建設(shè)現(xiàn)代化的大地測量基準(zhǔn)

馮宇華

（遼寧省第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì),遼寧 大連 116037）

1 前言

大地基準(zhǔn)發(fā)展衍生半個多世紀(jì)以來，在改進(jìn)和推出安全、可靠、同一性的高程與二維坐標(biāo)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會健康可持續(xù)發(fā)展等方面發(fā)揮了積極作用，并構(gòu)成了地理空間布局的重要內(nèi)容。但是由于受到當(dāng)時(shí)諸多客觀條件和各種因素的制約，大地基準(zhǔn)仍然沿襲了傳統(tǒng)的量級精度、二維、非地心定位等常規(guī)技術(shù)，已經(jīng)越來越不適應(yīng)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和測繪事業(yè)進(jìn)步的實(shí)際需要。因此，筆者試就建設(shè)現(xiàn)代化的大地測量基準(zhǔn)談些粗淺的認(rèn)識。

2 當(dāng)前大地基準(zhǔn)的主要現(xiàn)狀

2.1 坐標(biāo)系統(tǒng)的主要現(xiàn)狀

目前在大地基準(zhǔn)坐標(biāo)上沿襲的仍然是上個世紀(jì)80年代的西安體系，這種坐標(biāo)系統(tǒng)有以下幾個弊端:一是坐標(biāo)參照仍然是二維系統(tǒng)，即使三維坐標(biāo)也只能以此來體現(xiàn)。二是傳統(tǒng)的西安系統(tǒng)是橢球的定位模式，仍然是以往按照滿足大陸標(biāo)高異常情況確定的定位系統(tǒng)，并未依據(jù)地心進(jìn)行定位，并且也未考慮到海洋面積。三是在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)日新月異變革的背景下，傳統(tǒng)的坐標(biāo)體系的參數(shù)系統(tǒng)已發(fā)生了變化，比如橢球的尺寸，已經(jīng)明顯超過了現(xiàn)今國際標(biāo)準(zhǔn)至少3米，在量級指標(biāo)上很容易造成嚴(yán)重的誤差。四是傳統(tǒng)的橢球短軸指向與現(xiàn)今先進(jìn)的GPS定位系統(tǒng)或者國際地面坐標(biāo)體系具有明顯的差異，尤其是傳統(tǒng)的二維、靜態(tài)和精確度較低的大地坐標(biāo)體系已經(jīng)越來越不適應(yīng)大地測量基準(zhǔn)的客觀需求，越來越無法滿足經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的實(shí)際需要。

2.2 坐標(biāo)框架的主要現(xiàn)狀

當(dāng)前我們使用的大地坐標(biāo)框架仍然是來源于天文大地網(wǎng)中的信息數(shù)，這種坐標(biāo)框架目前存在著一定的弊端：一是大約三分之一的大地網(wǎng)點(diǎn)已經(jīng)被損毀，經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)，損毀越厲害。二是隨著衛(wèi)星定位手段的快速發(fā)展和推廣，傳統(tǒng)的大地坐標(biāo)框架在定位精確度上明顯低了2個量級，只能維持在8-5個量級左右。三是傳統(tǒng)坐標(biāo)定位仍然是二維系統(tǒng)，明顯不符合目前三維、立體、精準(zhǔn)較高的衛(wèi)星定位系統(tǒng)要求。四是隨著實(shí)時(shí)導(dǎo)航定位系統(tǒng)對地震災(zāi)害和天氣形勢預(yù)測的利用，傳統(tǒng)的坐標(biāo)框架已經(jīng)無法滿足實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)測需求。

3 大地測量基準(zhǔn)的現(xiàn)代化

隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展速度的越來越快以及與國際接軌化程度的日益深入，大地測量基準(zhǔn)作為地理空間信息數(shù)據(jù)的主要來源，也應(yīng)當(dāng)盡快步入現(xiàn)代化發(fā)展軌道，努力推廣應(yīng)用現(xiàn)代化的技術(shù)手段。

3.1 高精準(zhǔn)

現(xiàn)今的天文大地網(wǎng)點(diǎn)提供的坐標(biāo)框架精確度明顯低于現(xiàn)代化的坐標(biāo)框架精確度指標(biāo)，而且也明顯低于地心指標(biāo)的精確度要求，所以現(xiàn)代化的大地測量基準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)滿足高精準(zhǔn)的客觀需要。

3.2 全面性

大地測量基準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)囊括目前中國的所有領(lǐng)土，包括海洋的和陸地的，但是目前沿用的傳統(tǒng)的大地基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，仍然局限于大陸部分。隨著近年來經(jīng)濟(jì)、社會和國防等事業(yè)的蓬勃發(fā)展，海洋資源的勘察、開發(fā)也逐漸提上了重要日程，特別是隨著航空航天事業(yè)的發(fā)展，隨著航海技術(shù)手段的探索應(yīng)用，大地測量基準(zhǔn)信息資源應(yīng)當(dāng)充分考慮大陸、海洋等全部數(shù)據(jù)，服務(wù)于國家對整個大地基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的需求狀況，安全、高效、科學(xué)、合理地提供地理空間基礎(chǔ)信息。

