基于NBCORS的寧波市現代測繪基準建設成果融合應用研究

施立群，張旭東

(寧波市測繪設計研究院，浙江寧波 315042)

1 前言

寧波市現代測繪基準建設是寧波市基礎測繪“十一五”規劃重點項目，起步于2007年，2009年全部建成。其總體建設的目標是:綜合運用衛星導航定位、大地水準面精化、數字水準測量等現代測繪科學技術發展的新成果、新理論、新儀器;通過實施“建設寧波市連續運行衛星定位服務系統(“NBCORS”)”、“復測全市基本高程控制網”、“精化全市似大地水準面”、“聯測2000國家大地坐標系統及數據處理”4個基礎測繪項目;實現了寧波市平面控制網、高程控制網、空間定位網、似大地水準面及其坐標系統的一體化改造，建立了覆蓋寧波全市統一的、高精度、三維、地心、動態、與國際接軌、實用的新一代寧波市現代化大地基準(包括了平面控制基準、高程控制基準、空間定位基準以及似大地水準面)。

但是，由于4個基礎測繪項目的實施順序先后不同，規模較大，造成了單一基準成果的孤立性，基準與基準之間缺乏緊密的聯系，而且NBCORS系統建立的是一個動態基準框架。因此，如何將寧波市現代測繪基準中的平面、高程、似大地水準面以及CGCS2000建設成果集成一體應用，如何通過NBCORS系統有效的、自動的、便捷的將各種基準成果提供給普通用戶服務，是目前我國大地測量技術應用研究的新熱點。

2 現代測繪基準建設成果

寧波市現代測繪基準建設成果由空間定位網、平面控制網、高程控制網以及似大地水準面4個部分組成，從而形成了寧波市現代測繪基準體系的平面和高程基準，在建立平面基準的同時，獲取了寧波市的CGCS2000坐標成果，在應用高程基準的同時，確定了寧波市似大地水準面。

圖1 寧波市現代測繪基準建設成果結構圖

寧波市空間定位網是通過NBCORS項目的實施，通過建立寧波市連續運行衛星定位參考站網(NBCORS框架網)，進行中國區域分布的具有精確CGCS2000坐標的 IGS站的聯測，從而獲取了CGCS2000成果，并建立了寧波市動態CORS基準框架。項目于2007年～2009年完成。

寧波市平面控制網是基于NBCORS框架網，通過聯測寧波市域分布的具有寧波市獨立坐標、1954年北京坐標、1980西安坐標的平面控制點，從而獲取了各種坐標系下的精確成果，并由此建立了包含CGCS2000在內的各種坐標系間的相互轉換關系;項目于2009年實施完成。

寧波市高程控制網是通過寧波市基本高程控制網的三期復測，聯測國家一等水準點，獲取并更新了寧波市市區分布的二、三等水準點的高程成果，從而建立了寧波市1985國家高程基準;項目于2007年實施完成。

寧波市似大地水準面是通過構建寧波市的高程異常控制網，通過一體化建立高程異常點的GPS控制網和高程控制網，綜合運用GPS、水準、重力和DTM等數據，采用嚴密的顧及地球曲率的陸海統一算法，并利用第二類Helmert凝集法，從而確定了寧波市高精度的似大地水準面;項目的實施分為兩個步驟，其一是2007年規劃區的似大地水準面精化，其二是2010年的全市似大地水準面精化。

綜上可知，在項目實施的順序上、成果使用的期限上以及成果覆蓋的范圍上，寧波市現代測繪基準建設成果之間的關聯并不是十分緊密，而成果的孤立性也使得其難以推廣應用，同時考慮到寧波市CGCS2000成果的啟用，必須統一到2010年剛剛確立的CGCS2000省CORS框架中。因此，基于 NBCORS系統，將各種成果整體的融合應用則是我們考慮的重點和難點。

3 成果融合建設思路

基于上述的分析，寧波市現代測繪基準建設成果的融合應用其總體思路設計如下:

首先，以浙江省連續運行衛星定位綜合服務系統(ZJCORS)為基礎，將NBCORS納入全省的ZJCORS框架網中，由浙江省組織實施，聯測2000國家GPS大地控制網中的GNSS連續運行參考站和國家GPS A、B級點，使用ZJCORS參考站連續運行的GNSS測量數據，精確解算并確定浙江省 GNSS連續運行參考站的CGCS2000坐標，從而也精確獲取并建立NBCORS的CGCS2000坐標框架基準成果。

其次，基于NBCORS的CGCS2000坐標框架，組織實施寧波市似大地水準面精化項目，通過建立高程異常控制網——即一體化同步建立基于NBCORS框架網的全市基本平面控制網(GPS C級網)以及全市基本高程控制網(二等水準網)，從而建立覆蓋全市的平面和高程基準，再通過綜合運用GPS、重力、水準和DTM等數據，由此確定寧波市似大地水準面。

這一步不僅將寧波市的基本平面控制網和似大地水準面成果統一歸屬到基于NBCORS建立的CGCS2000大地坐標框架，而且保障了NBCORS與國家和ZJCORS的CGCS2000大地坐標框架的統一。同時，同步有效地將CGCS2000成果和高程成果聯合應用建立了基于NBCORS的似大地水準面高程基準。

