湖北省現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)規(guī)范化研究

陳 豪, 王 波, 楊華先, 李 劍

（1.湖北省測(cè)繪工程院, 湖北 武漢 430074）

湖北省現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)規(guī)范化研究

陳 豪1, 王 波1, 楊華先1, 李 劍1

（1.湖北省測(cè)繪工程院, 湖北 武漢 430074）

闡述了湖北省現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系的組成及建設(shè)情況。針對(duì)測(cè)繪基準(zhǔn)體系在建設(shè)、管理與應(yīng)用等方面存在的問題展開了探索，從坐標(biāo)基準(zhǔn)的統(tǒng)一、測(cè)繪基礎(chǔ)設(shè)施的整合和測(cè)繪基準(zhǔn)信息服務(wù)等3個(gè)方面提出了規(guī)范化的思路。

現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)；信息服務(wù)；規(guī)范化

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)發(fā)展需求，陳俊勇等提出了建設(shè)涵蓋全部國土、與國際接軌的三維高精度動(dòng)態(tài)、實(shí)用的現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系[1]。現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系由連續(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]?，F(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系建設(shè)是一項(xiàng)基礎(chǔ)性、公益性的系統(tǒng)工程，從“十五”開始，各省、自治區(qū)、直轄市的現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系建設(shè)陸續(xù)展開，并取得了豐碩成果。湖北省在“十一五”期間加大建設(shè)力度，于2010年底完成湖北省現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

1 湖北省現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系

湖北省現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系由湖北省高精度空間大地控制網(wǎng)、精密水準(zhǔn)網(wǎng)、高精度高分辨率區(qū)域似大地水準(zhǔn)面和湖北省連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)（HBCORS）等組成。

1.1 高精度空間大地控制網(wǎng)

湖北省高精度空間大地控制網(wǎng)由GPS A/B/C級(jí)點(diǎn)組成，共新建、改造GPS A級(jí)點(diǎn)6個(gè)，B級(jí)點(diǎn)117個(gè)，C級(jí)點(diǎn)778個(gè)，并聯(lián)測(cè)了國際IGS站與國家CORS參考站，采取逐級(jí)控制的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理?；€解算結(jié)果中，GPS A/B級(jí)點(diǎn)南北方向精度平均值為±0.3 mm，東西方向的精度平均值為±0.4 mm，高程方向的精度平均值為±1.8 mm；GPS C級(jí)點(diǎn)南北方向的精度平均值為±1.3 mm，東西方向的精度平均值為±2.5 mm，高程方向的精度平均值為±6.2 mm。通過整體平差，所有GPS點(diǎn)獲得了ITRF97參考框架、2000.0歷元下的三維地心坐標(biāo)，并根據(jù)工程應(yīng)用需求采用Bursa七參數(shù)模型求得坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，湖北省WGS84坐標(biāo)系與1980西安大地坐標(biāo)系間轉(zhuǎn)換平面位置殘差中誤差為0.070 m，最大值為0.1442 m（t096）。

1.2 精密水準(zhǔn)網(wǎng)

湖北省精密水準(zhǔn)網(wǎng)以國家二期水準(zhǔn)網(wǎng)復(fù)測(cè)為基礎(chǔ)，在2005~2007年的華東華中大地水準(zhǔn)面精化項(xiàng)目中對(duì)水準(zhǔn)路線進(jìn)行了復(fù)測(cè)和新測(cè)。全網(wǎng)包括一等水準(zhǔn)路線84條，線路里程6 265 km，一等水準(zhǔn)點(diǎn)1 692個(gè)；二等水準(zhǔn)線路220條，線路里程6 566 km，二等水準(zhǔn)點(diǎn)388個(gè)[3]。水準(zhǔn)起算點(diǎn)成果采用二期復(fù)測(cè)成果，平差采用間接平差逐級(jí)控制的方法。二等水準(zhǔn)網(wǎng)平差后每km單位權(quán)中誤差為±1.92 mm，湖北省三等水準(zhǔn)網(wǎng)平差后每km單位權(quán)中誤差為±5.00 mm，最弱點(diǎn)（t136，豐溪鎮(zhèn)）中誤差為±29.65 mm。

