测绘基准点.doc

4 浅谈区域测绘基准网站的建设浅谈区域测绘基准网站的建设 奚长元 王建辉 金元德 1 苏州工业园区测绘中心 苏州 215021 2 苏州市测绘院有限责任公司 江苏 215021 3 苏州市地 产交易中心 苏州 215021 摘 要 本文从区域建设 区域经济的发展及地理信息的广泛应用对区域测绘基准网站的要求出发 通过对我国城市测绘基准的现状和已具备的条件进行分析 得出了域测绘基准网站建设不仅是必要的 同时也是可能的结论 并探讨了建立域测绘基准网站的具体方法 一 一 前言前言 华东师范大学长江流域发展研究院教授沈玉 芳在 长江三角洲一体化发展态势 问题和方向 一文中认为 推进长三角区域一体化发展的核心 和唯一途径 是全面推动和积极开展市场化条件 下政府间合作联动 即在区域社会经济发展国际 化 市场化 信息化 法制化条件下 加强政府 间合作 联动营造一个没有政府或少有政府参与 的区域统一市场 以利于资源和信息的自由 合 理 充分 顺畅地流动和配置 联动创造资源和 信息充分 合理 顺畅流动的技术物质基础和平 台 联动制定市场运作的统一法规 标准 相关 制度和运行方式 联动探索和制定政府间合作的 新机制和新模式 实行区域调控模式转换 联动 培育区域产业群落 提高区域综合竞争力 联动 实现区域城市 环境和社会发展的协调 与此同 时 作好区域统一市场 基础设施 信息共享平 台 产业集群 城市体系 生态环境保护和重大 项目建设等重点领域的联动 测绘作为基础设施 建设 城市管理及协调 空间地理数据共享和重 大项目建设的基础工作 必须建立一个在时域上 连续的 在空间域上整体的 能充分利用历史 当前和未来的地理信息并能监测城市三维形变的 大小和过程的 统一可靠的区域测绘基准网站 以适应区域一体化发展态势 二 二 我国城市测绘基准的现状我国城市测绘基准的现状 目前 我国城市测绘基准 就总体而言 主 要有如下二种形式的测绘基准 1 以国家的等级 控制为基础 依据逐级控制分级建立的原则将国 家原点的坐标逐渐地传递到需要确定位置地标志 上 2 用坐标转换的方法在 GPS 观测的同时 联 测一定数量的原有国家等级控制作为基准点 进 行全约束平差以确定 GPS 卫星网与地面网之间的 转换参数 实现两网之间的坐标转换 这二种城 市测绘基准的实质都是国家大地坐标系基准 众 所周知 国家大地坐标网 是过去用测角量边的 传统方法建立起来的 由于当时客观条件的限制 并且大地坐标系是以 50 年代布设的一等锁为时间 历元的 至今该基准在西部的点位漂移已达米级 东部达分米级 国家地震局 1989 因此 这样 的城市测绘基准 一方面已很难满足城市规划 城市建设等有关部门和城市地理信息应用对城市 测绘基准的要求 另一方面 这样的城市测绘基 准在各个城市之间空间域上整体性得不到保证 各个城市测绘基准之间也很难建立相互转换关系 三 三 建立区域测绘基准网站的条件已基本具建立区域测绘基准网站的条件已基本具 备备 1 80 年代以来 我国空间大地测量飞速发展 空间大地测量在我国大地测量技术中的主导 地位已使我国的区域性大地测量直接或间接 地纳入到全球大地测量的范畴 并使参考基 准从二加一维发展到三维成为可能 2 我国高精度 GPS 国家大地控制网已建立完成 我国高精度 GPS 国家大地控制网已建立完成 通过联合平差或坐标转换可获得与 ITRF 等一 致的高精度全国天文大地网点的地心坐标 5 3 应用 GPS 卫星定位技术测定城市随时间的三 维形变 通过近几年的研究和实践 已成为 现 实并得到日益广泛的应用 4 随着电信和移动公司的数据业务的不断扩展 与完善 建立以公共信息网络为基础的 GPS 数据传输和定位导航数据发播已成为现实 5 连续运行 GPS 基准网已开始研究和建立 因此 随着城市测绘基准的应用从单一的向 多元的 静态的向动态的 普通的向高精度的 二维加一维向三维的方向发展 建立和维护一个 可以满足不同行业 不同用户对精密定位的数字 的 整体的 动态的乃至实时的城市测绘基准已 成为必须 同时 三维基准网的建成也为其它行 业的工作进入信息时代打下了坚实的基础 因此 目前对城市测绘基准进行扩展和研究 并在此基 础上建立基于 GPS 连续运行参考站的区域测绘基 准站网条件已基本具备 并且已成为实现区域内 城市空间基础数据的实时采集 城市导航和数据 服务的主流方向 四 四 区域测绘基准网站的建设区域测绘基准网站的建设 1 GPS 连续运行参考站系统概述 GPS连续运行参考站系统由基准站子系统 控制中心子系统 数据通信子系统 数据发播子 系统 用户应用子系统五个部分组成 各基准站 与控制中心之间通过数据通信子系统连接成一体 形成专用网络 实现GPS连续运行系统对社会和用 户的服务 系统将集成卫星定位技术 计算机网 络技术 无线数据通信技术 数字中继技术 远 程监控技术等当代先进技术 实现高精度静态定 位到高精度动态实时定位的技术飞跃 系统将针 对不同用户的需求 逐步建立起从静态 动态到 高动态 从事后 准实时到实时 从毫米级 厘 米级到分米级精度的定位 导航服务体系 满足 各行各业对获得空间位置信息的需求 2 区域内城市测绘基准的建立 a 控制中心子系统 每个装配接收机 天线 不间断电源设备 调 制解调器或网络设备的参考站都要和数据控制中 