亓順慶

【摘要】測繪基準(zhǔn)是地理要素在真實(shí)世界的空間位置的參考基準(zhǔn)，是基礎(chǔ)性測繪工作的基礎(chǔ)，也是國民經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展、國家安全等建設(shè)的重要基礎(chǔ)。我國測繪基準(zhǔn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)經(jīng)歷了幾十年的變遷，從滿足建國初期的快速經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要，到適應(yīng)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會廣泛的需求，從無到有，由弱變強(qiáng)。本文對以往測繪基準(zhǔn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)情況進(jìn)行了回顧，指出了存在的問題，并根據(jù)國家現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程情況對現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)建設(shè)進(jìn)行了闡述，并對現(xiàn)狀和今后的發(fā)展提出了建議。

【關(guān)鍵詞】測繪基準(zhǔn) 坐標(biāo)系 GNSS 大地控制網(wǎng) 高程控制網(wǎng) 重力基準(zhǔn)點(diǎn)

一、引言

測繪基準(zhǔn)主要包括大地基準(zhǔn)、高程基準(zhǔn)和重力基準(zhǔn)，它是進(jìn)行各種測量工作的起算數(shù)據(jù)和起算面，是確定地理空間信息幾何與物理特征和時空分布的基礎(chǔ)，是在數(shù)學(xué)空間里表示地理要素在真實(shí)世界的空間位置的參考基準(zhǔn)，以保證地理空間信息在時間域和空間域上的整體性，因此測繪基準(zhǔn)也成為國民經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展、國家安全及信息化建設(shè)的重要基礎(chǔ)。

測繪基準(zhǔn)體系包含了理論體系、技術(shù)體系、基礎(chǔ)設(shè)施、標(biāo)準(zhǔn)等方面，其中理論體系建立在大地測量學(xué)、天文學(xué)及相關(guān)地學(xué)理論基礎(chǔ)上； 技術(shù)體系包含了空間大地測量技術(shù)（ GNSS 全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)、SLR衛(wèi)星激光測距、VLBI 甚長基線干涉測量等） 、物理大地測量技術(shù)（ 絕對 / 相對重力測量、航空重力測量、衛(wèi)星重力測量、似大地水準(zhǔn)面等） 、大地測量數(shù)據(jù)處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等； 基礎(chǔ)設(shè)施主要由全國 （ 或區(qū)域） 分布的、具有不同等級特征的、具有相應(yīng)分布密度的基準(zhǔn)控制點(diǎn)（ 觀測站） 組成，構(gòu)成全國網(wǎng)狀的測量控制體系。國家測繪基準(zhǔn)體系經(jīng)歷了數(shù) 10 年的發(fā)展，技術(shù)體系發(fā)生了巨大變化，從傳統(tǒng)的光學(xué)測量（ 測角、測邊等） 發(fā)展到衛(wèi)星導(dǎo)航定位，解決了全天候觀測、無須通視觀測等技術(shù)難題，航空測量技術(shù)、衛(wèi)星測量技術(shù)的發(fā)展將傳統(tǒng)的大地測量由地面轉(zhuǎn)向了四維空間，同時儀器設(shè)備的革新進(jìn)步帶來了觀測精度的提升、觀測誤差（ 尤其人為誤差） 的消除，這些都為大地測量的發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)。而測繪基準(zhǔn)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)與發(fā)展同樣隨著技術(shù)體系、儀器裝備體系的發(fā)展也發(fā)生了較大的轉(zhuǎn)變。

二、傳統(tǒng)測繪基準(zhǔn)建設(shè)

1、平面基準(zhǔn)

我國傳統(tǒng)大地基準(zhǔn)為 1954 北京坐標(biāo)系和 1980西安坐標(biāo)系，是以傳統(tǒng)天文測量和邊角測量技術(shù)建立的天文大地網(wǎng)為基礎(chǔ)，通過聯(lián)合平差處理形成參心坐標(biāo)系統(tǒng)。天文大地網(wǎng)主要以三角點(diǎn)、天文點(diǎn)、導(dǎo)線點(diǎn)等組成，點(diǎn)與點(diǎn)之間相互通視，可以實(shí)現(xiàn)角度測量和基線測量，形成基本的三角網(wǎng)型，并在全國相互關(guān)聯(lián)形成三角鎖，覆蓋全國。自 20 世紀(jì) 50 年代起，全國共建設(shè)一、二等各類觀測點(diǎn) 48 000 多個。