1.3 區(qū)域似大地水準(zhǔn)面

在2005~2007年華東、華中區(qū)域似大地水準(zhǔn)面精化項(xiàng)目中，利用湖北省內(nèi)的31 676個(gè)重力加密點(diǎn)、1∶5萬的DEM數(shù)據(jù)、部分區(qū)域3″的地形數(shù)據(jù)和520個(gè)GPS水準(zhǔn)點(diǎn)等資料，采用似大地水準(zhǔn)面確定理論與方法（Molodensky理論），應(yīng)用Remove-Restore技術(shù)完成了湖北省2.5′×2.5′高精度似大地水準(zhǔn)面的確定工作。經(jīng)過測(cè)試分析，湖北省范圍內(nèi)似大地水準(zhǔn)面的精度為±3.9 cm。

1.4 HBCORS

HBCORS是由湖北省測(cè)繪局、湖北省氣象局、湖北省地震局3家單位共建共享的一個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施，是湖北省現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系的重要組成部分。系統(tǒng)于2009年底開始建設(shè)，2010年底建設(shè)完成，2011年11月通過專家組驗(yàn)收。HBCORS在全省范圍內(nèi)共布設(shè)了81個(gè)參考站，在全國省級(jí)CORS中率先將全部參考站建設(shè)為地面站（其中75%為土層站，25%為基巖站），參考站間平均距離為53 km。經(jīng)大量測(cè)試與分析，HBCORS系統(tǒng)實(shí)時(shí)定位平面精度為1.77 cm，高程精度為3.61 cm，在HBCORS網(wǎng)形以外30 km依然可以得到可靠的測(cè)量結(jié)果。

2 湖北省現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)規(guī)范化探索

湖北省現(xiàn)代測(cè)繪基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)是實(shí)現(xiàn)測(cè)繪現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，但是，由于地區(qū)差異、社會(huì)發(fā)展及社會(huì)需求的不平衡，省內(nèi)各地在區(qū)域測(cè)繪基準(zhǔn)建設(shè)和管理方面缺乏規(guī)范性，導(dǎo)致區(qū)域性測(cè)繪基準(zhǔn)不統(tǒng)一，成果兼容性差，精度指標(biāo)差異大等。結(jié)合國家相關(guān)政策和湖北省現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系，促進(jìn)湖北省現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)的規(guī)范化，是實(shí)現(xiàn)信息化測(cè)繪的前提。

2.1 坐標(biāo)基準(zhǔn)的統(tǒng)一

國家測(cè)繪地理信息局相關(guān)文件規(guī)定2008年7月1日起啟用2000國家大地坐標(biāo)系，然而2000國家大地坐標(biāo)系的推廣工作成效甚微，地方坐標(biāo)基準(zhǔn)未與新一代國家測(cè)繪基準(zhǔn)建立關(guān)系是導(dǎo)致這樣結(jié)果的一個(gè)原因?；鶞?zhǔn)轉(zhuǎn)換關(guān)系的建立大致分為資料分析、技術(shù)方案確定、公共點(diǎn)選取、數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)換模型確定、轉(zhuǎn)換參數(shù)求取和精度評(píng)估等7個(gè)步驟，如圖1所示。

圖1 基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換關(guān)系的建立流程圖

全省坐標(biāo)基準(zhǔn)的統(tǒng)一是一個(gè)復(fù)雜的工作，無法一步到位，需要根據(jù)情況分步實(shí)現(xiàn)：第一步，聯(lián)測(cè)CGCS2000控制點(diǎn)求取區(qū)域測(cè)繪基準(zhǔn)CGCS2000坐標(biāo)，并計(jì)算區(qū)域轉(zhuǎn)換參數(shù)，在全省范圍內(nèi)建立CGCS2000過渡坐標(biāo)基準(zhǔn)；第二步，通過對(duì)現(xiàn)有控制點(diǎn)進(jìn)行篩選、新建形成覆蓋全省、高精度的CGCS2000大地控制網(wǎng)。坐標(biāo)基準(zhǔn)統(tǒng)一路線如圖2所示。

