區(qū)域現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)的統(tǒng)一性研究

趙永亮

(廣州港工程管理有限公司,廣州 510730)

?

區(qū)域現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)的統(tǒng)一性研究

趙永亮

(廣州港工程管理有限公司,廣州 510730)

摘要：本文闡述了區(qū)域現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)建設(shè)現(xiàn)狀,對(duì)目前測(cè)繪基準(zhǔn)體系中存在的問題進(jìn)行了分析,從資源整合、成果統(tǒng)一、信息化服務(wù)等方面對(duì)現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn);CORS;似大地水準(zhǔn)面

0引言

隨著傳統(tǒng)測(cè)繪基準(zhǔn)越來越無法適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展需求,陳俊勇等[1]提出建設(shè)三維、高精度、動(dòng)態(tài)、地心、涵蓋全部國土、實(shí)用和與國際接軌的現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系。現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系是由連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)、GPS大地控制網(wǎng)、高程基準(zhǔn)框架、重力基準(zhǔn)框架、似大地水準(zhǔn)面精化和測(cè)繪基準(zhǔn)管理服務(wù)系統(tǒng)等組成[2]。

目前,我國很多省市已經(jīng)建立或正在建設(shè)現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn),大多采用連續(xù)的信息采集作為基礎(chǔ)設(shè)施,主要包括區(qū)域連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)(CORS)的建設(shè)、區(qū)域大地水準(zhǔn)面的確定,綜合利用包含空間定位技術(shù)在內(nèi)的多種大地測(cè)量技術(shù)手段,構(gòu)建高精度、三維、地心、動(dòng)態(tài)、滿足信息化社會(huì)需求的測(cè)繪基準(zhǔn)框架體系[3-5]。

但是,由于地區(qū)差異和社會(huì)發(fā)展、社會(huì)需求的不平衡,各地在測(cè)繪基準(zhǔn)體系建設(shè)方面仍然存在一些問題。主要包括:區(qū)域性建設(shè)不平衡;精度指標(biāo)差異大;實(shí)時(shí)性和高精度的一體化程度低;綜合服務(wù)水平差等[4，6，7]。

1區(qū)域現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系現(xiàn)狀分析

1.1平面基準(zhǔn)

近年來,隨著空間定位技術(shù)的飛速發(fā)展,定位理論和手段都發(fā)生了翻天覆地的變化。我國傳統(tǒng)的基于經(jīng)典測(cè)量技術(shù)的測(cè)繪基準(zhǔn)體系精度相對(duì)較低、更新周期長(zhǎng)、服務(wù)功能單一,不具備三維以及動(dòng)態(tài)的特性,且基礎(chǔ)設(shè)施破壞較為嚴(yán)重,很難滿足國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科學(xué)研究的新需求[3]。高精度、快速便捷的衛(wèi)星定位手段已逐漸成為人們獲得位置信息的首選。

CORS是通過建設(shè)一定數(shù)量的連續(xù)運(yùn)行的衛(wèi)星定位參考站,利用衛(wèi)星定位技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù),向社會(huì)提供精確定位、實(shí)時(shí)定位和移動(dòng)目標(biāo)導(dǎo)航等空間位置信息的服務(wù)系統(tǒng),是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化、大眾化、集約化、高質(zhì)量的地球空間信息服務(wù)的重要基礎(chǔ)設(shè)施[6]。當(dāng)前,CORS的建設(shè)正在我國蓬勃興起,成為測(cè)繪界關(guān)注的熱點(diǎn)之一,全國直轄市和大部分省會(huì)城市都已建立了城市級(jí)CORS[8]。CORS的廣泛應(yīng)用已經(jīng)取代了傳統(tǒng)靜態(tài)大地控制點(diǎn),成為新一代的參考基準(zhǔn)。

目前,區(qū)域CORS平面基準(zhǔn)建立的主要流程如圖1所示，技術(shù)指標(biāo)如表1所示，主要步驟一般如下:

1) CORS軟硬件設(shè)置均部署完成后,開展系統(tǒng)聯(lián)測(cè)工作。一方面,根據(jù)CORS參考站連續(xù)15天的靜態(tài)觀測(cè)數(shù)據(jù)與周邊國際IGS跟蹤站進(jìn)行聯(lián)合解算,獲取區(qū)域高精度的CGCS 2000坐標(biāo)參考框架;另一方面,在覆蓋區(qū)域均勻選擇一定數(shù)量的GPS A/B級(jí)點(diǎn),按B級(jí)點(diǎn)觀測(cè)要求開展坐標(biāo)聯(lián)測(cè),獲取覆蓋全區(qū)的CGCS 2000、西安80、北京54坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,確保利用CORS獲得的成果與歷史成果一致性。

2) 系統(tǒng)測(cè)試。其中最主要的是網(wǎng)絡(luò)RTK精度測(cè)試,在CORS覆蓋范圍內(nèi)均勻選擇一部分對(duì)比GPSC級(jí)點(diǎn),利用CORS測(cè)得的成果與已知成果對(duì)比分析,評(píng)價(jià)CORS內(nèi)外符合精度。

圖1　區(qū)域CORS建設(shè)流程

1.2高程基準(zhǔn)

CORS雖然能夠提供精準(zhǔn)的CGCS 2000平面和高程成果,但是實(shí)際工程應(yīng)用中采用的是國家85高程基準(zhǔn),這就依賴于水準(zhǔn)面精化成果。目前,我國水準(zhǔn)面精化成果一般基于國家一、二、三等水準(zhǔn)網(wǎng)建立。2003至2004年,浙江、福建和江西省開展了區(qū)域似大地水準(zhǔn)面的試點(diǎn)工作。2005至2006年國家測(cè)繪地理信息局組織實(shí)施了華東、華中區(qū)域大地水準(zhǔn)面精化項(xiàng)目[9]。根據(jù)《華東、華中區(qū)域大地水準(zhǔn)面精化項(xiàng)目設(shè)計(jì)書》與《華東、華中區(qū)域大地水準(zhǔn)面精化數(shù)據(jù)處理方案》的要求,似大地水準(zhǔn)面分辨力2.5′×2.5′,總體精度為±5～±15 cm,平均精度為±3.9 cm,皖南等困難大山區(qū)似大地水準(zhǔn)面精度±15～±25 cm.

表1　區(qū)域CORS技術(shù)指標(biāo)

此外,武漢大學(xué)李建成院士攻克了局部似大地水準(zhǔn)面的多項(xiàng)難題和關(guān)鍵技術(shù),似大地水準(zhǔn)面嚴(yán)密的陸海統(tǒng)一算法和具有原創(chuàng)性的球冠諧理論和方法,既保證了陸海地區(qū)似大地水準(zhǔn)面的高精度,又能反映高分辨率局域大地水準(zhǔn)面的特征,并在東莞市、廣州市、武漢市等地得到了驗(yàn)證,局部似大地水準(zhǔn)面精化成果可達(dá)1 cm[10],這一成果改變了傳統(tǒng)高程測(cè)量作業(yè)模式,可取代長(zhǎng)距離二等水準(zhǔn)測(cè)量。

1.3現(xiàn)狀分析

CORS結(jié)合似大地水準(zhǔn)面精化成果,為測(cè)繪基準(zhǔn)現(xiàn)代化的實(shí)現(xiàn)帶來契機(jī)。但是,區(qū)域現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系建設(shè)和應(yīng)用仍然存在如下問題:

1) 省級(jí)CORS和縣市級(jí)CORS相互獨(dú)立,未統(tǒng)一平差建立統(tǒng)一的基準(zhǔn)體系;

2) 平面和高程成果相分離,不便于使用;

