解析GPS在物理大地测量中的应用及GPS边值问题

　　【摘要】文章分析了GPS技术被使用于大地测量现状，着手分析物理大地测量基本原理以及使用方法。重点论述了物理大地测量中出现的GPS边值问题。

　　【关键词】物理大地；GPS边值问题；GPS测量

　　1前言

　　GPS这项技术在实际工作过程中得到了系统优化，能够有效应用在用地管理信息系统中，能够取得非常良好的成绩。系统采集数据及资料的时候，这项技术的应用将能够使得数据和信息的采集范围得到有效提升，能够实现基础用户的广泛使用。在实际工作过程中该技术是严格按照规范来转换数据的，数据信息不会存在丢失问题。从中我们可以看出GPS技术在用地管理信息系统中的应用对于提升系统性能是具有重要意义的，这项技术的应用将会使得日常工作变得非常简单。

　　2GPS在物理大地测量中的应用

　　2.1物理大地测量研究模式的变化

　　随着GPS技术被使用之后，最明显的功能就是能够最大精度的确定出大地的高度，在大地物理研究中，确定出了最新的研究途径和方法。具体而言，一般都会存在需要测量的数值，还有已经存在的已知值。在进行计算时，可以根据对应的理论，将不同代表的大地水准和对应的正高确定出来。这不仅使得大地物理测量变得有意义，而且还使得研究变得有意义。地球形状确定现实问题得以解决，对应的，当地球问题被解决之后，相应的问题也得到解决。地球表现近空的重力场被确定下来，自由边值问题也逐渐确定下来，逐渐变成固定边值。W=Fl（S，g）或f（T）=Fl（S，g），其中每个数值都代表不同的已知量，s代表的是地球表面，可以将其视为已知量作为下一步进行的前提条件。f（T）代表的是扰动位，其中的T是基本转化量，对应专门的物理量以及几何数值。例如：常见对应的外部重力场或者是垂线偏差等等。Fl表示的是对应的模型算子。

　　2.2获得扰动重力

　　GPS技术对于物理大地测量还有一个深远的影响，以往的物理大地测量相关理论可以应用，一些被限制的边值计算问题，以及一些现实的求值方法可以被用于第二边值中。众所周知，扰动重力是比较明显而且异常比较明显的物理意义，而且在使用过程中，可以将扰动重力作为边界条件从而求解出处扰动位。需要向上延生拓展计算时，一般都会将重力异常边值求解出来，选择的模式会更加便利。但是，GPS前物理大地测量一般都是基于大地高作为第一求解对象，导致大地水准面以及地面正常值无法被求解得出，因此也不能正常的计算出。关于扰动重力应用问题，虽然以往一些大地测量的理论都有涉及到，但是在应用中存在的不现实性，导致相关研究难以深入。而GPS技术使用后，最为明显的优势是可以获取大地高。一旦该条件被确定下来之后，就可以根据计算地面点或者是向下水准面计算出来，那么一直困扰这人们的扰动重力问题就被解决了。

　　2.3GPS与高程系统

　　从研究总结中，得出一个现实事实。虽然GPS边值问题数学属性还比较模糊，而且在实际使用中，它不同于传统的物理大地测量模式。但是，原来的大地测量理论使用到的公式还有改变，放在当下依旧有使用价值。而且，从实践中得出，最初的物理大地测量探究出一些方法依旧可以使用。最为明显的就是大地水准面及高程系统。在实际使用中，虽然GPS已经解决了地球形状现实问题，人们还不断探究地球形状大地水准面这主要因为：第一，GPS前的高程系统，主要是应用重力水准方法获取。而有了GPS以后，尽管理论上应用GPS获取的大地高，再通过重力水准测量可以取代物理大地测量中关于（似）大地水准面的计算，而且精度更高，但是，要在短时期内获取已有的水准和重力数据点上的GPS高（大地高），是不现实的。第二，大地水准面它不仅可以被当成地球的外形代表，而且研究它有着现实的物理意义。但是，因为研究力度还不够深入，大地水准面等位性质还没有玩去哪确定出来，因此不能将其当成地球的几何表达方式。在很多情况下，一般都是将其当成地球内部构造信息，从而求出内部密度，但是这个过程受到很多限制。第三，在使用GPS技术之前，（似）大地水准面是被定为为高层系统的起始面，而且整个过程是统一的。需要指出的是，一些数量比较大的重力数据，还有一些水准数据，一般都是基于大地水准作为水准面，而且都是椭圆为主。这些基础数据，在不断更新和补充中耗费了大量的人力物力财力。随着数据不断积累，已经逐渐构建成熟悉系统，形成完整的应有体系。

　　3GPS边值问题

　　3.1边值定义

　　GPS边值定义主要指的是，地球表面是已知边值，在该边值上方的扰动重力是边界条件，确定出大地的水准面以及外部受到的重力场。在传统物理大地测量中，确定地球的外部重力以及重力场时，建立起数学模型，将自有边值作为基本属性。全球地位系统技术理论使得未知的地面表面成为已知量。函数表示，可以使用方程式表示重力场边界值和地球几何外形之间的关系，然而使用的数学模型却发生了属性变化，全球定位系统自有边值计算问题变成固定数值。传统的物理大地测量，得到的公式，都是基于自有边值为提前基础下开展计算的。但是经过数据处理之后，都是以公式化形式呈现，都是给出了实际的边界已知或者给出固定边值。但是在该过程中，注意的是前者是边界值迭代近似值，而后者是已知值。总而分析，可以看出，物理大地测量边值问题可以简单看成是，两者数学属性不同，所使用的计算公式也不同，但是一般都是互用类型的。边界条件使用前者必须基于扰动重力基础下，后者则是重力异常。

　　3.2GPS边值问题与Neumann边值问题

　　从以往的大地边值问题中看出，将扰动重力作为边界条件，一般都将其纳入第二边值范畴内，简单理解是将其放置Neumann边值中求解。原因是在自由转化过程中，有固定值存在。球形的数值定为零接近值，隐含了地区或者是正常椭球成层结构内。这个时候的边截面设置的法线会和已知的边界重回在一起。从而满足问题求解。但是，在GPS边值问题中，一般是将地球定位为已知边界数值，边界面有不规则性属性，而且法线同垂直线之间不会有重合现象。这样就可以得出，GPS边值不等于Neumann边值问题，因此在求解时，需要考虑到非线性导数问题。在面对理斜向导数边值求值时，一般都会选择传统的物理大地测量方法，将复杂的问题简单化，从而寻找到合适的方法和解题思路。把GPS转化成Neumann边值问题，可以简单化得出求值。

　　3.3GPS边值问题的求解

　　在以往的研究中，已经将边值问题进行深入研究，在学术报告中，深度讨论了GPS边值问题求解方法。一般都是将重力放置在扰动重力以及重力异常中，从这一类型调和属性出发，确定出GPS边值问题，从而确定出表达式。文章在探究该问题时，一般是从原始定义出发，给定了GPS边值问题，确定出实际的数学表达方式，从而求出解答方法。

　　4结束语

　　GPS技术出现，不仅可以为物力大地测量研究提供了全新的研究途径，还在实际使用中解决了大量问题。随着技术使用深度加深，传统的大地物理测量被赋予了新的内涵。GPS技术是一项专业地观测技术，这项技术在应用中管，能够有效提升工作效率及精度。今后要加强对这项技术的研究。

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　　作者：祁明帅