圖2 坐標(biāo)基準(zhǔn)統(tǒng)一路線圖

2.2 測(cè)繪基礎(chǔ)設(shè)施的統(tǒng)一

在HBCORS系統(tǒng)建設(shè)前，湖北省部分單位建設(shè)有一些區(qū)域CORS或單基站，這些基礎(chǔ)設(shè)施存在覆蓋范圍小、系統(tǒng)基準(zhǔn)及精度不一等問題[4]。從綜合測(cè)繪基準(zhǔn)發(fā)展趨勢(shì)和有效利用社會(huì)資源、充分發(fā)揮湖北省現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)設(shè)施功能等方面考慮，需要對(duì)省內(nèi)已建的區(qū)域CORS及單基站等測(cè)繪基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行統(tǒng)一[5]。

建設(shè)區(qū)域分中心對(duì)區(qū)域測(cè)繪基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行統(tǒng)一管理是一個(gè)切實(shí)可行的辦法。根據(jù)湖北省行政區(qū)劃、地理交通等情況，魏忠等提出“1+3+N”的區(qū)域分中心布設(shè)模式[6]，其中“1”為湖北省導(dǎo)航與位置服務(wù)中心（HBCORS控制中心），“3”為鄂東、鄂西、鄂北3個(gè)區(qū)域分中心，“N”為全省17個(gè)市、州測(cè)繪管理部門和今后根據(jù)發(fā)展需要設(shè)立的分中心。

2.3 測(cè)繪基準(zhǔn)信息服務(wù)的規(guī)范化

當(dāng)前，國內(nèi)處于新一代測(cè)繪基準(zhǔn)推廣與應(yīng)用階段，各省市都面臨大量原有測(cè)繪成果向新測(cè)繪基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的問題，加之測(cè)繪產(chǎn)業(yè)向市場(chǎng)化、大眾化、信息化方向發(fā)展[7]，各種地理空間信息服務(wù)也需要有高精度、統(tǒng)一、規(guī)范的測(cè)繪基準(zhǔn)信息服務(wù)為其數(shù)據(jù)處理提供支撐。通過對(duì)現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)及其服務(wù)內(nèi)容的分析，筆者構(gòu)思了湖北省現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)信息服務(wù)框架（如圖3所示）。整個(gè)框架由基礎(chǔ)設(shè)施、服務(wù)接口和應(yīng)用平臺(tái)3個(gè)部分組成，其中測(cè)繪基準(zhǔn)信息服務(wù)接口是關(guān)鍵部分，其服務(wù)方式為對(duì)授權(quán)用戶提供接口，授權(quán)用戶通過接口為廣大用戶提供進(jìn)一步的地理信息產(chǎn)品。

圖3 測(cè)繪基準(zhǔn)信息服務(wù)框架

[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] 湖北省測(cè)繪局. 湖北省測(cè)繪地理信息白皮書[M]. 武漢：湖北省測(cè)繪局，2011

[4] 何保國,魏忠,高長(zhǎng)元. HBCORS運(yùn)營管理機(jī)制的思考[J].地理空間信息,2011,9(2):6-9

[5] 魏忠,楊華先,修延霞. 湖北省內(nèi)已建CORS參考站整合問題的思考[J].地理空間信息,2011,9(6):15-16

[6] 魏忠,高長(zhǎng)元,李劍. HBCORS省內(nèi)區(qū)域分中心建設(shè)研究[J].地理空間信息,2011,9(5):18-19

[7] 朱建偉. 廣州市測(cè)繪基準(zhǔn)服務(wù)系統(tǒng)的建立[J].北京測(cè)繪,2010(3):54-56

Research on the Standardization of Modern Surveying and Mapping Datum in Hubei Province

byCHEN Hao

This paper described the composition and construction of Hubei province modern surveying and mapping datum system, and discussed on the problems of the construction, management and application in this system. On the basis of analyzing, the thinking and method of the standardization were explained briefly from three respects: coordinate datum, infrastructure and datum information services.

modern surveying and mapping datum, information services, standardization

P201

B

1672-4623（2013）02-0178-02

10.11709/j.issn.1672-4623.2013.02.059

2012-02-20。

項(xiàng)目來源：湖北省測(cè)繪局2011年科研資助項(xiàng)目。

陳豪，碩士，主要從事GPS數(shù)據(jù)處理與CORS系統(tǒng)應(yīng)用研究。