中国大地测量的发展趋势与研究.doc

中国大地测量的发展趋势与研究 摘要：通过对于中国目前的测量方法及测量工具的研究，总结测量办法及相关研究，阐述了中国大地测量的发展趋势及趋势要点，并对其中的趋势特点进行了细节论述。 关键词：大地测量；发展趋势；特点 abstract: through to chinas current research measuring method and measuring tools, measuring method and relevant research, this paper expounds the trend and tendency of the development of the chinese geodetic points, and the trend of the characteristics described detail. key words: geodetic survey; development trends; characteristics of the. 中图分类号：p124+.1文献标识码：a文章编号：2095-2104(2013) 1中国测量事业的历史及发展 在中国，有史实考证的测量活动记录最早起源于商代，待秦王朝灭六国后统一了度量衡，开始了国内最为早期的以中华大地为采点取样目标的全国性质的测量活动。随着年代的日益变化，参与活动的工匠采用的测量方法逐步呈现着效率提高，区域统一，精度提高等方面的特点。而随着中国在上世纪八十年代初与世界接轨以来，日新月益的测量界的科技产品都应用于国内的实地测量及放样工作，使得目前的测量及放样工作出现了零错误、低误差、高精度的特点，因为卫星航拍影像及高精度的全球gps定位系统已经把传统中以经验为核心的测量工作，转变为以操作步骤标准化为实现办法的计算机解决方案之中。 2关于中国未来测量事业的发展方向存在着以下几点方向： 1.1精度提高： 由毫米数量级误差，发展向微米及更精确的数量级。 1.2维度提高： 由传统的大地测量，到城乡统筹的三维空间及容积测量。由静止的大地结构到结合时间维度的地壳运动趋势的深层次测量。 1.3方式转变： 由传统的技术员为实现主体，以机械及光学仪器作为测量工具的社会活动，转变为以计算机及卫星gps控制系统为主体，以人类或高精度运动机械实现手段的采点及放样活动。 3精度提高： 重所周知，在任何以大地测量及放样为目的社会活动中，都存在着测量精度的要求。过低的精度，在引用了几次参考点的情况下，往往容易发生差错。而过高的精度会导致难以想象的测量成本，同时也会消耗掉大量的时间。两者都会导致测量活动效率低下的结果。 因此，精度应该以什么作为基准，从社会层面上来解释，测量国标精度是国家目前对于各方面考虑而制定的行业标准。而从技术层面导致的直接原因就是社会必要劳动时间，也就是目前测量工具及测量办法所产生的社会平均测量效率决定的。 随着测量办法的不断改善，测量工具的不断更新，更高的精度要求，科技化、数位化的测量标准将成为中国未来的发展趋势。 4维度提高： 4.1时间维度 爱因斯坦在狭义相对论中曾这样描述，当一个物体以某个趋势的发展方向进行运动，那么在一段时间以后，这个物体就存在于以这个物体的当前位置为起点，形成各种方向所产生的极限时空之中，这就是著名的时间光锥模型。 在中国范围内的大地测量活动中，传统的测量人员采取对于山岩及马路进行国标及卫星标点，并将这些点桩作为参考点，并以参考点进行地面建筑地基范围的规划放样活动。但这些点桩在时间维度里却存在的精度误差的蝴蝶效应。随着山体滑坡、地壳运动、路基沉降、植被根结等原因，原有的基准体系随着时间维度的发展逐渐得土崩瓦解。目前采用的办法是采取年复一年得全面修测。