心连接 而控制中心运行 GPSNet 软件的计算机则 是整个 GPS 连续运行参考站系统的神经中枢 它负 责连接网络中所有的 GPS 接收机 进行数据处理 分析 差分及 RTK 修正数据计算 进行数据分发 数据管理 系统可靠性 安全性管理等 主要执 行以下几个任务 保持控制中心与参考站以及控制中心与 流动站之间数据通信的畅通 导入原始数据和进行质量检查 存储 RINEX 和压缩 RINEX 数据 改正天线相位中心 IGS 模式 系统误差的模型化及估算 产生数据 为流动站接收机创建虚拟基 站位置 产生流动站所在位置上的 RTK 改正数据 流 发送 RTK 改正数据到野外的流动站 此外 GPSNet 还包括一个 Internet Web 服务 器备选件 可以非常方便地管理和发布所有已存 档的 RINEX 观测值 导航信息 气象信息和年 历文件 b 基准站子系统 基准站子系统包括主要进行卫星定位数据跟踪 采集及传输 进行系统可靠性监测 基准站子系 统一般包括 3 个或 3 个以上的参考站 各参考站 位置的设置 要根据城市面积和地形的不同 经 过缜密充分的论证 既要考虑参考站周围环境对 GPS 接收机的影响 又要兼顾城市未来的发展 6 尽量做到布站均匀 相邻站间距离不应大于 50 70 公里 每个参考站包括的主要设备由 GPS 卫 星接收机 电源保障设备 UPS 工控计算机 其中 参考站计算机运行 GPSBase 软件 进行本 地数据的存储 增强接收机控制以及附加传感器的数据采集 c 用户应用子系统 用户应用子系统的作用是按照不同的用户需 求 进行不同精度的定位 一般包括专用 GPS 接 收机 专用的数据解码设备 以及相关的数据处 理软件 分别适用于 DGPS WADGPS RTK PPS 等 用户硬件系统 用户收到的信号是加密了的 信号 通过用户 ID 码识别 加密释放 这可以通 过特别或特许的用户定位导航信号接收机来实现 用户的软件系统 用户子系统软件是根据不 同的需要而设计的 例如 网络型 RTK 定位软件 事后和快速精密定位软件 RTK 工程应用类软件 变形分析软件 自主式电子地图软件及监控型电 子地图软件 d 数据通信子系统 数据通信子系统负责基准站与控制中心之间 的数据通信 将基准站 GPS 观测数据传输至控制 中心 为 GPSNet 软件提供数据源 根据通信链路 的不同 例如 模拟电话线 ISDN DDN 无线扩 频等 该系统可以配备不同的通信设备 一般包 括有线或无线 modem DDN 专线 无线扩频放大器 定向或全向天线 为保证数据传输的实时性及安 全性 应提供互为备份的两套传输方案 e 数据发播子系统 负责把 GPS WADGPS RTK 改正数据等通过有 线或无线网络发送给用户 相关设备有网络通信 计算机 FM 编码机 UHF VHF 发射机 GSM 移动 电话等 发播方式有因特网 无线电 移动电话 FM 载波等 因特网 主要用于快速和事后精密定位 精 密定时的用户的数据发送 UHF VHF 电台 在市内用户密度高的地区 直接在基站上安装电台 发送 RTK 定位数据 实 现局部地区的 RTK 定位 GSM 移动电话 是监控中心把定位及导航数 据传输至用户的有效渠道之一 用户通过 GSM 移 动电话获取定位数据 实现实时 准实时定位 3 区域测绘基准网站的建设 区域测绘基准网站是在区域内城市测绘基准建设 的基础上 全面推动和积极开展市场化条件下城 市间测绘基准合作联动 建立各城市测绘基准控 制中心子系统之间的联系 相互借用邻近的基准 站子系统 在此基础上建立和完善一个全区域的 GPS 综合性观测网和观测数据实时传输系统 区域测绘基准网站 该系统中由若干点组成的城 市高精度三维大地测量控制网的点位绝对精度达 厘米级 相对精度优于 1 厘米 并与国际上重要 地球参考坐标系如 WGS84 等建立精密的转换关系 建立高精度三维大地测量控制网与各城市平面控 制网的相互关系 由该系统基准站组成的城市高 精度的地壳形变和地面沉降监测网 这些基准站 每年进行 3 至 4 次定期复测 监测网的水平方向 监测精度优于 3mm 年 垂直方向监测精度优于 5mm 年 该系统建立的面向全社会服务的 GPS 连 续运行参考站 能连续实时发播高精度的 GPS 跟 踪数据 使各种用户能快速实时 准实时地确定 空间地理位置 利用发播的伪距改正数据能达到 米级的定位精度 利用发播的相位改正数据能达 到厘米级的定位精度 同时提供高精度 GPS 跟踪 站观测数据 以满足更高精度用户事后解算的需 要 该系统逐步形成一个区域内新的大气层监测 网和预报系统 实现一个近实时的 GPS 可降水量 估计和电离层变化的估计 建立一套完 下转第 65 页 7 新世纪苏州市新世纪苏州市 GPSGPS 首级城市扩展控制网的建立首级城市扩展控制网的建立 王建辉 陈 义 奚长元 金元德 苏州市测绘院有限责任公司 同济大学 园区测绘中心 苏州市土地交易中心 摘要摘要 进入新世纪 如何应用 GPS 最新技术来改建和扩建原有的城市控制网是许多城市遇到的问题 改 建和扩建的目标是什么 改建和扩建的用途是什么 通过苏州市 GPS 城市扩展网的研究 我们认为 新 世纪的城市控制网的改建和扩建应该满足全社会对空间定位的需要 