現代測繪發展初探

亓順慶

【摘要】測繪基準是地理要素在真實世界的空間位置的參考基準，是基礎性測繪工作的基礎，也是國民經濟、社會發展、國家安全等建設的重要基礎。我國測繪基準基礎設施建設經歷了幾十年的變遷，從滿足建國初期的快速經濟建設需要，到適應現代經濟社會廣泛的需求，從無到有，由弱變強。本文對以往測繪基準基礎設施建設情況進行了回顧，指出了存在的問題，并根據國家現代測繪基準體系基礎設施建設工程情況對現代測繪基準建設進行了闡述，并對現狀和今后的發展提出了建議。

【關鍵詞】測繪基準 坐標系 GNSS 大地控制網 高程控制網 重力基準點

一、引言

測繪基準主要包括大地基準、高程基準和重力基準，它是進行各種測量工作的起算數據和起算面，是確定地理空間信息幾何與物理特征和時空分布的基礎，是在數學空間里表示地理要素在真實世界的空間位置的參考基準，以保證地理空間信息在時間域和空間域上的整體性，因此測繪基準也成為國民經濟、社會發展、國家安全及信息化建設的重要基礎。

測繪基準體系包含了理論體系、技術體系、基礎設施、標準等方面，其中理論體系建立在大地測量學、天文學及相關地學理論基礎上； 技術體系包含了空間大地測量技術（ GNSS 全球導航衛星系統、SLR衛星激光測距、VLBI 甚長基線干涉測量等） 、物理大地測量技術（ 絕對 / 相對重力測量、航空重力測量、衛星重力測量、似大地水準面等） 、大地測量數據處理技術、計算機網絡技術等； 基礎設施主要由全國 （ 或區域） 分布的、具有不同等級特征的、具有相應分布密度的基準控制點（ 觀測站） 組成，構成全國網狀的測量控制體系。國家測繪基準體系經歷了數 10 年的發展，技術體系發生了巨大變化，從傳統的光學測量（ 測角、測邊等） 發展到衛星導航定位，解決了全天候觀測、無須通視觀測等技術難題，航空測量技術、衛星測量技術的發展將傳統的大地測量由地面轉向了四維空間，同時儀器設備的革新進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展作出了巨大貢獻。而測繪基準基礎設施的建設與發展同樣隨著技術體系、儀器裝備體系的發展也發生了較大的轉變。

二、傳統測繪基準建設

1、平面基準

我國傳統大地基準為 1954 北京坐標系和 1980西安坐標系，是以傳統天文測量和邊角測量技術建立的天文大地網為基礎，通過聯合平差處理形成參心坐標系統。天文大地網主要以三角點、天文點、導線點等組成，點與點之間相互通視，可以實現角度測量和基線測量，形成基本的三角網型，并在全國相互關聯形成三角鎖，覆蓋全國。自 20 世紀 50 年代起，全國共建設一、二等各類觀測點 48 000 多個。

隨著空間定位技術的發展和廣泛應用，測量手段產生了質的飛躍。為構建全國空間定位基準，國家測繪地理信息局在 1991—1998 年布設了近818 個點的國家高精度 GPS A 級、B 級網，以及 GPS 連續運行基準站。其中，A 級網點采用新建的方式，而 B級網的主要基礎設施來源于傳統的三角點、導線點、水準點等，設施條件基礎（ 點位、周邊基礎和自身現狀等） 較差，對于長期維持存在較大困難。

20 世紀 80 年代末，GPS 連續運行基準站成為平面基準的一種新型基礎設施，在以后的發展中逐步成為國家、地區乃至全球的坐標框架基礎。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 個基準站，后通過與中國地震局等六部委合作，在全國陸續建立了 260 個 GNSS 連續運行基準站，服務于我國地心坐標框架維護。

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2518個GPS控制點和30個連續運行基準站，形成了2000國家GPS大

地控制網；在此基礎上，對國家天文大地網進行了聯合平差處理，最終建立了 2000 國家大地坐標系，并于2008年7月發布使用。

2.高程基準

我國高程基準目前采用 1985 國家高程基準，水準原點根據青島大港驗潮站 1952—1979 年驗潮資料確定的黃海平均海水面作為起算面。高程控制網是 1976—1984 年、1981—1988 年、1991—1998年建設的國家3次一、二等水準網建設與觀測，包括一等水準9.3萬km，100個環，二等水準13.6萬 km。國家級水準路線主要由一、二等水準點組成，按照規范要求，4～8 km 選擇建設一個點。

3.重力基準

我國現行的重力基準為 2000 國家重力基準，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實現的。該重力基本網由 21 個基準點、126 個基本點和 112個引點構成，精度優于 10×10-8 ms-2。但是作為重力基準基礎設施建設而言，重力基準的密度仍然不夠均勻，服務能力不足，需完善我國重力基準基礎設施，加大絕對重力點的分布范圍和密度，補充和加強國家重力基準體系的圖形結構，提高控制力度，與 2000 國家重力基本網建立聯系，最大限度地滿足加密重力測量的應用需求。

4.存在的問題

現行大地基準、高程基準、重力基準等傳統測繪基準不能滿足現代應用的需求，主要表現為新中國成立后先后采用了 1954 北京坐標系和 1980 西安坐標系作為我國的大地基準。我國現行的坐標系及維持它的天文大地網由于定義、點位破壞、精度低，難以為飛速發展的經濟建設和科學研究提供服務，已經不能擔負起國家大地基準的作用。單純采用目前參心、二維、低精度、靜態的大地坐標系統和相應的基礎設施作為我國現行應用的測繪基準，必然會帶來越來越多的不協調問題，產生眾多矛盾，制約高新技術的應用。

參考文獻：

[1]陳俊勇，黨亞民，張鵬.建設我國現代化測繪基準體系的思考[J].測繪通報，2009（7）：1-5.

[2]陳俊勇，張鵬.國家測繪基準“十二五”重大項目的思考[J].武漢大學學報： 信息科學版，2009，34（10）：1135-1138，1154.endprint