建立城市高精度三維大地測量基準與數字城市

摘 要：建立一個高精度、覆蓋面廣的三維大地測量基準平臺能有效滿足城市化建設對城市空間數字信息的需要。該文介紹了三維大地測量基準的三個技術核心和平臺的建立對數字城市建設的意義。

關鍵詞：三維 測量基準 數字城市

中圖分類號：TU85文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（c）-0255-01

1 高精度三維大地測量基準建立的內容

目前新疆已有部分城市已建立“連續運行參考站網絡系統”（Continuously OperatingReference Stations，簡稱CORS系統），各政府部門對基礎設施的建設說明了該測量基準的建立對于數字城市建立的意義，即通過對城市基礎地理信息的采集、處理、分析和供應為數字城市建設提供基礎信息服務。“三維大地測量基準”是基于網絡的、動態地、連續地，同時也是快速、高精度地獲取空間數據和地理特征的現代信息基礎。

1.1 高精度GPS網控制建立

GPS網控制建立是指利用現代計算機、數據通信和互聯網組成網絡，及時向用戶提供動態的經過檢測的不同觀測值以及有關信息。GPS定位技術應用于城市測量，根本變革了傳統測量技術的布網方法、作業途徑和程序。GPS控制網系統具有覆蓋面廣、定位精度高、可靠性強、費用低廉等優點，并結合厘米級大地水準面的建立，為城市規劃提供全方位、全天候的數字信息服務。由基準站（參考站）、系統中心、呼叫中心、數據通信、用戶應用等子系統組成建立GPS控制網需要的硬件設施有：基站配備電腦及調制解調器、基站固定電話線、手機及手機卡；軟件設施有：數據庫管理模塊、基站狀態監控模塊、無線數據發布模塊數據通訊管理模塊；最后還有接受GPS信息的RTK機。

1.2 厘米似大地水準面建立

確定厘米似大地水準面需要建立在GPS大地高、水準高、DTM（數字地形模型）、重力數據這四個數據基礎之上，采用移去回復法計算重力似大地水準面，然后將重力似大地水準面擬合于GPS水準得到實測似大地水準面。其精度指標也根據地形變化，平底似大地水準面精度一般在1厘米上下波動，而山地似大地水準面精度在1～3 cm精度范圍內皆可。由于我國多丘陵山地，地面高度起伏較大，重力資料獲取困難，為了精確似大地水準面就只能從嚴控GPS和隋準測量的數據著手，整體考慮C級GPS網和水準網的技術方案和施測方法，確保GPS網和水準網技術方案、點位密度、觀測方法和似水準面精化的目標一致。

1.3 連續運行參考系統的建立

GPS連續運行參考系統是指在一定的區域內布設一定密度的能不間斷運行的GPS衛星定位跟蹤站，其基本構成為基準站網子系統、監控分析中心、數據傳輸子系統、數據發播子系統、用戶應用子系統。

（1）基準網站子系統。該系統包括若干永久性GPS衛星連續觀測站跟蹤站和與之配套的數據預處理和傳輸設備，基準網站子系統采集GPS衛星觀測數據并將數據輸送至監控分析中心，同時提供系統運行狀態和可靠程度的完好性檢測數據，通過通信網絡和廣播網絡向用戶提供服務。

（2）監控分析中心。該中心接收各種跟蹤站傳輸回來的數據，通過計算機局域網進行數據分流、分發、存貯、分析，按照國際通用的標準格式或自定義專用格式向不同的用戶發送供不同需求的數據庫提供多種信息服務和監控服務。

（3）數據傳輸子系統。是指基準站數據通過有線或無線通信網絡傳輸至監控分析中心。其中，隨不同的條件可采用數字數據網、因特網、vast等，該系統運作的最大特色是信息容量打、傳輸速率高，能有效滿足跟蹤站網與監控分析中心間的海量數據傳輸。

（4）數據發播子系統。該系統是向用戶發送發播定位、導航、定時等多種數據，開展數據服務的主要途徑。主要的數據發送手段有：因特網、HUF/VHF/FM/MW等無線電臺或廣播電臺、GSM/CDPD等移動通信終端。

（5）用戶應用子系統。包括用戶GPS接收機，連續運行參考框架網的數據服務信號接收機，數據處理軟件和多種科學和工程應用軟件。

2 建立城市高精度三維大地測量基準的必要性

數字化、網絡化、信息化是我國現在城市化發展的重要特征，各級規劃、國土和測繪部門急需提高其提供基礎地理信息的能力。建立三維測量基準能幫助數字城市規劃獲得更精準的測繪數字信息，具有傳統測量技術不可比擬的優越性。首先，建立城市高精度三維大地測量基準是城市發展的必然。根據聯合國人居中心預測，全球城市化水平在2025年將達到65%，而我國目前城市化水平僅達30%，我國今后十年的發展取向必然是城市化進行加快。其次，建立城市高精度三維大地測量基準是完善基礎測繪的需要。測繪是城市化發展的支持和保障，建立城市高精度三維大地測量基準能提供城市平面坐標系統和高程系統的統一性和精確性，并及時更新和保存測量成果，為經濟建設提供可靠服務保障。再次，建立城市高精度三維大地測量基準是建立“數字城市”的需要。“數字城市的建立必須建立在高精度三維大地測量成果之上，高精度三維大地測量基準能為“數字城市”建立提供精準、動態的地理空間基礎框架數據。最后，以GPS為代表的定位技術的發展和高精度大地似水準面的實現也說明了高精度三維大地測量基準的建設是現代測繪行業發展的必然趨勢。

3 建立高精度三維大地測量基準對于數字城市建設的意義

建立高精度三維大地測量基準是建設數字城市的基礎工程。建立城市高精度三維大地測量基準的主要目標是運用網絡、GNSS、現代大地測量、地球動力學等技術和方法，提供移動定位、動態連續的空間參考框架和地球動力學參數等服務，建立平面、高程、重力場信息于一體的綜合性高精度城市三維基準。數據是數字化城市建立的物質基礎，隨著城市建設規模的擴大，傳統的城市平面控制系統難以滿足城市空間地理信息的采集和工程建設的需要，只有建立高精度三維大地測量基準才能為數字城市建設提供精度高且均勻的測繪數據服務。

4 結語

建立高精度三維大地測量基準是城市建設測繪工作的需要，也是測繪行業發展的標志。我國許多城市已建立了三維大地測量基準，但從理論上來說，我國目前尚未對該系統得出一致的研究意見，城市空間數據的分類、集成、更新、共享與標準化還不夠成熟與完善，需要相關理論與實踐部門加強研究，以促進測繪行業的發展，進而惠及數字城市建設與國家經濟發展。

參考文獻

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