应该具有信息化时代的特征 即能 提供整体的 数字的 动态实时的空间基准 除了提供传统的北京 54 坐标 西安 80 坐标 地方独立坐 标外 还应该可以提供精确的 WGS 84 地心坐标 既满足原来的静态定位用户的需要 又可以满足其他 动态定位用户的需要 体现新世纪科学技术的先进性 合理性与实用性 城市控制网的改建和扩建中的 扩展 的意义有两层 一是范围的扩展 二是功能的扩展 改建 的含义最主要是基准的精度提高 这个基准可以作为城市各种空间定位工作的基准 且使用方便 关键词 关键词 全球定位系统 控制网 基准 1984 世界大地坐标系 1 1 研究概况 研究概况 苏州市位于江苏省东南部 北临长江 西濒 太湖 东邻上海市 南连杭嘉湖地区 苏州市现 有五县一市 即苏州市中心区 昆山 常熟 吴江 太仓 张家港五个县级市 面积约 8500 平方公里 每个地方都建有自己的独立坐标系统 随着城市 的扩展 经济的腾飞 高新技术的运用 以及苏 州市的城乡一体化建设 原有的城市控制网已经 远远适应不了城市信息化时代的需求 因此 建 立一个适合信息时代需求的城市三维基准网是当 务之急 三维基准网的建立必须适应城乡一体化 建设的需要 必须适应经济 社会高速发展的需 要 必须具备信息化时代的特征 即整体的 数 字的 动态实时的 使之成为现代城市信息化管 理网络的一个重要组成部分 当前 城市空间信息基准网的应用正从单用 途向多用途 静态型向动态型 普通精度向高精 度 一维的或二维的向三维的方向发展 建立和 维护城市空间地理信息基准网可以满足不同行业 不同用户对精密定位的整体的 数字的 动态实 时的需求 同时 基准网的建成也为其它行业的 工作进入信息化时代打下了坚实的基础 而现有的城市控制网虽然也是用卫星定位技 术建立的 但都是分区独立建立的 且都是为城 乡建设服务的 并没有考虑满足信息化时代的特 点 对苏州市城乡一体化建设的规划 跨地区的 大型工程的建设 土地资源的整体利用 规划等 带来了诸多不便 建立一个统一的 高精度的 数字的 能满足各行业空间定位要求的城市空间 地理信息基准网 既是实际工作的要求 也是未 来发展的需要 因此 本课题的立项正是在这种 背景下提出的 为实现上述目标 我们分二步走 第一步 建立 WGS 84 坐标系下的苏州市各县市统 一的坐标系 建立北京 54 坐标系下的苏州市各县 市统一的坐标系 建立国家 80 坐标系下的苏州市 各县市统一的坐标系 建立苏州市中心区 昆山 常熟 吴江 太仓 张家港五个县级市的独立坐 标系与 WGS 84 坐标系的转换关系 建立苏州市北 京 54 坐标系 国家 80 坐标系与 WGS 84 坐标系的 转换关系 从而实现各地方独立坐标系 北京 54 坐标系 国家 80 坐标系与 WGS 84 坐标系之间的 相互转换 也就是间接统一了苏州市各个地方的 地方独立坐标系 第二步 建立新的统一的苏州 8 市独立坐标系 该坐标系将兼顾五县一市的地理 位置 选择新的中央子午线和投影面高程 使整 个苏州市的投影变形达到最小 同时 建立五县 一市现有的地方独立坐标系和苏州市新的独立坐 标系的转换参数 这样既保证了原有的测绘资料 的连续性 不影响现有的各项工作 又可以通过 转换关系 获得新坐标系下的各种成果 对于新 的大型工程 也可以直接在新的坐标系下进行设 计 施工 运营维护 随着时间的推移和新坐标 系下的资料的积累和丰富 在适当的时候 启用 新的苏州市独立坐标系统 以上是我们对未来城 市发展所作的超前的基础性工作 2 2 研究内容 研究内容 2 1 现有国家标准 根据国家 GPS 测量规范 GB T 18314 2001 B 级网和 C 级网的技术指标如下 级别固定误差 a mm 比例误差系数 b闭合环边数平均距离 km B 8 1 670 C 10 5 6 10 15 相应的 GPS 控制网相邻点间基线长度的精度应按下 列公式计算 1 22 bsa 式中 为基线向量的标准差 mm a 为仪器的固定误差 mm b 为仪器的比例误差 1 10 6 s 为 GPS 基线长度 km 测量得到的基线 它的精度应该满足上式 苏州市 GPS 首级城市扩展控制网的平均长度为 35 公里 介于 B 级网和 C 级网之间 按 1 计算得 70 70 1 8 22 mm B 76 15 5 10 22 mm C 因此 苏州市 GPS 首级城市扩展控制网的平均边长 误差应满足上述指标 B 级网和 C 级网的测量技术 要求如下 项目 BC 卫星截止高度角 1515 同时观测有效卫星数 4 4 有效观测卫星总数 9 6 观测时段数 4 2 时间长度 min 240 60 采样间隔 s 30 10 30 任一卫星有效观测时间 min 15 15 2 2 实际工作情况 本次观测共组织了 17 台 Trimble GPS 接收机 3 台 Jawad GPS 接收机 与同济大学 GPS 基准站 Trimble GPS 接收机 佘山 IGS 站和上海 GPS 综合服务网江苏东山站 JSDS 同步观测 所有 这些 GPS 接收机都是双频接收机 观测从 2003 年 11 月 14 日 18 时至 2003 年 11 月 16 日 18 时 共 48 小时 在观测中 张家港有一个站因受外界 9 干扰 无法锁住卫星 