3) 省級(jí)似大地水準(zhǔn)面精化成果能夠全省覆蓋,但縣市似大地水準(zhǔn)面精化成果一般僅覆蓋主城區(qū),無法全區(qū)覆蓋;

4) CORS是基于GPS A/B/C級(jí)點(diǎn)建立的CGCS 2000與北京54坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,但大多數(shù)規(guī)劃部門使用的北京54坐標(biāo)系成果是基于傳統(tǒng)三角點(diǎn)建立的,兩者之間存在著系統(tǒng)差,不同區(qū)域系統(tǒng)差值不同,給成果的統(tǒng)一性和重復(fù)利用帶來了極大的不便;

5) 未建立與地方獨(dú)立坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系;

6) 各區(qū)域CORS三維基準(zhǔn)建立后多年未更新。

1.4省級(jí)現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)成果整合思路

根據(jù)區(qū)域現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系建設(shè)現(xiàn)狀和問題分析,本文提出以下思路:

1) 以省級(jí)CORS參考站CGCS 2000成果為基準(zhǔn),與各縣市CORS進(jìn)行7～15天的聯(lián)測(cè),將各縣市CORS參考站成果統(tǒng)一到省級(jí)基準(zhǔn);

2) 整合縣市各類大地控制點(diǎn)成果,包括GPS B/C級(jí)點(diǎn)、二等三角點(diǎn)以及地方獨(dú)立控制網(wǎng)點(diǎn),均勻選取各類控制點(diǎn)與縣市CORS參考站開展聯(lián)測(cè),按照GPS C級(jí)點(diǎn)觀測(cè)要求,建立覆蓋全縣市區(qū)域的多坐標(biāo)系之間精確的轉(zhuǎn)換關(guān)系;

3) 整合全省和各縣市似大地水準(zhǔn)面精化成果,建立一套覆蓋全省范圍、多層次、多種精度的水準(zhǔn)面精化成果;

4) 建立基于網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)服務(wù)。其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程終端的、結(jié)合似大地水準(zhǔn)面計(jì)算和多坐標(biāo)系成果轉(zhuǎn)換計(jì)算,通過用戶注冊(cè)、權(quán)限設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)計(jì)費(fèi)等實(shí)現(xiàn)智能化、高效率的測(cè)繪服務(wù)。一方面,基于所確定的多坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成果,對(duì)于特許用戶,將嚴(yán)密的轉(zhuǎn)換參數(shù)預(yù)置在RTK流動(dòng)站手簿中實(shí)時(shí)獲取所需的坐標(biāo)系成果,對(duì)于非特許用戶,通過在線服務(wù)系統(tǒng)讓用戶自主坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。另一方面,用戶可通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)單個(gè)或批量的大地高向正常高的轉(zhuǎn)換,實(shí)現(xiàn)平面和高程基準(zhǔn)成果的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)發(fā)布。

5) 建立動(dòng)態(tài)的區(qū)域測(cè)繪基準(zhǔn)。將區(qū)域參考站與IGS跟蹤站進(jìn)行聯(lián)測(cè),重新按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)處理方案計(jì)算出參考站的日解、周解、月解和年解,并旋轉(zhuǎn)至穩(wěn)定的參考框架下,獲得精密的參考站坐標(biāo)時(shí)間序列,進(jìn)而估計(jì)站點(diǎn)的區(qū)域地殼運(yùn)動(dòng)速度場(chǎng)以及各站點(diǎn)的周日、周月、季節(jié)和周年運(yùn)動(dòng),以三維立體形式對(duì)基準(zhǔn)站的位置和速度的瞬間變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,其中包括地面的水平、上下運(yùn)動(dòng)及斷裂之間的升降錯(cuò)動(dòng)等微小量級(jí)的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)有效信息。從而為城市規(guī)劃,施工建設(shè)及控制地形所涉及的地面沉降、地質(zhì)災(zāi)害、地震災(zāi)害等提供監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)服務(wù)。

