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基于BP神经网络的GPS高程拟合模型及其应用研究

作　者: 谭立萍
导　师: 马洪滨
学　校: 东北大学
专　业: 大地测量学与测量工程
关键词: GPS水准高程异常数值逼近 BP神经网络拟合模型
分类号: P228.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 29次
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内容摘要

GPS高程拟合是GPS大地高转换为正常高的关键问题,本文在分析了GPS高程拟合国内外研究现状的基础上,针对神经网络在GPS高程拟合中模型构建及其应用等问题,提出利用BP神经网络进行GPS高程拟合的方法,并进行了深入的研究。1)总结了与GPS水准测量相关的问题,介绍了GPS高程转换、数值逼近法以及基于BP神经网络法进行GPS高程异常拟合2)论述神经网络及BP算法的原理,分析BP算法存在的问题,提出相应的改进措施,进而构建了适合高程异常转换的BP神经网络模型。3)用实验数据进行了GPS高程转换的BP网络模型的容错性与泛化能力的比较,对BP神经网络模型进行GPS高程拟合与曲面拟合的优缺点进行了深入的分析研究。研究结果表明：1)基于BP神经网络的GPS高程拟合模型在平原与沿海地区适用范围广,拟合效果较曲面拟合效果好,但网络模型存在不稳定性。数值逼近法在山区进行GPS高程拟合效果差,不能满足生产需要。2)二次曲面拟合与BP神经网络拟合联合进行GPS高程转换,在山区取得良好效果。试验计算结果表明,二次曲面拟合与BP神经网络拟合联合进行GPS拟合,拟合的高程异常的精度明显优于单一模型拟合。这对于目前GPS在山区进行高程拟合一直达不到满意的精度提供了较好的解决方案,具有一定的实用意义

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-17
  1.1 论文研究背景  11-12
  1.2 GPS高程转换方法  12-14
  1.3 神经网络应用  14-15
  1.4 本论文研究内容  15-17
第2章 GPS高程基础理论  17-33
  2.1 高程系统及相互关系  17-23
    2.1.1 高程系统  17-20
    2.1.2 GPS测量中常用坐标系  20-22
    2.1.3 GPS高程转换  22-23
  2.2 GPS定位成果的转换  23-25
    2.2.1 同一坐标系下直角坐标与大地坐标转换  23
    2.2.2 WGS-84坐标转换为国家坐标系下坐标  23-25
  2.3 GPS水准精度评定  25-28
    2.3.1 GPS水准精度评定指标  25-27
    2.3.2 提高GPS水准精度的措施  27-28
  2.4 试验数据  28-33
    2.4.1 山区GPS数据  28-30
    2.4.2 平坦地区实验数据  30-31
    2.4.3 沿海地区试验数据  31-33
第3章数值逼近法GPS高程拟合  33-49
  3.1 函数模型逼近法  33-38
    3.1.1 曲线拟合法  33-35
    3.1.2 曲面拟合法  35-38
  3.2 统计模型逼近法  38-39
    3.2.1 加权平均拟合法  38
    3.2.2 克里格(Kriging)模型  38-39
  3.3 综合模型逼近法  39-40
    3.3.1 最小二乘配置模型  39
    3.3.2 组合逼近模型  39-40
  3.4 移去恢复法  40-42
  3.5 多项式曲面拟合算例分析  42-48
    3.5.1 山区高程异常拟合实例  42-44
    3.5.2 平原地区高程异常拟合实例  44-47
    3.5.3 沿海地区试验数据拟合实例  47-48
  3.6 本章小结  48-49
第4章神经网络BP算法GPS高程拟合研究  49-65
  4.1 神经网络模型  49-53
    4.1.1 生物神经元模型  49-50
    4.1.2 神经元模型  50-51
    4.1.3 神经网络模型  51-52
    4.1.4 神经网络的特性  52-53
  4.2 神经网络BP算法  53-64
    4.2.1 BP网络模型结构  53-54
    4.2.2 BP算法数学描述  54-58
    4.2.3 BP网络学习过程  58-59
    4.2.4 BP网络设计技巧  59-60
    4.2.5 BP网络的不足及改进  60-64
  4.3 BP神经网络模型构建  64-65
    4.3.1 BP模型结构的选择  64
    4.3.2 学习集与样本集数据处理  64-65
第5章 GPS高程拟合BP神经网络模型构建  65-79
  5.1 BP神经网络模型构建  65-68
    5.1.1 问题描述  65
    5.1.2 网络设计  65-67
    5.1.3 BP网络训练与测试  67-68
    5.1.4 结果输出与分析  68
  5.2 山区高程异常拟合实例  68-71
    5.2.1 实验结果  68-70
    5.2.2 结果分析  70-71
  5.3 平原地区高程异常拟合实例  71-74
    5.3.1 实验结果  71-73
    5.3.2 结果分析  73-74
  5.4 沿海地区高程异常拟合实例  74-75
  5.5 二次曲面与BP神经网络组合进行高程异常拟合  75-77
    5.5.1 组合思路  75-76
    5.5.2 实例分析  76-77
    5.5.3 结果分析  77
  5.6 本章小结  77-79
结论与展望  79-81
参考文献  81-85
致谢  85-87
攻读学位期间发表的论文及科学研究经历  87

基于BP神经网络的GPS高程拟合模型及其应用研究

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