基于SVM的GPS高程拟合研究

发布时间：2017-04-24 08:03

  本文关键词：基于SVM的GPS高程拟合研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前,GPS(全球卫星定位系统/Global Positioning System)测量技术日渐成为测量工作中应用最为广泛的重要技术之一,该技术具有高精度三维坐标定位、自动测量、全天候实时定位等突出特点。GPS测量是以WGS-84参考椭球面为基准面,获取高精度的三维坐标,其高程系统是大地高高程系统。目前我国采用的高程系统是正常高高程系统。如果能够将GPS测得的大地高准确、快速地转化为正常高,就可以替代相当部分的传统水准测量作业,具有非常大的经济效益。目前,使用精化的区域似大地水准面取得高精度的高程异常将GPS测得的大地高转换成正常高是最直接的方法,也是最好的办法。然而获得高精度的区域似大地水准面需要高精度的GPS观测数据、重力观测数据、地形数据和地球重力场模型,是一项繁琐、复杂的大工程。小单位或者小区域不具备上述条件的情况下,GPS高程拟合仍然是使用GPS获取正常高的一种较为方便、快速、经济的方法。本文首先介绍了高程系统的概念及高程测量的基本原理,阐述了GPS高程转换的目的和意义,并针对目前主流的GPS高程转换方法进行了探讨和研究。本文将高程异常获取的方法分为直接法和拟合法,对直接法和拟合法的原理进行了深入研究,并对国内外常用的三种直接法和常用的几种拟合法进行了总结,针对这三种直接法的适用范围进行了分析和探讨。其次针对SVM(支持向量机/Support Vector Machine)的基本原理进行了全面、深入、系统的介绍和研究,SVM在解决小样本、非线性问题上展现出许多特有的优势,将SVM运用到GPS高程拟合中可以在一定程度上弥补已知数据过少的缺陷。使用MATLAB软件进行程序编制,将支持向量机理论实际运用到GPS高程拟合的数值计算中,通过与目前拟合精度相对较高的人工神经网络法进行对比、分析,发现SVM在不同的GPS高程/水准点分布情况下都能取得较好的高程拟合效果。最后介绍了支持向量机回归预测模型的几种参数寻优方法,并通过GPS高程拟合实例对这几种方法进行综合对比、分析,并给出具体的结论和建议,对工程高程测量具有一定的指导意义。
【关键词】：似大地水准面 高程拟合 支持向量机 参数优化
【学位授予单位】：东华理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 课题研究的背景与意义8
• 1.2 国内外研究现状8-11
• 1.2.1 GPS高程转换研究现状8-10
• 1.2.2 存在的主要的问题10-11
• 1.3 本文研究的主要内容11-12
• 1.4 本文的组织结构12-14
• 2 高程系统的基础理论14-22
• 2.1 高程系统及其相互关系14-20
• 2.1.1 大地高系统14
• 2.1.2 正高系统和Stokes理论14-17
• 2.1.3 正常高系统和Molodensky理论17-19
• 2.1.4 大地高、正高与正常高三者之间的关系19-20
• 2.2 本章小结20-22
• 3 GPS高程转换方法22-34
• 3.1 似大地水准面精化（直接法）22-28
• 3.1.1 移去—恢复法23-24
• 3.1.2 Stokes-Helmert法24-26
• 3.1.3 KTH法26-28
• 3.2 GPS高程拟合（拟合法）28-33
• 3.2.1 二次曲面法28-29
• 3.2.2 多面函数法29-30
• 3.2.3 加权平均法30
• 3.2.4 克里格插值法30-32
• 3.2.5 BP神经网络法32-33
• 3.3 本章小结33-34
• 4 基于SVM的GPS高程拟合34-50
• 4.1 支持向量机及其理论基础34-41
• 4.1.1 支持向量机的产生34-35
• 4.1.2 支持向量分类机35-39
• 4.1.3 支持向量回归机39-41
• 4.2 支持向量机在高程拟合中的应用41-49
• 4.3 本章小结49-50
• 5 支持向量机模型参数优化50-62
• 5.1 支持向量机模型参数50-51
• 5.2 模型参数寻优算法51-55
• 5.2.1 网格搜索寻优法51-52
• 5.2.2 遗传算法寻优法52-53
• 5.2.3 粒子群寻优法53-55
• 5.3 参数寻优试验和结果分析55-60
• 5.4 本章小结60-62
• 6 结论与展望62-64
• 6.1 结论62
• 6.2 展望62-64
• 致谢64-66
• 参考文献66-68

【参考文献】

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1 陈俊勇,李健成,宁津生,张骥,张燕平;我国大陆高精度、高分辨率大地水准面的研究和实施[J];测绘学报;2001年02期

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本文编号：323815