只好放弃 佘山 IGS 站因 天线检测 没有开机 后于 2003 年 11 月 29 日 8 时至 2003 年 11 月 30 日 20 时 重新联测同济大 学 GPS 基准站 佘山 IGS 站 江苏东山站 JSDS 和唯亭中学 SZ02 共 36 小时 因此 最终苏州市 GPS 首级城市扩展控制网由 19 个 GPS 控制点 江苏东山站 JSDS 佘山 IGS 站和同济 大学 GPS 基准站组成 另外 在数据处理中发现 第一天有一个站缺数据 实际共测 64 条独立边 其中 4 4 条为重复边 本次观测的时间远远大于规 范中 B 级网和 C 级网的时间要求 其它指标也好 于规范中对 B 级网和 C 级网的要求 实际观测情 况如下 日期有效观测站数独立边数 2003 年 11 月 14 日 2019 2003 年 11 月 15 日 2120 2003 年 11 月 16 日 2019 2003 年 11 月 29 日 43 2003 年 11 月 30 日 43 各时段选取得独立基线如下 序号11 月 14 日11 月 15 日11 月 16 日11 月 29 日11 月 30 日 1TC03 TJBTWJ02 TJBTWJ01 SZ00SHAO TJBTSHAO TJBT 2CS02 TC01SZ05 SZ00KS02 KS01SZ02 SHAOSZ02 SHAO 3TC03 TC02TJBT ZJG2TC01 TC02SHAO JSDSSHAO JSDS 4TC03 CS03TJBT WJ03CS03 CS02 5CS03 ZJG2TJBT KS03CS03 TC02 6CS03 CS01TC03 ZJG2CS03 SZ02 7SZ02 KS02ZJG2 SZ05KS01 KS03 8TC01 KS03SZ04 SZ00CS01 ZJG2 9KS01 SZ02ZJG2 SZ03CS01 SZ01 10KS03 KS02CS02 TC02SZ02 SZ01 11CS01 SZ03CS02 SZ02SZ01 SZ03 12SZ01 WJ01KS01 TC01TC03 TC01 13SZ05 WJ03SZ02 KS03WJ01 KS02 14WJ01 WJ02SZ01 KS02WJ03 WJ02 15KS02 WJ02WJ01 SZ05SZ00 SZ01 16ZJG2 SZ04KS02 TJBTWJ03 WJ01 17ZJG2 WJ03SZ02 CS01SZ04 SZ05 18TC01 TJBTCS02 KS01SZ04 SZ03 19JSDS SZ05CS02 CS03JSDS WJ01 20JSDS WJ03 10 所有独立基线构成的网图如下 所有观测严格按计划时间表进行 在观测前 中 后 仪器高共量取 4 次 每次量 3 个方向取平均 所有野外记录都在现场完成 内容主要有点号 观测日期 天气 作业员 开关机时间 测段号 天线高等 所有观测记录都装订成册上交 外业 观测原始数据拷贝在磁盘上供计算 检查用 本 次测量都在 点上进行 未作偏心观测 由于本次观测有足够多的多余观测 因此 网图基本上是以三边形为主 整个网的强度为 2 65625 0 64 42 n r P 其中 r 为多余观测数 n 为独立观测数 2 3 数据处理 由独立基线组成的异步环闭合差如下 No 路 径Wx m Wy m Wz m Ws m S km 1 Ws S 1 CS01 SZ01 SZ03 CS010 0024 0 0062 0 00120 006853 17862000 2 CS01 CS03 SZ02 CS01 0 0090 01170 00350 015258 63865000 3 CS02 TC02 TC01 CS020 0007 0 0028 0 00320 004333 17689000 4 CS02 TC01 KS01 CS02 0 00320 00660 00360 008237 34561000 5 CS03 TC03 TC02 CS030 00130 00070 00270 003144 414433000 6 JSDS SZ05 WJ03 JSDS0 002 0 0045 0 00750 00941 74644000 7 KS01 KS02 SZ02 KS010 0016 0 0045 0 00120 004937 97688000 8 KS01 SZ02 CS02 TC01 KS010 00310 0010 00030 003345 013760000 9 KS01 TC01 KS03 KS010 0 00160 00060 001726 915732000 10 KS02 KS03 TJBT KS020 0015 0 0104 0 00290 010975 96963000 11 KS02 WJ01 SZ01 KS02 0 00390 01280 00910 016241 32551000 12 KS02 SZ01 SZ02 KS02 0 00340 0047 0 00010 005839 96880000 13 KS03 TC01 KS01 KS02 KS030 0035 0 0087 0 00390 010240 43973000 14 KS03 TJBT SHAO SZ02 