隨著空間定位技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，測量手段產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。為構(gòu)建全國空間定位基準(zhǔn)，國家測繪地理信息局在 1991—1998 年布設(shè)了近818 個點(diǎn)的國家高精度 GPS A 級、B 級網(wǎng)，以及 GPS 連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站。其中，A 級網(wǎng)點(diǎn)采用新建的方式，而 B級網(wǎng)的主要基礎(chǔ)設(shè)施來源于傳統(tǒng)的三角點(diǎn)、導(dǎo)線點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)等，設(shè)施條件基礎(chǔ)（ 點(diǎn)位、周邊基礎(chǔ)和自身現(xiàn)狀等） 較差，對于長期維持存在較大困難。

20 世紀(jì) 80 年代末，GPS 連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站成為平面基準(zhǔn)的一種新型基礎(chǔ)設(shè)施，在以后的發(fā)展中逐步成為國家、地區(qū)乃至全球的坐標(biāo)框架基礎(chǔ)。到1998 年，國家測繪地理信息局通過國際合作及自籌方式在北京、西藏、新疆、陜西、黑龍江、青海、湖北和海南建立了 8 個基準(zhǔn)站，后通過與中國地震局等六部委合作，在全國陸續(xù)建立了 260 個 GNSS 連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站，服務(wù)于我國地心坐標(biāo)框架維護(hù)。

2003年國家測繪地理信息局、總參測繪局和中國地震局通過整合全國范圍內(nèi)2518個GPS控制點(diǎn)和30個連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站，形成了2000國家GPS大

地控制網(wǎng)；在此基礎(chǔ)上，對國家天文大地網(wǎng)進(jìn)行了聯(lián)合平差處理，最終建立了 2000 國家大地坐標(biāo)系，并于2008年7月發(fā)布使用。

2.高程基準(zhǔn)

我國高程基準(zhǔn)目前采用 1985 國家高程基準(zhǔn)，水準(zhǔn)原點(diǎn)根據(jù)青島大港驗(yàn)潮站 1952—1979 年驗(yàn)潮資料確定的黃海平均海水面作為起算面。高程控制網(wǎng)是 1976—1984 年、1981—1988 年、1991—1998年建設(shè)的國家3次一、二等水準(zhǔn)網(wǎng)建設(shè)與觀測，包括一等水準(zhǔn)9.3萬km，100個環(huán)，二等水準(zhǔn)13.6萬 km。國家級水準(zhǔn)路線主要由一、二等水準(zhǔn)點(diǎn)組成，按照規(guī)范要求，4～8 km 選擇建設(shè)一個點(diǎn)。

3.重力基準(zhǔn)

我國現(xiàn)行的重力基準(zhǔn)為 2000 國家重力基準(zhǔn)，是通過由國家測繪地理信息局、總參測繪局和中國地震局共同建立的重力基本網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的。該重力基本網(wǎng)由 21 個基準(zhǔn)點(diǎn)、126 個基本點(diǎn)和 112個引點(diǎn)構(gòu)成，精度優(yōu)于 10×10-8 ms-2。但是作為重力基準(zhǔn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)而言，重力基準(zhǔn)的密度仍然不夠均勻，服務(wù)能力不足，需完善我國重力基準(zhǔn)基礎(chǔ)設(shè)施，加大絕對重力點(diǎn)的分布范圍和密度，補(bǔ)充和加強(qiáng)國家重力基準(zhǔn)體系的圖形結(jié)構(gòu)，提高控制力度，與 2000 國家重力基本網(wǎng)建立聯(lián)系，最大限度地滿足加密重力測量的應(yīng)用需求。

4.存在的問題

現(xiàn)行大地基準(zhǔn)、高程基準(zhǔn)、重力基準(zhǔn)等傳統(tǒng)測繪基準(zhǔn)不能滿足現(xiàn)代應(yīng)用的需求，主要表現(xiàn)為新中國成立后先后采用了 1954 北京坐標(biāo)系和 1980 西安坐標(biāo)系作為我國的大地基準(zhǔn)。我國現(xiàn)行的坐標(biāo)系及維持它的天文大地網(wǎng)由于定義、點(diǎn)位破壞、精度低，難以為飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科學(xué)研究提供服務(wù)，已經(jīng)不能擔(dān)負(fù)起國家大地基準(zhǔn)的作用。單純采用目前參心、二維、低精度、靜態(tài)的大地坐標(biāo)系統(tǒng)和相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施作為我國現(xiàn)行應(yīng)用的測繪基準(zhǔn)，必然會帶來越來越多的不協(xié)調(diào)問題，產(chǎn)生眾多矛盾，制約高新技術(shù)的應(yīng)用。

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