[发明专利]一种顾及重力地形改正的GPS高程拟合方法及系统

权利要求书

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ΔN_P；

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ΔN_P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GPS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；(x_P,y_P)为P点平面坐标，h_P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BP_P＝-2πGρh_P，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Stokes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λ_P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，h为流动点的高程；Y_nm为n阶m次的完全规格化的球谐函数；和λ_P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，P_i,i＝1,2,3,4为距离该GPS水准点最近的4个格网点，d_i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ΔN_P，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。