KS030 00050 01490 01280 019678 43989000 15 KS03 SZ02 KS01 KS03 0 0039 0 0009 0 0020 004533 57481000 11 16 SZ02 CS03 CS02 SZ020 0075 0 0121 0 00140 014353 83763000 17 SZ02 KS02 SZ01 CS01 SZ020 0033 0 0005 0 00220 00465 116280000 18 SZ03 ZJG2 CS01 SZ03 0 0010 0033 0 00860 009369 87531000 19 SZ04 ZJG2 SZ05 SZ04 0 00420 00310 01370 0147128 18734000 20 SZ04 SZ03 SZ01 SZ00 SZ04 0 01360 01670 00780 022933 81477000 21 SZ05 SZ04 SZ00 SZ05 0 00270 00280 00320 00541 38207000 22 SZ05 SZ00 WJ01 SZ050 0162 0 0233 0 0120 030848 91587000 23 SZ05 WJ01 JSDS SZ05 0 00840 01030 00430 01445 53254000 24 TC01 KS01 KS02 TJBT TC010 0101 0 0012 0 00370 010878 37236000 25 TC02 TC03 CS03 CS02 TC020 0039 0 00160 00120 004442 79748000 26 TC03 TC01 TC02 TC03 0 00110 0001 0 00310 003326 78101000 27 TC03 CS03 ZJG2 TC03 0 0010 01360 01120 017674 54220000 28 TC03 ZJG2 TJBT TC030 00450 00150 00360 006128 721611000 29 TJBT SHAO JSDS WJ03 TJBT0 00240 02270 0130 0263132 85055000 30 TJBT WJ03 WJ02 TJBT 0 0013 0 0028 0 0010 0032133 641182000 31 TJBT WJ02 KS02 TJBT0 0013 0 00220 00130 0029104 536459000 32 TJBT TC01 TC03 CS03 ZJG20 00560 01480 01680 0231122 25293000 33 WJ01 WJ03 JSDS WJ010 0067 0 0066 0 00440 010440 93938000 34 WJ01 WJ02 KS02 SZ01 WJ010 0042 0 0072 0 00610 010346 84530000 35 WJ03 WJ01 WJ02 WJ03 0 00280 0080 00480 009740 94203000 36 ZJG2 SZ03 SZ04 ZJG2 0 00150 00290 00980 010397 99475000 37 ZJG2 CS03 CS01 ZJG20 0024 0 0065 0 00130 00745 06376000 异步环闭合差的统计结果如下 绝对闭合差 m 相对闭合差 1 平均 0 01028715378 最小 0 001715732000 最大 0 03081587000 所有闭合环的闭合差都满足规范的要求 重复边的闭合差应满足 3 22 s d 4 条重复边的较差如下 12 边名 Wx m Wy m Wz m Ws m S km 1 Ws S CS02 CS03 0 0096 0 00850 00090 012914 9411162000 SHAO JSDS 0 0020 0051 0 0020 005935 0855980000 SZ02 JSDS 0 0014 0 00130 00040 00248 97625091000 SHAO JSDS 0 0060 0 0011 1E 040 006173 11211983000 4 条重复边的较差也远远小于规范的要求 2 3 1 WGS 84 坐标系下的平差计算 以上海佘山 IGS 站为起算点 中央子午线的 经度是 120 X 坐标加常数是 0 km Y 坐标加 常数 500 km 投影面为参考椭球面 参考椭球 为 WGS 84 椭球 以基线向量内含的 WGS 84 方向 为方向 进行无约束平差 求得苏州市 GPS 首级 城市扩展控制网在 WGS 84 坐标系下得精确坐标 平差后的点位精度统计如下 Mx m My m Mz m 平均 0 00560 00890 0063 最小 0 00470 00750 0053 最大 0 00610 010 0072 这反映了 GPS 本身测量的内符合精度 无约束平差后 基线分量的改正数绝对值应满足 4 3 3 3 ZYX VVV 无约束平差后的基线分量的最大改正数为 Vx max Vy max Vz max 0 0193 0 0326 0 0174 远远小于限差 2 3 2 