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摘要：本文主要思考了GPS大地高转为正常的方法，提出了一些比较可行的工作思路，以及如何有效的将GPS大地高转为正常，希望能够让今后的GPS大地测量工作可以更加的富有效果。
关键词：GPS，大地测量，正常高
前言
在大地测量的过程中，必须要采用更加科学合理的测量技术，GPS具有显著优势，能够为大地测量工作带来更好的技术支持，所以，在当前测量过程中，应该要重点采取这项技术。
1、正常高的概念
莫洛坚斯基于1945年提出了正常高的概念，即地面点沿铅垂线到似大地水准面的距离。由于γm是待定点的正常重力值，所以正常高可以通过重力值求得。由各地面点沿正常重力线向下截取各点所构成的曲面，称为似大地水准面，它是正常高的基准面。目前我国法定高程系统采用的是正常高，而GPS高程是WGS-84坐标系中的大地高（大地高是从一地面点沿过此点的地球椭球面的法线到地球椭球面的距离），想要使GPS高程在工程实际中得到使用，必须实现GPS大地高向正常高的转换。通过GPS网中已知点的大地高进行GPS网平差，可以得到网中各点大地高H1。如果同时已知该点的正常高H2，水准测量得到其他GPS点与该点的正常高差h，则各点的高程异常（a=H1-H2-h）。当认为已知大地高无误差时，由GPS网得到的大地高具有相当高的精度，同时由水准测量得到的正常高差h，故可以求得高精度的似大地水准面。通过已知点上的异常值拟合出工作区域的似大地水准面，进而计算出未知点上的高程异常，利用公式（a=H1-H2-h）反向求出未知点的正常高。
2、大地测量中GPS技术的应用
2.1大比例地形图的绘制
绘制大比例地形图是大地测量工作中的重要内容。传统方法进行大比例地形图的绘制，工作量非常大，绘制进度缓慢，同时绘制的地形图的准确性也难以保证。GPS技术的应用将传统测绘方法存在的弊端良好的解决。地形图绘制的效率显著提升，而且保证了绘制精度。现今，在对大比例地形图绘制的过程中，人们主要是采用的计算机软件系统，来对其进行处理，从而满足大比例尺地形图绘制的相关要求，使其绘图的难度大幅度的降低。
2.2公路放线放样
在对公路测量工作中，为了保证公路中放线放样的准确性，将GPS技术应用到其中，并且通过计算机软件技术的处理技术，来对每个放样点位进行自动化的确定，这样就有效的降低了公路中线放样误差产生几率。公路结构放样中，中线、横断与纵断面，都属于大地测量的难点，利用GPS技术，对中线进行放样时，只需将坐标数据，输入到GPS系统中，系统可自动分析出放样数据，对横断与纵断面进行放样时，先进行断面成形，然后将数据输入GPS系统，形成放样点样本，便于现场使用。
2.3公路横、纵断面放样和土石方数量计算
GPS技术在断面放样和计算土石方中应用，是大地测量的精确度得到大幅度的提升。在对公路横、纵断面信息的收集上，方法基本相同，都是采用电子数据簿来完成，然后将放样点相关的文件集中进行储存。在计算土石方数量的过程中，运用GPS机械来完成相关的计算工资，有效的降低了公路测量的工作强度和工作量，减少了公路测量的成本投入。
2.4大地测量选点、观测、竣工测量中的应用
大地测量中选点受多方面因素的影响，其中以地质环境的影响最大，GPS技术的应用，有效的降低了大地测量的选点难度。同时在观测过程中，GPS技术能够对信号和经纬数据进行及时有效的记录，同时对信息进行科学合理的分析处理。在竣工测量中，GPS技术的应用可以现精读、通视的准确度，避免出现大地测量的各项问题。
2.5GPS技术可以实现大地测量网络有效性的检测和补充
传统的大地测量网络，不能满足实际大地测量的需求，因此通过GPS技术实现大地测量网络有效性的检测和补充。首先，利用GPS技术补充测量网络，主要针对重要控制点进行测量补充，形成完整的地区测量网，为整个大地测量工作的开展打下最坚实的基础。同时对测量网络进行加密，使大地测量的更加准确、严谨；其次，利用GPS技术检测测量网络是否处于有效状态，原有网络进行改革升级，设置科学有效的GPS测量网点，以保证GPS网络能够与原有网络相互融合，进而为GPS数据处理提供环境，实现并联和平差。通过GPS技术，不仅可以对传统大地测量网起到改善作用，而且还可以保障网络的有效性。
3、实例分析
某测区位于丘陵地区，该测区GPS控制网中共有34个GPS控制点（图1），平均基线长度约为3km，控制面积约为300km2.该测区用三等水准对所有点进行了联测，精度满足三等水准要求。从该测区里，选取10个GPS水准联测点，分别采用二次多项式曲面模型和分形插值曲面模型进行高程异常的拟合，进行插值，分形插值曲面的维数进行估计，表1给出了拟合结果的内符合精度统计。表1中的二次多项式的拟合精度为±10.5mm，分形插值曲面的拟合精度为±4.3mm，测区的分形插值曲面的分形维数为D1=2.3473.从表1中的结果可以看出，分形插值曲面函数的拟合精度明显高于二次多项式曲面的拟合精度.这与分形插值曲面函数的自相似性特点有关，更利于不规则的高程异常的拟合与逼近，并且垂直比例因子αn，m为自由参数，其大小在0到1之间.通过选择αn，m，可以得到不同精度的拟合值，可从中优化选择拟合精度高的αn，m，作为拟合模型的垂直比例因子。当GPS水准联测点越多，显著点越多时，二次多项式曲面的拟合精度就越高，越能反映出测区内细部的凸凹变化程度.而当GPS水准联测点少时，测区高程异常变化大，就将显示出分形插值曲面拟合模型的优势，这与模型本身的特点有关，运用少量数据值，根据分形理论，就可以插出高程异常的分形插值曲面，但需要大量的数据来验证和分析。
需要说明的是，限于数据资料和时间，只选取了一个测区的数据进行了研究分析，要真正了解和掌握分形插值曲面函数用于拟合高程异常的规律和特点以及适用的情况，尚需大量的数据和计算来验证，以便于充分发挥分形插值曲面的特性，提高GPS高程拟合转换正常高的精度。
4、结束语
综上所述，本文通过分析具体的思路和理论，分析具体的案例，提出了应用的方法。今后，我们要针对GPS大地高转为正常的方法进行研究，并总结未来的工作思路和手段，这是我们当前工作的重点之一，也是未来推动工作进步的长久之计。
参考文献
[1]李红勤.GPS技术在地质测量中的应用[J].技术与市场，2016（6）：179.
[2]祁玉成，尤洪才.浅谈GPS技术在大地测量中的应用[J].黑龙江科技信息，2016（10）：103.
论文作者:王永强
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第23期
论文发表时间:2018/1/18
标签：测量论文; 大地论文; 曲面论文; 高程论文; 技术论文; 精度论文; 水准论文; 《建筑学研究前沿》2017年第23期论文;