現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系

現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系測繪基準(zhǔn)體系是國民經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展和國防建設(shè)的重要基礎(chǔ)，主要包括大地基準(zhǔn)、高程基準(zhǔn)和重力基準(zhǔn)。測繪基準(zhǔn)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的幾何形態(tài)和時空分布的基礎(chǔ)，是表示地理要素在真實世界的空間位置的基準(zhǔn)，對于保證地理空間信息在時間域和空間域上的整體性具有重要作用。隨著社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，用于建立和維持大地測量基準(zhǔn)的技術(shù)手段、工具和理論方法發(fā)生了巨大的變化。世界各國為了滿足二十一世紀(jì)經(jīng)濟(jì)和社會持續(xù)發(fā)展的需要，紛紛建立適應(yīng)于高科技發(fā)展的現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系。他們一方面對本國或本地區(qū)的大地基準(zhǔn)進(jìn)行更新和現(xiàn)代化，另一方面不斷地更新和完善各自的大地測量參考框架，同時特別注重大地測量與其它學(xué)科相互交融，拓展大地測量的服務(wù)范圍，尤其注重大地水準(zhǔn)面的精化工作。1、美國在本土建立了連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)系統(tǒng)（CORS），它由美國大地測量局（NGS）負(fù)責(zé)除了NGS的GPS跟蹤站以外，還包括了美國海岸警備隊（USCG）的差分網(wǎng)、美國聯(lián)邦航空局的WAAS網(wǎng)、美國工程兵團(tuán)（USACE）的跟蹤站。截止到2007年1月，該網(wǎng)已發(fā)展到988個連續(xù)運(yùn)行參考站，并且還在以每個月15個站的速度發(fā)展，覆蓋全美構(gòu)成了新一代動態(tài)國家大地基準(zhǔn)。當(dāng)前該系統(tǒng)的目標(biāo)是：（1）使全部美國領(lǐng)域內(nèi)的用戶能更方便的利用該系統(tǒng)來達(dá)到厘米級水平的定位和導(dǎo)航；（2）促進(jìn)用戶利用CORS來發(fā)展GIS；（3）監(jiān)測地殼形變；（4）支持遙感的應(yīng)用；（5）求定大氣中水汽分布；（6）監(jiān)測電離層中自由電子濃度和分布。此外，美國推出重力大地水準(zhǔn)面模型G99SSS和混合大地水準(zhǔn)面模型GE0ID99，GE0lD99與GPS/水準(zhǔn)的RMS差為±114.99999999999998px。2、加拿大大地測量局將其建成的永久性GPS衛(wèi)星跟蹤站構(gòu)成了一個主動控制網(wǎng)（CACS），作為加拿大大地基準(zhǔn)框架。其目的是通過因特網(wǎng)提供網(wǎng)站地心坐標(biāo)和相應(yīng)的GPS衛(wèi)星跟蹤站觀測數(shù)據(jù)，供測量、地球物理和其它用戶使用。GPS單機(jī)即可進(jìn)行事后精密定位。該系統(tǒng)還可提供精密星歷、衛(wèi)星鐘差、電離層模型等廣域差分修正，其實時定位精度從1?10米，取決于用戶采用的GPS接收機(jī)的抗干擾性和抗多路徑效應(yīng)的性能，而事后處理精度可優(yōu)于3厘米。此外，建立的大地水準(zhǔn)面模型GSD95的標(biāo)準(zhǔn)差為±7.0?±1000px，平均差為-0.30?-1.47m。3、德國己建立全國范圍內(nèi)的GPS連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站網(wǎng)（SAPOS），現(xiàn)由100多個永久GPS基準(zhǔn)站組成，最終將由200個左右的永久性GPS基準(zhǔn)站組成，平均站間距離為40千米，從而構(gòu)成德國國家動態(tài)大地基準(zhǔn)框架。