北京 54 坐标系下的平差计算 以七子山 SZ00 和唯亭中学 SZ02 为起算点 缥缈峰为检查点 投影面为参考椭球面 参考椭 球为北京 54 椭球 约束平差后 可求得苏州市 GPS 首级城市扩展控制网在北京 54 坐标系下得精 确坐标 平差后的点位精度统计如下 Mx cm My cm Mp cm 平均 0 240 280 37 最小 0 160 200 21 最大 0 430 550 7 平差后缥缈峰 SZ05 的坐标与原来的坐标较差为 点名 X m Y m 缥缈峰 0 005 0 009 平差后边长和方向的精度统计如下 边长 m 边长绝对误差 cm 边长相对误差方向误差 平均 35172 44730 28158629690 017 最小 14080 35580 04336500000 037 13 最大 103352 2790 94109300000 006 约束平差后的基线分量的最大改正数为 Vx max Vy max Vz max 0 0193 0 0326 0 0174 2 3 3 苏州独立坐标系下的平差计算 以七子山 SZ00 和唯亭中学 SZ02 为起算点 缥缈峰为检查点 投影面为参考椭球面 参考椭 球为 1954 椭球 约束平差后 可求得苏州市 GPS 首级城市扩展控制网在独立坐标系下的精确坐标 平差后的点位精度统计如下 Mx cm My cm Mp cm 平均 0 270 310 41 最小 0 210 200 32 最大 0 430 550 70 平差后缥缈峰 SZ05 的坐标与原来的坐标较差为 点名 X m Y m 缥缈峰 0 0060 014 平差后边长和方向的精度如下 边长 m 边长绝对误差 cm 边长相对误差方向误差 平均 304820 28158901560 017 最小 350870 0479000000 004 最大 254500 06411800000 025 约束平差后的基线分量的最大改正数为 Vx max Vy max Vz max 0 0193 0 0326 0 0174 从以上统计结果可以看出 苏州市 GPS 首级城市 扩展控制网的测量达到了相当高的精度 可以作 为各种高精度测量的基准 2 3 4 北京 54 坐标系 国家 80 坐标系 苏州独 立坐标系与 WGS 84 坐标系的转换 为了应用 RTK 技术和虚拟参考站技术进行实 时高精度测量 需要用到 WGS 84 坐标系与地方坐 标系的转换关系 不同地方坐标系下测得的成果 有时也需要相互利用 必然要求进行坐标转换 所有这些坐标转换问题 它的核心问题就是两个 三维空间的坐标转换 常用的模型是 Bursa 模型 即 5 1 1 1 321 0 0 0 2 2 2 1 i i i zyx i i i Z Y X RRR Z Y X Z Y X 其中为坐标系 1 下的坐标 为坐标系 2 下的坐标 111 iii ZYX 222 iii ZYX 为平移参数 尺度参数 为旋转参数 则 000 ZYX zyx 14 6 z y x i i i i i i i i i i i i Y Z Y u Z Y X Z Y X Z Y X Z Y X 1 i 1 1 i 1 1 1 i 1 1 1 0 0 0 1 1 1 2 2 2 0X X 0 Z 0 或写成误差方程如下 7 z y xiii iii iii i i i i i i Z Y X Z Y X XYZ XZY YZX Z Y X Z Y X V V V 0 0 0 111 111 111 1 1 1 2 2 2 0100 0010 0001 当有 3 个以上公共点时 就可以按最小二乘 法解算 7 参数 具体可以参看有关文件 2 4 新苏州独立坐标系的建立 新苏州独立坐标系的建立标志着整个苏州五 县一市的各自独立的坐标系统被统一的 高精度的 基准网所替代 新苏州独立坐标系的建立将满足以 下基本条件 1 新苏州独立坐标系将由若干高精度的基准点 组成和维持 2 新苏州独立坐标系将满足各种高精度的静态 和动态定位的应用 3 新苏州独立坐标系将最大限度的保证投影变 形控制在适当的范围内 4 新苏州独立坐标系将为原有的资料延续利用 提供方便 众所周知 高斯投影的长度变形是 9 2 2 2 1 m R y m 其中 y 是离中央子午线的距离 Rm为平均地球曲率 半径 对于离开中央子午线不同的距离 变形量如 下 y km 1020253035404550 相对精度 1 2 10 64 9 10 6 7 7 10 6 1 1 10 5 1 5 10 5 2 0 10 5 2 5 10 5 3 1 10 5 苏州市东西向的范围是 120 20 121 20 城 市测量规范中规定 坐标系的选择应满足投影长度 变形值不大于 2 5cm km 也就是边缘离中央子午 线的距离不应大于 45 公里 参考椭球为北京 1954 参考椭球或国家 80 椭球 新坐标系虽然克服了各个地方坐标系不统一 的缺陷 但对实际工作会产生一定的负面影响 为 了更好的利用原有测绘成果 有必要建立新坐标系 与原有各地方独立坐标系的转换关系 一方面可以 将老成果转换到新的坐标系统中去 另一方面 对 新立的项目 要求在新的坐标系统下规划 设计 施工 各地可根据自己的实际情况 逐步开展此项 工作 