区域现代测绘基准的统一性研究

赵永亮

(广州港工程管理有限公司,广州 510730)



区域现代测绘基准的统一性研究

赵永亮

(广州港工程管理有限公司,广州 510730)

摘要：本文阐述了区域现代测绘基准建设现状,对目前测绘基准体系中存在的问题进行了分析,从资源整合、成果统一、信息化服务等方面对现代测绘基准进行了探讨。

关键词：现代测绘基准;CORS;似大地水准面

0引言

随着传统测绘基准越来越无法适应现代社会的发展需求,陈俊勇等[1]提出建设三维、高精度、动态、地心、涵盖全部国土、实用和与国际接轨的现代测绘基准体系。现代测绘基准体系是由连续运行参考站系统、GPS大地控制网、高程基准框架、重力基准框架、似大地水准面精化和测绘基准管理服务系统等组成[2]。

目前,我国很多省市已经建立或正在建设现代测绘基准,大多采用连续的信息采集作为基础设施,主要包括区域连续运行卫星定位服务系统(CORS)的建设、区域大地水准面的确定,综合利用包含空间定位技术在内的多种大地测量技术手段,构建高精度、三维、地心、动态、满足信息化社会需求的测绘基准框架体系[3-5]。

但是,由于地区差异和社会发展、社会需求的不平衡,各地在测绘基准体系建设方面仍然存在一些问题。主要包括:区域性建设不平衡;精度指标差异大;实时性和高精度的一体化程度低;综合服务水平差等[4，6，7]。

1区域现代测绘基准体系现状分析

1.1平面基准

近年来,随着空间定位技术的飞速发展,定位理论和手段都发生了翻天覆地的变化。我国传统的基于经典测量技术的测绘基准体系精度相对较低、更新周期长、服务功能单一,不具备三维以及动态的特性,且基础设施破坏较为严重,很难满足国民经济建设和科学研究的新需求[3]。高精度、快速便捷的卫星定位手段已逐渐成为人们获得位置信息的首选。

CORS是通过建设一定数量的连续运行的卫星定位参考站,利用卫星定位技术、计算机网络技术、通信技术,向社会提供精确定位、实时定位和移动目标导航等空间位置信息的服务系统,是实现现代化、大众化、集约化、高质量的地球空间信息服务的重要基础设施[6]。当前,CORS的建设正在我国蓬勃兴起,成为测绘界关注的热点之一,全国直辖市和大部分省会城市都已建立了城市级CORS[8]。CORS的广泛应用已经取代了传统静态大地控制点,成为新一代的参考基准。

目前,区域CORS平面基准建立的主要流程如图1所示，技术指标如表1所示，主要步骤一般如下:

1) CORS软硬件设置均部署完成后,开展系统联测工作。一方面,根据CORS参考站连续15天的静态观测数据与周边国际IGS跟踪站进行联合解算,获取区域高精度的CGCS 2000坐标参考框架;另一方面,在覆盖区域均匀选择一定数量的GPS A/B级点,按B级点观测要求开展坐标联测,获取覆盖全区的CGCS 2000、西安80、北京54坐标系之间的转换关系,确保利用CORS获得的成果与历史成果一致性。

2) 系统测试。其中最主要的是网络RTK精度测试,在CORS覆盖范围内均匀选择一部分对比GPSC级点,利用CORS测得的成果与已知成果对比分析,评价CORS内外符合精度。

图1　区域CORS建设流程

1.2高程基准

CORS虽然能够提供精准的CGCS 2000平面和高程成果,但是实际工程应用中采用的是国家85高程基准,这就依赖于水准面精化成果。目前,我国水准面精化成果一般基于国家一、二、三等水准网建立。2003至2004年,浙江、福建和江西省开展了区域似大地水准面的试点工作。2005至2006年国家测绘地理信息局组织实施了华东、华中区域大地水准面精化项目[9]。根据《华东、华中区域大地水准面精化项目设计书》与《华东、华中区域大地水准面精化数据处理方案》的要求,似大地水准面分辨力2.5′×2.5′,总体精度为±5～±15 cm,平均精度为±3.9 cm,皖南等困难大山区似大地水准面精度±15～±25 cm.

表1　区域CORS技术指标

此外,武汉大学李建成院士攻克了局部似大地水准面的多项难题和关键技术,似大地水准面严密的陆海统一算法和具有原创性的球冠谐理论和方法,既保证了陆海地区似大地水准面的高精度,又能反映高分辨率局域大地水准面的特征,并在东莞市、广州市、武汉市等地得到了验证,局部似大地水准面精化成果可达1 cm[10],这一成果改变了传统高程测量作业模式,可取代长距离二等水准测量。

1.3现状分析

CORS结合似大地水准面精化成果,为测绘基准现代化的实现带来契机。但是,区域现代测绘基准体系建设和应用仍然存在如下问题:

1) 省级CORS和县市级CORS相互独立,未统一平差建立统一的基准体系;

2) 平面和高程成果相分离,不便于使用;