于是包括土管、规划、市政等各个职能部门都在不停得组织人力物力去参与修测活动，每年产生了大量重复测量的任务，从中衍生出了几十套城市坐标系统。 而如果我们将国标点进行向卫星反馈的信号标记，我们就能时时更新原有的测量体系，不仅可以避免大规模的再次测量，也可以了解地壳运动趋势，利用测量的时间维度技术预报及防治地质灾害。每年只要检查参考点是否有持续的信号反馈，就能判断是否需要增补物理设备定位。通过检查定位点仪器，而不是再次投入人力测量，将能产生更精确的效果。 4.2空间维度 传统的测量把大地测量作为基础，在地面建筑建设完成以后并未体现建筑的总高度及容积情况，而卫星地图及大地等高线地图也仅仅描述了地面建筑的占地情况及地面海拔。这对于以物理数据采集为主的测量来说，数据资料是不完整的。 当我们实现把建筑外部及内部结构数据合并以后，我们将能够统筹城乡发展规划，人居环境比例，因为此时我们已建有的一个完整的虚拟城市，这个城市总会在规划备案的地方得到修改，因而会提前于显示城市而存在。当我们将对立着的规划与测量实现统一的时候，城市的空间维度就已经数据化了。这种由规划部门向测量部门进行的数据添加，可以由测量的结果作为二次确认，这可以在城乡改造经费计算、建筑等不动产估价、火灾救援等方面起到几级的作用。 5方式转变 传统的大地测量是指将地面点沿法线方向投影于地球椭球面上，用投影点的方法在椭球面中的大地纬度和大地经度表示为该点所处的水平位置，用将地面点至投影点的法线距离长度表示该点的所处的大地高程。这点的几何位置也可以用一个以地球质心为原点的空间直角坐标系中的三维坐标来表示。 传统测量由于其主要测量技术手段（测角和测边）和方法本身的局限性，测量精度已近极限，测量范围也难于达到占地球面积70%的海洋和陆地自然条件恶劣的地区（高原、沙漠和原始森林等）。1957年第一颗人造地球卫星发射成功后，利用人造卫星作为工具来进行大地测量成为主要的测量手段，从此发展到现代的大地测量技术。其标志是产生卫星大地测量，突破了纳米级测量精度，从区域性相对大地测量发展到全球的大地测量，从测量静态地球发展到可测量地球的动力学效应。 在1966年，w.m.考拉在美国发表了卫星大地测量理论这篇著作，从而为卫星大地测量明确了手段及发展方向。在同时，卫星跟踪观测技术，也得到了飞速的发展，从传统的照相系统观测地球表面变化发展到以卫星时时定位观测卫星为实施方式，进行测距与卫星的多普勒观测。在20世纪70年代，美国建立了全球首个以卫星为核心观测工具的多普勒导航定位系统，并根据精密测定卫星轨道根数的方式，能够将测定任一地面点的精度控制在一米的范围之内；在上世纪90年代，美国发展了新一代的卫星导航定位系统，即著名的全球定位系统（gps），通过其廉价、方便、全天候的优势，把gps系统迅速向全球普及，目前已成为大地测量定位的常规技术。 中国自从上世纪80年代以后就将卫星照片影像技术应用到了大地测量之中，但实际的测量方法一直是把卫星航拍照片作为参考，利用大量人力操作所产生的数据进行勘测运算，从而产生了以各个省份为单位的测量地理图纸。直至本世纪初，中国国内的测量活动很少有以gps定位作为权威数据的计算机测量分析图。但随着谷歌等物理地图的出现，以及国内自主开发的北斗定位系统的问世，中国已经逐渐与世界接轨，在精度并苛求的领域范围内，应用了卫星定位大地测量并开始尝试时间维度的观测。 在未来十年内，以gps、北斗等卫星定位系统为支撑的精密测量仪器将能够广范应用于大地测量、建筑规划放样等领域。中国国内的测量活动将以卫星数据为依据，以规范化使用仪器作为执行办法的运行模式。而在不久的将来，以卫星时时采样为基础的数据采集方式，以云端计算机处理成图的文件处理方式，将极大得提高细节化动态测量的效率。 6总结 中国大地测量事业以向世界先进科技接轨作为发展模式，在方式上全面采取卫星定位系统及高精度卫星动态定位的测量模式，从而产生了在测量精度方面的飞速提升，