建立新苏州独立坐标系与各地独立坐标系的关 系 实质上就是新 旧坐标在不同椭球下的坐标变 换问题 变换时要顾及中央子午线 投影面高程 X 坐标加常数 Y 坐标加常数 参考椭球 高程异 常等 3 3 结论 结论 苏州市 GPS 首级城市扩展控制网的建立 统一 15 了苏州五县一市的独立坐标系统 为苏州市的整体 规划 大型市政工程的建设提供了良好的平台 苏 州市 GPS 首级城市扩展控制网的建立 兼顾了已有 测绘资料的利用 较好的解决了现有成果的使用与 未来发展的矛盾 苏州市 GPS 首级城市扩展控制网 的建立 为未来高精度 动态实时定位打下了扎实 的基础 建议在现有的扩展控制网的基础上 建立 苏州市连续运行参考站 拓展空间定位的应用领域 满足其它行业对空间定位的需要 本次建立的扩展 控制网不仅仅是规模上的扩展 主要是功能上的扩 展 适应了未来信息社会对空间定位的要求 本次 建立的苏州市 GPS 首级城市扩展控制网可以作为各 种高精度测量的基准 ResearchResearch onon thethe firstfirst orderorder GPSGPS extendextend controlcontrol networknetwork inin SuZhouSuZhou NewNew millenniummillennium Wang Jianhui Chen Yi XiCHangyuan Jin Yuande KeyKey wordswords GPS control network datum WGS 84 上接第 47 页 方式更加符合人们的思维方式 打破了常规的流 水号查找习惯 提高了资料的查询效率 这种空 间化管理方式极大地优化了文件资料的组合结构 使得资料查询方式向多元化发展 为多种数据资 料管理提供了崭新的管理方式 为各部门多阶段 审批建设项目开拓了快速的资料共享渠道 AdministratingAdministrating urbanurban planningplanning datadata inin thethe directiondirection ofof airspaceairspace Gaosuxin Suzhou Urban Planning Bureau Abstract Abstract According to the need of urban planning administration it is a introduction of processing different data in the direction of geography airspace position and taking advantage of CAD and Database System It is significant that we explore some new ways to develop the visual information system and share on the network Keys Keys Geography coordinate Extended data Like search Compositive Object 16 数字苏州及其实现策略数字苏州及其实现策略 袁铭 袁中金 苏州科技学院资源与城市科学系 摘要摘要 文章分析了苏州市在城市建设 管理 政府决策方面亟待改进的一些现象 论述了实施数字苏州 工程的六方面意义和四项优势条件 并从组织 宣传 实施 发展 测评 应用等方面提出了实施数字 苏州的基本策略 关键字关键字 数字苏州 信息 应用 策略库 项目数据文件 苏州作为一个较大城市 正在逐步走向现代 化 国际化 为实现苏州市可持续发展的战略目 标 数字苏州建设是一项十分重要和紧迫的任务 数字苏州是指将空间信息采集技术 信息管 理与处理技术 计算机网络技术等融合进入苏州 城市生活的各个方面 数字苏州系统具有三维的 多重分辨率的空间信息特点 它能在计算机上真 实和精确地显示苏州市 再现苏州市有关资源与 环境的分布状态 为苏州市的信息管理及面向政 府部门的决策和社会公众的信息服务提供一个能 够高速走向现代化和国际化的有效途径 数字苏 州是苏州城市信息化的高级阶段 1 实施数字苏州工程的意义实施数字苏州工程的意义 一个城市信息化水平的高低是衡量这个城市 经济社会发展水平的重要标志 反映出一个城市 现代化的程度 随着城市现代化的发展 传统的城市建设 管理 工作方式以及政府决策方式已越来越不适 应城市迅速发展的需要 目前苏州市这方面的表 现主要在 1 数据 资料更新慢 管理方式比较落后 查 询 检索困难 利用率低 难以为建设部门和政 府部门提供可靠数据和有效决策支持 2 基础数据建设滞后 满足不了应用需要 由 于缺乏统一管理 各单位重复数据建设 造成不 必要的浪费 3 各部门开发封闭进行 数据标准不统一 部 门之间信息共享的需求虽很强烈 但信息资源共 享性差 无章可循 造成信息交换困难 无法发 挥信息集成的作用 数字苏州的实施可以提高领导的决策科学化 城市的现代化和服务的社会化水平 可以大大促 进苏州市经济 社会 环境和科技的协调发展 使人民的生活水平进一步提高 并培育形成苏州 市经济新的增长点 产生更大的社会经济效益 