3) 省级似大地水准面精化成果能够全省覆盖,但县市似大地水准面精化成果一般仅覆盖主城区,无法全区覆盖;

4) CORS是基于GPS A/B/C级点建立的CGCS 2000与北京54坐标系之间的转换关系,但大多数规划部门使用的北京54坐标系成果是基于传统三角点建立的,两者之间存在着系统差,不同区域系统差值不同,给成果的统一性和重复利用带来了极大的不便;

5) 未建立与地方独立坐标系之间的转换关系;

6) 各区域CORS三维基准建立后多年未更新。

1.4省级现代测绘基准成果整合思路

根据区域现代测绘基准体系建设现状和问题分析,本文提出以下思路:

1) 以省级CORS参考站CGCS 2000成果为基准,与各县市CORS进行7～15天的联测,将各县市CORS参考站成果统一到省级基准;

2) 整合县市各类大地控制点成果,包括GPS B/C级点、二等三角点以及地方独立控制网点,均匀选取各类控制点与县市CORS参考站开展联测,按照GPS C级点观测要求,建立覆盖全县市区域的多坐标系之间精确的转换关系;

3) 整合全省和各县市似大地水准面精化成果,建立一套覆盖全省范围、多层次、多种精度的水准面精化成果;

4) 建立基于网络发布的现代测绘基准服务。其目标是实现基于网络的远程终端的、结合似大地水准面计算和多坐标系成果转换计算,通过用户注册、权限设置、网络计费等实现智能化、高效率的测绘服务。一方面,基于所确定的多坐标系转换成果,对于特许用户,将严密的转换参数预置在RTK流动站手簿中实时获取所需的坐标系成果,对于非特许用户,通过在线服务系统让用户自主坐标转换。另一方面,用户可通过网络实现单个或批量的大地高向正常高的转换,实现平面和高程基准成果的实时动态发布。

5) 建立动态的区域测绘基准。将区域参考站与IGS跟踪站进行联测,重新按照统一的数据处理方案计算出参考站的日解、周解、月解和年解,并旋转至稳定的参考框架下,获得精密的参考站坐标时间序列,进而估计站点的区域地壳运动速度场以及各站点的周日、周月、季节和周年运动,以三维立体形式对基准站的位置和速度的瞬间变化进行实时监控,其中包括地面的水平、上下运动及断裂之间的升降错动等微小量级的构造运动有效信息。从而为城市规划,施工建设及控制地形所涉及的地面沉降、地质灾害、地震灾害等提供监测预报服务。

图2　区域现代测绘基准服务架构

随着测绘地理信息技术的发展,测绘的内涵和内容发生了扩张性、协同性变化。可以预见,融合了省市CORS、水准面精化的网络系统,将最终成为数据处理、数据分析和数据服务综合性应用平台,如图2所示。

2结束语

本文阐述了我国区域现代测绘基准体系的建设情况,分析了目前现代测绘基准体系中存在的问题并展开了探讨,提出了省市资源整合、统一全面的基准建立、基于网络的现代测绘基准等方法,对于区域坐标基准的统一、信息化服务等方面具有一定的借鉴意义。

参考文献

[1] 陈俊勇,党亚民,张鹏.建设我国现代化测绘基准体系的思考[J].测绘通报,2009(7):1-5.

[2] 曹学礼,骆跃进,王永乔.区域性现代测绘基准体系建设应顾及的问题[J].现代测绘,2008,31(1):8-10.

[3] 张鹏,武军郦,孙占义.国家测绘基准体系基础设施建设[J].测绘通报,2015 (10):9-11.

[4] 陈俊勇,张鹏,武军郦,等.关于在中国构建全球导航卫星国家级连续运行站系统的思考[J].测绘学报,2007,36(4):366-369.

[5] 李春华,刘晓华,邓芳.CORS系统与似大地水准面模型的集成与应用研究[J].测绘通报,2013 (11):49-54.

[6] 刘经南,刘晖,邹蓉,等.建立全国CORS更新国家地心动态参考框架的几点思考[J].武汉大学学报·信息科学版,2009,34 (11):1261-1265.

[7] 宁津生,罗志才,李建成.我国省市级大地水准面精化的现状及技术模式[J].大地测量与地球动力学,2004 (1):4-8.

[8] 张扬,杨华先,张士柱,等.省级连续运行卫星定位服务系统联网的探讨[J].测绘科学,2013,38 (6):88-90.

[9] 张全德.精化区域似大地水准面应顾及的有关问题[J].测绘通报,2006 (1):5-7.

[10]杨光,林鸿,欧海平,等.广州市亚厘米级高精度似大地水准面的确定[J].测绘通报,2007 (1):24-25,32.

赵永亮(1983-),男,工程师,主要从事工程测量、海洋测绘,变形监测等工作。

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

作者简介

中图分类号：P228.4

文献标志码：A

文章编号：1008-9268(2016)01-0066-04

收稿日期：2015-12-09

doi:10.13442/j.gnss.1008-9268.2016.01.012

联系人： 赵永亮 E-mail: 297054070@qq.com