其三，基于全市基本控制網(GPS C級網)，建立CGCS2000大地坐標系、寧波市獨立坐標系、1954年北京坐標系以及1980西安坐標系之間的精確的平面坐標轉換關系。

其四、基于NBCORS系統，集成各坐標系間的平面坐標轉換和似大地水準面模型的高程轉換成果，建立寧波市三維坐標轉換系統，可以實時、自動、動態的提供網絡RTK定位及其成果轉換應用技術，其成功的融合應用，顯示了寧波市現代測繪基準成果的服務保障能力。

圖2 寧波市現代測繪基準建設成果融合應用總體建設思路

4 成果融合應用研究

4.1 提供在線控制測量成果查詢

首先，寧波市近幾年研制了控制測量成果系統，但為了方便用戶的使用，能夠及時獲取和查詢相關的寧波市現代測繪基準建設成果的最新信息，避免使用破壞的、廢棄的、錯誤的控制點成果。特別是對于成果更新后沒有及時獲知的、發生沉降和位移點位的最新監測成果不清楚的、控制點位的成果等級升級或降低后不了解的，對于用戶的使用有著非常大的經濟和質量影響。

為此，向用戶提供寧波市控制基準建設的最新成果信息，無疑是十分必要的。研制在線控制測量成果的查詢則很好滿足了用戶的需求，這也是現代測繪基準建設成果的融合應用技術實現之一。

4.2 在線三維坐標轉換系統的研制

由于新建并逐步啟用了寧波市的2000國家大地坐標系成果、同時更新了寧波市的1954年北京坐標系和1980西安坐標系成果。因此，本應用研究重建了寧波市的各種坐標系統之間的轉換關系。如圖3所示，在目前寧波市現存的4種坐標系之間存在6種不同的坐標轉換關系。

圖3 寧波市空間坐標系轉換關系圖

同時，為了方便用戶的使用，基于NBCORS的本應用研究還研制了在線三維坐標轉換軟件，這是一個以軟件為主、技術支持為輔的綜合服務系統，基于寧波市現代測繪基準建設成果建立的平面坐標轉換和似大地水準面正常高轉換，實現了平面和高程一體化的在線三維坐標轉換。在該系統軟件中加密封裝CGCS2000坐標系向寧波市獨立坐標系的轉換，并加載了全市似大地水準面精化模型，可以自動的、實時地一體化轉換平面和高程坐標。

在線三維坐標轉換系統可以設置作業轉換區域范圍，坐標轉換的精度以及類型，滿足用戶各方面的轉換需求。

4.3 測繪行政實時監控應用

測繪行政實時監控系統的應用研究是基于NBCORS提出的。剛開始，我們基于NBCORS開發了綜合管理信息系統，目的在于有效地實時記錄用戶的流動站位置信息，為用戶提供網絡RTK技術保障，也便于管理用戶和實施收費，更重要的為用戶提供在線三維坐標轉換，并加蓋NBCORS服務中心的有效電子印章。但同時根據系統的特有記錄實時位置信息功能，對該信息進行坐標轉換、統計和入庫，可以實現統計和查詢用戶一段時間內的作業范圍或測繪軌跡，從而根據該統計可以輔助測繪行政管理者判斷用戶的合法測繪范圍，特別是一些涉密和違法測繪區域，達到測繪行政實時監控的目的。

而且，我們在每年注冊用戶時，同時添加用戶儀器的有效檢校時間，在用戶使用的儀器超過檢校有效期后，自動通知用戶去進行儀器檢校，并停止該用戶儀器的賬戶使用，直至重新提交儀器檢校證明才開放賬戶使用，滿足了測繪行政管理中對儀器使用的質量管理要求。

4.4 基于NBCORS的其他應用研究

顯然，NBCORS系統建設，重在應用，NBCORS提供綜合性的應用服務，把現代測繪基準建設的GPS、高程、似大地水準面、坐標轉換等一系列成果進行融合，通過向用戶提供網絡RTK技術、在線三維坐標轉換系統、在線控制測量成果查詢等應用服務，極大地發揮了NBCORS應有的作用，提高了現代測繪基準建設成果的服務保障能力。

目前，我們已經基于NBCORS系統延續開發了許多系統，包括在線三維坐標系統、NBCORS服務網站、NBCORS綜合管理信息系統等，NBCORS系統可以滿足城市規劃、地籍管理、城鄉建設、環境監測、災害監測、安全監測、交通控制等不同行業、不同用戶對精密定位、快速和實時定位、導航、氣象服務、防災減震等方面的應用需要。

5 結語

隨著現代大地測量技術的相互融合，現代測繪基準的發展趨勢是幾何量與物理量能通過不同模型有機地結合起來，而不是目前的分離、分類、孤立的描述。寧波市現代測繪基準建設成果，正是在NBCORS系統建立的基礎上，全面融合GPS、水準、重力、DTM、坐標系等豐富的測繪資料，在向實現真正意義上全市統一、高精度、地心、動態、幾何——物理一體化現代測繪基準的建設道路上邁進。特別是基于NBCORS系統建立的三維坐標轉換，集平面和高程一體化的網絡RTK定位技術，測繪行政實時監控管理、在線控制測量成果查詢服務等，體現了寧波市現代測繪基準建設成果綜合應用服務的快速保障能力。

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