SAPOS提供4個不同層次的服務(wù)：（1）實時DGPS（精度為1?3米）；（2）實時高精度DGPS（精度為1?5厘米）；（3）準(zhǔn)實時定位（精度為1厘米）；（4）高精度事后處理的大地定位（精度優(yōu)于1厘米）。后者主要用于地球動力學(xué)、精密工程和作為動態(tài)坐標(biāo)框架服務(wù)。此外，推出的歐洲重力大地水準(zhǔn)面模型EGG97在除去中長波誤差后，獨(dú)立控制點(diǎn)的殘差在±0．02m量級。4、俄羅斯在1996年以前已建成20個空間大地網(wǎng)站，136個多普勒大地網(wǎng)站，16.4萬個天文大地點(diǎn)，30萬個三、四等補(bǔ)充網(wǎng)點(diǎn)，由此組成了國家大地網(wǎng)（SGN）。2000年又建了14個GPS永久性基準(zhǔn)站（IGS）。1995年至1996年進(jìn)行了聯(lián)合平差，平差后分別建立了大地坐標(biāo)參考系SK95和地心坐標(biāo)系PZ90并求出了兩者之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。兩者精度大致相同。其中SK95的測站坐標(biāo)精度為：當(dāng)相鄰點(diǎn)間距為10?15千米時，精度為2?4厘米；距離為100?200千米時，精度為10?20厘米；距離超過1000千米時，精度為0.5?0.8米。俄羅斯建立的GLONASS導(dǎo)航系統(tǒng)，最近也進(jìn)行補(bǔ)星，新研制的導(dǎo)航衛(wèi)星延長了使用壽命，幾年之后GLONASS導(dǎo)航系統(tǒng)將會提供更可靠的服務(wù)，以吸引用戶。目前俄羅斯正在布測基于空間大地測量技術(shù)的基準(zhǔn)天文大地網(wǎng)（FAGN），其目標(biāo)是提供精度為5厘米的絕對地心位置和水平精度為1厘米、高程精度為2厘米的相對位置。而精確的似大地水準(zhǔn)面則利用GPS/GLONASS水準(zhǔn)及重力資料來解決。5、澳大利亞建有15個永久性GPS基準(zhǔn)站，它們構(gòu)成澳大利亞區(qū)域GPS網(wǎng)（ARGN）。該網(wǎng)覆蓋了澳洲大陸、海外部分以及南極部分地區(qū)。其中位于澳洲大陸部分稱之為澳大利亞基準(zhǔn)網(wǎng)（AFN）。AFN網(wǎng)在歷元為1994.0的JTRF92框架中的位置即定義為澳大利亞基準(zhǔn)GDA94。1996年，澳大利亞利用GPS技術(shù)建立了包括78個站的澳大利亞國家網(wǎng)（ANN），該網(wǎng)即為澳大利亞零級網(wǎng)GPS網(wǎng)。除西澳大利亞外，澳大利亞各州和地區(qū)一級還建立了230個GPS網(wǎng)站，相鄰點(diǎn)距約100千米。1997年澳大利亞將AFN、ANN、各州和地區(qū)的GPS點(diǎn)以及傳統(tǒng)大地網(wǎng)中大地點(diǎn)共約8000個點(diǎn)進(jìn)行了聯(lián)合平差，平差時AFN和ANN點(diǎn)位置保持不變，平差后水平分量為3厘米，高程分量為5厘米，個別點(diǎn)達(dá)到10厘米。6、日本對大地基準(zhǔn)和坐標(biāo)框架建設(shè)非常重視，從2000年4月開始，日本新的大地基準(zhǔn)JGD2000正式取代了具有百年歷史的東京大地基準(zhǔn)。JGD2000采用國際地面參考系統(tǒng)（ITRS）的定義，歷元定為1997.0。維持JGD2000的大地坐標(biāo)框架是由1200個GPS連續(xù)運(yùn)行站（GEONET）和64000個一等、二等、三等經(jīng)典大地點(diǎn)，以及20000個大地水準(zhǔn)點(diǎn)（正高系統(tǒng)）組成。在2000年基于重力和GPS水準(zhǔn)數(shù)據(jù)，日本推算了新的大地水準(zhǔn)面（GE2000），它和JGD2000一起被日本認(rèn)為對日本空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施是極為重要的進(jìn)步。