3.3 三維性

以往很長一段時(shí)期以來，受科學(xué)技術(shù)手段所限，在大地坐標(biāo)系統(tǒng)上都使用的是二維坐標(biāo)體系，而并非三維坐標(biāo)，而且很多時(shí)候都是基于目標(biāo)觀測來實(shí)現(xiàn)平面基準(zhǔn)測量，即使是三維對象也常常通過二維技術(shù)來測量分析，這就造成很多時(shí)候三維坐標(biāo)系統(tǒng)中的高程數(shù)據(jù)也經(jīng)常被當(dāng)做二維的普通地理數(shù)據(jù)來考量，也就造成了很多時(shí)候準(zhǔn)確區(qū)分和表述空間信息目標(biāo)上存在著一定的難度。實(shí)際上對于二維介質(zhì)的利用也是基于其觀測和運(yùn)用的方便性，所以就導(dǎo)致了二維坐標(biāo)系統(tǒng)使用的廣泛性，但是由于事物的動態(tài)發(fā)展變化，在當(dāng)前各種虛擬信息方法和空間技術(shù)手段的逐步推廣應(yīng)用，科學(xué)探索運(yùn)用三維坐標(biāo)體系也會是大地測量基準(zhǔn)事業(yè)發(fā)展的一個必然選擇。而且基于二維介質(zhì)目標(biāo)觀測的實(shí)際應(yīng)用效果，三維坐標(biāo)體系在利用常規(guī)的坐標(biāo)函數(shù)之外，也應(yīng)當(dāng)充分考慮經(jīng)緯變化和高程系數(shù)的問題。

3.4 地心化

也就是通過地心坐標(biāo)為參照基點(diǎn)，獲取所有的物理和地理包括空間物體的全部信息資源。然而過去很長一段時(shí)期因?yàn)槭艿郊夹g(shù)限制，往往無法精準(zhǔn)地獲得地心的正確位置，所以基本上沒有使用地心的技術(shù)手段，隨著空間技術(shù)措施的發(fā)展應(yīng)用，即使在厘米的量級指標(biāo)上也能精準(zhǔn)地確定部位，所以應(yīng)用地心化的指標(biāo)系統(tǒng)已經(jīng)成為了可能，而且目前很多空間定位和影像資料的獲取，基本上都是參照了地心指標(biāo)，所以建設(shè)現(xiàn)代化的大地測量精準(zhǔn)，一個最主要的特點(diǎn)也是利用地心指標(biāo)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確獲取。

3.5 實(shí)時(shí)性

以往在進(jìn)行大地基準(zhǔn)測量的時(shí)候，因?yàn)榇嬖诤艿偷木_度，往往無法充分考慮地理位移等各種制約因素，所以得到的大地基準(zhǔn)數(shù)據(jù)往往是靜止和絕對的。隨著測量基準(zhǔn)的精確度要求，動態(tài)實(shí)時(shí)的大地基準(zhǔn)數(shù)據(jù)需求越來越多，不單單需要某一個歷元的坐標(biāo)數(shù)值，而且也需要了解相關(guān)的一些動態(tài)變化情況，比如，很多導(dǎo)航定位系統(tǒng)和氣象信息監(jiān)測等技術(shù)手段，由于有著精確度的嚴(yán)格要求，所以也需要對基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)動態(tài)考量。

3.6 國際化

隨著世界經(jīng)濟(jì)一體化和國際化發(fā)展速度的越來越快，在大地測量基準(zhǔn)方面，目前也逐漸引入了一些國際通行的指標(biāo)體系、技術(shù)參數(shù)和坐標(biāo)框架系統(tǒng)等內(nèi)容，而且很多信息數(shù)據(jù)都是經(jīng)過很多國家的科學(xué)家們共同測量，經(jīng)由國際組織科學(xué)認(rèn)定所得出的結(jié)果，數(shù)據(jù)一般非常準(zhǔn)確、真實(shí)。從目前我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展來看，對這些信息數(shù)據(jù)和技術(shù)參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行科學(xué)利用，也符合我國改革開放政策和國際交流。同時(shí)，按照技術(shù)指標(biāo)系統(tǒng)，通過國際化接軌，也能夠確保大地測量基準(zhǔn)數(shù)據(jù)在對空間技術(shù)、國際資源等方面利用上的便捷化。

4 結(jié)束語

隨著經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展逐漸步入快行軌道，大地測量基準(zhǔn)也應(yīng)當(dāng)充分適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展形勢，探索實(shí)行現(xiàn)代化的三維、立體、全方位、高精度、與國際接軌的測量基準(zhǔn)技術(shù)，努力健全完善安全、可靠、高效、適用的大地測量基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

[1]陳俊勇.面向數(shù)字中國建設(shè)中國的現(xiàn)代大地測量基準(zhǔn)[J].地理空間信息,2005(05):11-21.