法进行比较分析。结果表明：新的组合方法的拟合预测精度要明显优于最小二乘配置及二次曲面拟合。

关键词: 最小二乘配置, 高程异常, 二次曲面, 残差, 精度

Abstract: In engineering practice, in order to make the best of GPS elevation data and reduce the dependence on traditional leveling, it is very important to improve the fitting accuracy of GPS height anomaly. Therefore, based on the analysis of the basic principle of quadric surfaces fitting and least squares collocation fitting and the derivation of algorithm process, a new height anomaly fitting method is proposed. According to quadric surfaces fitting, the residual value sequence between the original observation data and the fitting data is calculated, and then the comprehensive error including the quadric surfaces fitting model error is optimized and weakened by using the least squares collocation model. Finally, a new height anomaly is obtained. Through an example, the quadric surfaces fitting method and the least squares collocation method are compared with the new method separetely proposed in this paper. The results show that the fitting prediction accuracy of the new combination method is obviously better than that of the least squares collocation and quadric surfaces fitting.

Key words: least squares collocation, height anomaly, quadric surfaces, residual value, precision

中图分类号:

P228

吕建伟, 张志华, 张新秀, 刘祖昱. 二次曲面与最小二乘配置的组合模型在GPS高程异常拟合中的应用[J]. 测绘通报, 2020, 0(5): 127-129,133.

Lü Jianwei, ZHANG Zhihua, ZHANG Xinxiu, LIU Zuyu. Application of combination model of quadric surfaces and least squares collocation in GPS height anomaly fitting[J]. Bulletin of Surveying and Mapping, 2020, 0(5): 127-129,133.

参考文献

[1] 沙月进. 最小二乘配置法在GPS高程拟合中的应用[J]. 测绘信息与工程,2000(3):3-5.
[2] 刘玉婵,王延霞,李鹏. 最小二乘配置模型在GPS高程拟合中的应用[J]. 测绘与空间地理信息,2015,38(8):67-69.
[3] 杜红飞,谢绍峰,孙昌瑜. 最小二乘配置法在GPS高程异常值推估中的应用[J].河南科学,2013(2):208-211.
[4] 雷伟伟,郑红晓. 二次曲面拟合法在区域似大地水准面精化中的应用[J]. 测绘与空间地理信息,2008,31(6):38-42.
[5] 王明孝,张之孔. 基于组合模型的高程拟合方法及精度分析[J]. 测绘工程,2013,22(2):1-4.
[6] 张腾旭,刘立龙,周淼,等. 基于最小二乘配置法的高程拟合及精度评定方法[J]. 桂林理工大学学报,2014,34(4)728-731.
[7] 孙正明,高井祥,李丽华,等. 最小二乘配置法在GPS高程异常推估中的应用[J]. 测绘科学,2007,32(6):102-103.
[8] 王小辉,王琪洁,丁元兰,等. 基于二次曲面和BP神经网络组合模型的GPS高程异常拟合[J]. 大地测量与地球动力学,2012,32(6):103-105.
[9] 郭辉. 组合模型的GPS高程转换及精度分析[J]. 测绘科学,2018,43(2):34-37.
[10] 毕航权,石杏喜,刘玮. LS-SVM/BP神经网络组合模型在GPS高程转换中的应用[J]. 公路与汽运,2016(177):133-136.
[11] 沈雪峰,高成发,潘树国. 基于最小二乘配置法的BP神经网络GPS高程异常拟合方法研究[J]. 测绘工程,2011,20(4):14-17.
[12] 张勤,张菊清,岳东杰. 近代测量数据处理与应用[M]. 北京:测绘出版社,2011.
[13] 邱卫宁,陶本藻,姚宜斌,等. 测量数据处理理论与方法[M]. 武汉:武汉大学出版社,2008.
[14] 李建章,陈海鹰,纪凤仙,等. 测量数据处理程序设计[M]. 北京:国防工业出版社,2012.
[15] 李成仁,岳东杰,金保平. 协方差函数的选择对GPS高程拟合精度的影响研究[J]. 大地测量与地球动力学,2012,32(4):82-85.
[16] 魏玉明,张永志. 基于抗差最小二乘配置法的GPS高程拟合[J]. 工程勘察,2017(3):40-43.

二次曲面与最小二乘配置的组合模型在GPS高程异常拟合中的应用

Application of combination model of quadric surfaces and least squares collocation in GPS height anomaly fitting

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	陈一彪, 秘金钟, 谷守周, 杨李俊, 王洪斌, 楚彬. BDS-3+GPS精密单点定位模型及性能分析[J]. 测绘通报, 2022, 0(6): 12-17,39.
[2]	窦世卿, 郑贺刚, 徐勇, 陈治宇, 苗林林, 宋莹莹. 基于U-Net3+的高分遥感影像建筑物提取[J]. 测绘通报, 2022, 0(6): 40-44.
[3]	周建国, 罗超, 彭朵. 微型无人机辅助的三角高程测量方法[J]. 测绘通报, 2022, 0(6): 71-75.
[4]	王春霞, 张俊, 李屹旭, 范成成. 一种基于Landsat 8的多波段组合水体指数模型[J]. 测绘通报, 2022, 0(5): 20-25.
[5]	王仁军, 刘宝康, 杜玉娥, 张红丽, 于志远. 基于GF-6的可可西里典型湖泊水体面积提取方法研究[J]. 测绘通报, 2022, 0(5): 32-37.
[6]	张兴忆, 李佳田, 杨汝春, 陆大进, 张泽龙, 杨超. 端到端堆叠沙漏网络的遥感影像建筑物轮廓重构[J]. 测绘通报, 2022, 0(5): 67-73.
[7]	王道杰, 陈倍, 孙健辉. 机载LiDAR点云密度对DEM精度的影响[J]. 测绘通报, 2022, 0(5): 140-144,169.
[8]	张东升, 张玉英, 李国柱, 赵子龙, 杨苏新. 低纬度高海拔地区BDS/GPS/GLONASS非差非组合PPP性能分析[J]. 测绘通报, 2022, 0(5): 150-156.
[9]	肖浩威, 王江林, 郭海荣, 杨立扬. PPP-B2b服务的实时精密单点定位精度分析[J]. 测绘通报, 2022, 0(4): 117-121.
[10]	高志钰, 郭进义, 刘杰. 北斗在地壳形变监测中的应用进展[J]. 测绘通报, 2022, 0(3): 32-35.
[11]	任旭斌, 康建锋, 于东海. 无人机倾斜摄影测量在房屋建筑面积测算中的应用[J]. 测绘通报, 2022, 0(3): 116-120,126.
[12]	李志娟, 李慧, 刘建军, 张东华. 利用稀少卫星影像控制点生产1:10 000 DOM[J]. 测绘通报, 2022, 0(3): 143-147.
[13]	周诗洋, 吴向阳. 像控点布设对勘测定界复杂区域实景建模精度的影响[J]. 测绘通报, 2022, 0(2): 1-4,15.
[14]	蔡嘉伦, 贾洪果, 刘国祥, 张波, 刘巧, 吴仁哲, 向卫, 毛文飞, 张瑞. 对比传统低空航测的无人机倾斜摄影测量精度评估[J]. 测绘通报, 2022, 0(2): 31-36.
[15]	钟娜娜, 滕紫晴, 胡振彪, 王海银, 赵军. 一种I3S标准的倾斜摄影服务精度动态控制方法[J]. 测绘通报, 2022, 0(2): 128-130,135.