圖2　區(qū)域現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)服務(wù)架構(gòu)

隨著測(cè)繪地理信息技術(shù)的發(fā)展,測(cè)繪的內(nèi)涵和內(nèi)容發(fā)生了擴(kuò)張性、協(xié)同性變化。可以預(yù)見,融合了省市CORS、水準(zhǔn)面精化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),將最終成為數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)服務(wù)綜合性應(yīng)用平臺(tái),如圖2所示。

2結(jié)束語

本文闡述了我國區(qū)域現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系的建設(shè)情況,分析了目前現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系中存在的問題并展開了探討,提出了省市資源整合、統(tǒng)一全面的基準(zhǔn)建立、基于網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)等方法,對(duì)于區(qū)域坐標(biāo)基準(zhǔn)的統(tǒng)一、信息化服務(wù)等方面具有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳俊勇,黨亞民,張鵬.建設(shè)我國現(xiàn)代化測(cè)繪基準(zhǔn)體系的思考[J].測(cè)繪通報(bào),2009(7):1-5.

[2] 曹學(xué)禮,駱躍進(jìn),王永喬.區(qū)域性現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系建設(shè)應(yīng)顧及的問題[J].現(xiàn)代測(cè)繪,2008,31(1):8-10.

[3] 張鵬,武軍酈,孫占義.國家測(cè)繪基準(zhǔn)體系基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)[J].測(cè)繪通報(bào),2015 (10):9-11.

[4] 陳俊勇,張鵬,武軍酈,等.關(guān)于在中國構(gòu)建全球?qū)Ш叫l(wèi)星國家級(jí)連續(xù)運(yùn)行站系統(tǒng)的思考[J].測(cè)繪學(xué)報(bào),2007,36(4):366-369.

[5] 李春華,劉曉華,鄧芳.CORS系統(tǒng)與似大地水準(zhǔn)面模型的集成與應(yīng)用研究[J].測(cè)繪通報(bào),2013 (11):49-54.

[6] 劉經(jīng)南,劉暉,鄒蓉,等.建立全國CORS更新國家地心動(dòng)態(tài)參考框架的幾點(diǎn)思考[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)·信息科學(xué)版,2009,34 (11):1261-1265.

[7] 寧津生,羅志才,李建成.我國省市級(jí)大地水準(zhǔn)面精化的現(xiàn)狀及技術(shù)模式[J].大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué),2004 (1):4-8.

[8] 張揚(yáng),楊華先,張士柱,等.省級(jí)連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的探討[J].測(cè)繪科學(xué),2013,38 (6):88-90.

[9] 張全德.精化區(qū)域似大地水準(zhǔn)面應(yīng)顧及的有關(guān)問題[J].測(cè)繪通報(bào),2006 (1):5-7.

[10]楊光,林鴻,歐海平,等.廣州市亞厘米級(jí)高精度似大地水準(zhǔn)面的確定[J].測(cè)繪通報(bào),2007 (1):24-25,32.

趙永亮(1983-),男,工程師,主要從事工程測(cè)量、海洋測(cè)繪,變形監(jiān)測(cè)等工作。

Research on The Consistency of the Territorial Modern Surveying and Mapping Benchmark

ZHAO Yongliang

(GuangzhouPortEngineeringManagementCO.,LTD,Guangzhou510730,China)

Abstract:In this paper, based on the current-state description of the territorial modern surveying and mapping benchmark, the existing problems of the system were analyzed. Furthermore, the concerning issues at the aspect of resource integration, achievement unification and information services are discussed.

Keywords:Modern surveying and mapping benchmark; CORS; quasi-geoid

作者簡(jiǎn)介

中圖分類號(hào)：P228.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1008-9268(2016)01-0066-04

收稿日期：2015-12-09

doi:10.13442/j.gnss.1008-9268.2016.01.012

聯(lián)系人： 趙永亮 E-mail: 297054070@qq.com