7、韓國1998年推出一個新型的國家三維地心大地坐標(biāo)系統(tǒng)KGD2000。該系統(tǒng)以ITRF97為參照，歷元采用2000.O。該系統(tǒng)以地心為大地坐標(biāo)系的原點(diǎn)；與國際通用的地面坐標(biāo)參考系統(tǒng)（ITRS）和相應(yīng)的橢球參數(shù)（GRR80）保持一致；與ITRS聯(lián)系是通過KGD2000中連續(xù)運(yùn)行的GPS站與國際地面參考框架（ITRF97）的聯(lián)測來實現(xiàn)的。KGD2000是韓國重要的地理空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施，將為韓國的經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展，以及高科技發(fā)展做出貢獻(xiàn)。韓國國土地理院（NG1）正在利用KGD2000努力開拓業(yè)務(wù)，為韓國的其它部門提供廣泛的服務(wù)，受到地質(zhì)、地震、大氣、導(dǎo)航等單位的青睞。我國為在新技術(shù)條件下滿足國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)及地球科學(xué)研究對三維動態(tài)大地測量基準(zhǔn)框架的需求，要求綜合利用地面重力數(shù)據(jù)、GPS/水準(zhǔn)數(shù)據(jù)、數(shù)字地面高程模型數(shù)據(jù)，結(jié)合衛(wèi)星測高、航空重力數(shù)據(jù)、衛(wèi)星重力梯度測量等技術(shù)手段，提高我國大地水準(zhǔn)面確定的精度，使中小比例尺測圖的高程控制作業(yè)中，以衛(wèi)星定位技術(shù)全面取代傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測量。我國現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目主要針對我國現(xiàn)行測繪基準(zhǔn)中天文大地網(wǎng)和高程基準(zhǔn)整體精度低、現(xiàn)勢性差、成果資料陳舊、標(biāo)志損毀嚴(yán)重、服務(wù)能力不斷弱化的狀況，提出在充分利用已有測繪基礎(chǔ)設(shè)施的條件下，通過新建、改建和整合等方式，采用現(xiàn)代測繪新技術(shù)，將國家大地基準(zhǔn)、高程基準(zhǔn)、重力基準(zhǔn)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建具有空間位置、高程和重力等屬性的全國統(tǒng)一、高精度、實用的國家現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系。項目設(shè)計主要由國家GNSS連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站、國家衛(wèi)星定位網(wǎng)、高程基準(zhǔn)框架、重力基準(zhǔn)框架、大地水準(zhǔn)面精化以及國家測繪基準(zhǔn)管理服務(wù)系統(tǒng)組成。項目建設(shè)計劃分為兩個階段，第一階段初步實現(xiàn)國家測繪基準(zhǔn)現(xiàn)代化，第二階段全面實現(xiàn)國家測繪基準(zhǔn)現(xiàn)代化。2015年以后，整合、規(guī)范行業(yè)和地方GNSS連續(xù)運(yùn)行站，加強(qiáng)行業(yè)管理，結(jié)束不經(jīng)審核可以隨意發(fā)布GNSS信息的混亂局面，為廣大用戶提供優(yōu)質(zhì)、安全、全方位、實時、動態(tài)的位置服務(wù)；在重力數(shù)據(jù)和GPS/水準(zhǔn)點(diǎn)增加的基礎(chǔ)上，對國家的大地水準(zhǔn)面進(jìn)行再次精化，提高其分辨率和精度，為經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防建設(shè)提供精細(xì)的重力場和高程