(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202110692845.1 (22)申请日 2021.06.22 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113378471 A (43)申请公布日 2021.09.10 (73)专利权人 武汉大学 地址 430072 湖北省武汉市武昌区珞珈山 武汉大学 (72)发明人 钟波　谭江涛　李贤炮　刘滔　 (74)专利代理 机构 武汉科皓知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 42222 专利代理师 严彦 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06N 3/04(2006.01)G06N 3/08(2006.01) G01C 5/00(2006.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 102175213 A,201 1.09.07 审查员 李斌 (54)发明名称 一种顾及重力地形改正的GPS高程拟合方法 及系统 (57)摘要 本发明提供一种顾及重力地形改正的GPS高 程拟合方法， 用于山区地形， 包括根据测区的数 字高程模型计算格网点处布格重力异常的地形 改正和层间改正； 将布格重力异常的地形改正和 层间改正相加， 转换得到格网点处高程异常中地 形因素的影响； 进行重力地形改正扣除GPS水准 点处高程异常中地形因素的影 响； 对地形改正后 GPS水准点的高程异常进行数值拟合， 得到地形 改正后的局部似 大地水准面模型； 将地形改正后 的局部似大地水准面模型与对应位置计算得到 的高程异常中的地形影 响结合， 得到真实的局部 似大地水准面， 作为最终所得顾及重力地形改正 的GPS高程拟合成果。 本发明数据获取成本较重 力测量方法低， 可以有效提高山区的GPS高程拟 合精度。 权利要求书2页 说明书8页 附图4页 CN 113378471 B 2022.09.02 CN 113378471 B 1.一种顾及重力地形改正的GPS高程拟合方法， 其特征在于： 用于山区地形的GPS高程 拟合， 包括 步骤如下： 步骤1， 根据测区的数字高程模型中包含的大地高信息以及测区格网信息计算格网点 处布格重力异常的地形改正TC项和层间改正BP项； 步骤2， 将布格重力异常的地形改正和层间改正相加， 所得结果δg转换为对似大地水准 面的影响， 得到格网点处高程异常中地形因素的影响ΔNP； 步骤3， 选取测区中的GPS水准点， 利用测点上的大地高H和正常高h相减高程异常ξ， 再 去除GPS水准点处地形因素的影响ΔN， 得到经 过地形改正后高程异常ξ ′； 步骤4， 对地形改正后GPS水准点的高程异常进行数值拟合， 得到地形改正后的局部似 大地水准 面模型N'； 步骤5， 将步骤4所得地形改正后的局部似大地水准面模型N'与对应位置计算得到的高 程异常中的地形影响ΔNP结合， 得到真实的局部似大地水准面N， 作为最终所得顾及重力地 形改正的GP S高程拟合成果。 2.根据权利要求1所述的顾及重力地形改正的GPS高程拟合方法， 其特征在于， 步骤1 中， 根据地形起伏与地 面点间的关系， 直接给 出地形改正TC项计算公式如下， 其中， G为地心引力常数， ρ(x,y,z)为流动点(x,y,z)的地壳密度， h为流动点 的高程， E 代表积分区域， r()为距离函数； (xP,yP)为P点平面坐标， hP为P点及其在大地水准面上的投 影点P0之间的距离； 层间改正BP项的计算公式为BPP＝‑2 π Gρ hP， 其中， ρ 为 地壳密度。 3.根据权利要求2所述的顾及重力地形改正的GPS高程拟合方法， 其特征在于： 步骤2 中， 根据重力异常与高程异常 间的关系， 某地面点P上布格重力异常的层间 改正和地形改正 对似大地水准 面的影响用Sto kes积分公式表示成如下 形式， 其中， γ为平均正常重力， E代表积分区域， R为地球平均半径， 为Stokes 核函数， 和 λP为地面点P的纬度和经度， 和 λ为点P周围流动点的纬度和经度。 4.根据权利要求3所述的顾及重力地形改正的GPS高程拟合方法， 其特征在于： 步骤2 中， 布格重力异常的地形改正和层间改正对高程异常间的关系表示 为球谐展开式的形式， 其中， G为 地心引力常数， γ为平均正常重力， R为 地球平均半径， ρ 为 地壳密度，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113378471 B 2h为流动点 的高程； Ynm为n阶m次的完全规 格化的球谐函数； 和 λP为地面点P的纬度和经度， 和 λ为点P周围流动点的纬度和经度。 5.根据权利要求1所述的顾及重力地形改正的GPS高程拟合方法， 其特征在于： 步骤3 中， 根据格网点处高程异常中地形因素的影响 以反距离加权插值的方式得到GPS水准 点处高程异常中地形因素的影响ΔN， 反距离加权插值表示成如下 形式， 其中， Pi,i＝1,2,3,4为距离该GPS水准点最近的4个格网点， di为GPS水准点至格网点的 平面距离 。 6.根据权利要求1所述的顾及重力地形改正的GPS高程拟合方法， 其特征在于： 步骤4 中， 对地形改正后的GPS水准点高程异常进 行数值拟合采用多项式方法、 Shepard方法、 多面 函数方法或BP神经网络方法。 7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的顾及重力地形改正的GPS高程拟合方法， 其 特征在于： 将步骤4经过数值拟合构建得到的地形改正后的局部似大地水准面模型N'用格 网数据形式表达， 使得拟合模型的格网点与步骤1所述测区格网一一对应， 则在步骤5恢复 真实的局部似大地水准面模 型N时， 直接利用步骤2中的格网点处高程异常中地形因素的影 响ΔNP， 无需再计算对应位置布格重力异常中 的层间改正与地形改正 并用Stokes积分转换 为高程异常中地形因素的影响。 8.一种顾及重力地形改正的GPS高程拟合系统， 其特征在于： 用于实现如权利要求1 ‑7 任一项所述的一种顾及重力地形改正的GP S高程拟合方法。 9.根据权利要求8所述顾及重力地形改正的GPS高程拟合系统， 其特征在于： 包括以下 模块， 第一模块， 用于根据测区的数字 高程模型中包含的大地高信 息以及测区格网信 息计算 格网点处布格重力异常的地形改正TC项和层间改正BP项； 第二模块， 用于将布格重力异常的地形改正和层间改正相加， 所得结果δg使用Stokes 积分公式转换为对 似大地水准 面的影响， 得到格网点处高程异常中地形因素的影响ΔNP； 第三模块， 用于选取测区中的GPS水准点， 利用测点上的大地高H和正常高h相减高程异 常ξ， 再去除GP S水准点处地形因素的影响ΔN， 得到经 过地形改正后高程异常ξ ′； 第四模块， 用于对地形改正后GPS水准点的高程异常进行数值拟合， 得到地形改正后的 局部似大地水准 面模型N'； 第五模块， 用于将第四模块所得地形改正后的局部似大地水准面模型N'与对应位置计 算得到的高程异 常中的地形影响ΔNP结合， 得到真实的局部似大地水准面N， 作为最终所得 顾及重力地形改正的GP S高程拟合成果。 10.根据权利要求8所述顾及重力地形 改正的GPS高程拟合系统， 其特征在于： 包括处理 器和存储器， 存储器用于存储程序指令， 处理器用于调用存储器中的存储指令执行如权利 要求1‑7任一项所述的一种顾及重力地形改正的GP S高程拟合方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113378471 B 3