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本文结合国家863计划项目“空间数据挖掘的神经网络技术研究”(No.2007AA122228),山东省优秀中青年科学家科研奖励基金(BS2010SF019)展开研究。
似大地水准面是获取地理空间信息的高程基准面,如果能够建立高精度的似大地水准面模型,借助高精度的GPS测量技术,可以间接测定正常高,直接为工程应用服务,从而省去了工作量巨大的传统水准测量。同时,建立和精化地方或区域似大地水准面模型,对现今GPS定位时代建立和维护国家高程参考框架具有重要意义,也是一个国家发展测绘事业的一项大地测量基础建设。重力观测数据包含了丰富的似大地水准面起伏信息,本文将有效融合重力信息,建立高精度、高分辨率的区域似大地水准面模型。主要研究内容及结论如下:
(1)介绍了似大地水准面的概念,确定似大地水准面的基本理论及方法。
(2)介绍了EGM2008地球重力场模型高程异常的获取、内插,以及地面重力观测值的归算及格网化。
(3)本文利用神经网络技术有效融合重力信息、地面实测重力信息、GPS/水准等多源数据中的高程异常信息,运用八种方法进行似大地水准面精化,分别为:常规二次曲面拟合法(方法A),融入EGM2008高阶重力场模型高程异常的二次曲面拟合法(方法B),融入实测重力计算的高程异常的二次曲面拟合法(方法C),融入EGM2008高阶重力场模型和实测重力计算的高程异常的二次曲面拟合法(方法D),以及这四种方法分别与神经网络方法进行融合的方法。
(4)本文结合两个工程实例来进行似大地水准面精化。在工程实例A中运用八种方法进行似大地水准面精化,其中,常规二次曲面拟合法检验样本的精度为±3.90cm,融入EGM2008高阶重力场模型重力高程异常二次曲面拟合法+BP神经网络的融合方法检验样本的精度为+2.56cm,精度比常规二次曲面拟合法提高了34.4%。在工程实例B中,常规二次曲面拟合法检验样本的精度为±8.1mm,融入EGM2008高阶重力场模型重力高程异常二次曲面拟合法+BP神经网络的融合方法检验样本的精度为+5.9mm,精度比常规二次曲面拟合法提高了27.2%。
(5)在八种方法中,融入EGM2008高阶重力场模型重力高程异常的二次曲面拟合法+BP神经网络的融合方法,效果最好。