主要表现在以下几个方面 1 可以深化苏州的现代化建设 进一步优化产 业结构 提高经济效益 促进苏州市经济和社会 的持续发展 2 有助于提高政府办公效率和管理水平 在诸 如国土资源 城市规划 环境保护 公共安全等 政府部门实现办公自动化和决策科学化 3 推动远程医疗 远程教育事业的发展 4 营造更好的投资环境 并帮助企业开拓国内 外市场 5 为社会公众提供日常生活和工作需要的公共 信息 并促进电子商务的发展 6 苏州的经济 小城镇占了半壁江山 数字苏 州可以为周围小城镇的现代化打下基础 建成后的数字苏州应能提供苏州市任一位置 任一区域的自然环境 资源情况和工农业生产等 17 多方面综合信息 为政府部门提供查询检索 统 计分析 动态监测 专题规划 综合规划 决策 支持 同时也可以将海量的空间数据及多种研究 成果及时转化为市场应用 为苏州市国民经济和 社会公用信息化服务 2 苏州是进行数字城市建设的理想示范区苏州是进行数字城市建设的理想示范区 今天的苏州 既是经济大市 又是全国创建 文明城市工作先进市 文化模范市 国家卫生城 市 环境保护模范城市 优秀旅游城市 社会治 安综合治理工作优秀地区 近期 中央 12 家新闻 媒体对此展开了集中宣传 上海市社科院对中国 最具代表性的城市首次进行比较研究 评出中国 十大城市综合实力竞争力排序 苏州位列第六 被列为最适合投资的地区 进行数字苏州建设 苏州有如下优势 2 1 经济基础厚经济基础厚 2000 年 苏州全市完成国内生产总值 1541 亿元人民币 位列全国大中城市第七位 合同利 用外资 355 6 亿美元 全国第二 财政收入 158 亿元人民币 全国第八 城镇居民人均可支配收 入 9274 元人民币 全国第九 目前苏州的农业 工业 第三产业的比例为 6 56 4 37 6 1 苏州市 2000 年开放型经济实现了历史性突破 进出口总额和累计实际利用外资双超 200 亿美元 在全国各大中城市中分别名列第二 次于上海 和第 四 次于上海 深圳和广州 台湾电子同业公会把苏州列为祖国大陆投资 环境最佳城市 2001 年四月的一期美国 新闻周 刊 又把苏州列为全球 9 大新兴科技城之一 2 苏州又是中国按联合国标准建设 健康城市 的 唯一试点城市 这些为打造数字苏州奠定了物质基础 2 2 人才素质高人才素质高 1992 年 苏州在全国率先普及九年制义务教 育 1999 年 普及高中段教育 2000 年 全市 18 至 22 岁青年中 接受高等教育的比例超过 28 达到了中等发达国家的水平 苏州拥有进入国家 211 工程的苏州大学和以 城市建设 规划 管理 环境等工科为主的苏州 科技学院等 11 所高校 普通高校 6 所 成人高校 5 所 苏州还向全国乃至全世界的人才敞开了大门 现在苏州有两个留学生创业园和 3 个科技创业中 心 与全国各大科研院所和重点高校合作建立了 100 多个产学研联合体 每年吸引 6000 名研究生 以上的专业技术人才来苏州谋求发展 目前 150 家留学生企业的前景看好 3 苏州的文化底蕴丰厚 仅苏州籍的两院院士 就达 83 位 为全国之最 这些为打造数字苏州提 供了人力资源和人才储备 2 3 通信设施好通信设施好 苏州以光纤通信为主的宽带数字通信基础设 施比较完善 全区铺设光纤总量达到 108 万芯公 里 如果加上公司 部门自设的光纤数则达到 125 万芯公里以上 宽带城域网已经覆盖所有乡 村 其数量及广度为全国地级市第一 全市大学 之间宽带城域网已全面开通 许多中 小学 中 专也已开通或正在建设 一些居民小区特别是新 区及园区的新建小区已实现了与因特网联网 大 量的政府机构 外资 合资企业早已联上了因特 网 据统计 全区已接入因特网的用户达到 71 万 苏州市还是全国第一个电话市 目前全市的手机 用户达 130 多万 与广州市相当 这些是信息资源传递和共享的基础 2 4 应用系统多应用系统多 已建成一定数量的空间基础信息并开发出一 些应用系统 如已有古城区 园区 新区的大部 分数字化地形图 一些政府机关和企事业单位已 经开发建设了一批信息系统 如园区测绘中心 自来水公司 公安局 供电局等等 一些智能小 区已经建成 数字化工程试点 数字观前已经启 动 18 无论是城区 工业园区还是苏州新区 大部分政 府 企业 金融 教育部门都对数字苏州有迫切的需 求 希望这一目标早日实现 3 3 数字苏州工程的实现策略数字苏州工程的实现策略 目前 建造数字城市的技术已经基本成熟 4 而苏州市也已经具备了启动数字苏州工程的基本 条件 数字苏州建设应该是一个战略目标 数字 苏州工程是逐步实施的 有一个发展的过程 从 这个意义上讲 数字苏州早启动比晚启动好 早 规划比晚规划好 关键是要抓住主要环节 搞好 调查研究 吸取经验教训 作好整体规划 目前国内一些已建成的数字化系统在城市建 设和管理中发挥了重要作用 但仍然存在一些问 题 由于对系统总体设计考虑欠周 走过一些 弯路 浪费了人力和财力 一些城市和企事业单位对数字化工程 地 理信息系统等概念理解片面 盲目追求 有一哄 而起 各行其道的倾向 注重软件和硬件设备 忽视基础数据的采 集 整理及其综合应用 没有统一的数据规范和标准 信息及系统 的集成度和移植性差 对硬件工程实行监理制度 对同样耗费大 量人力物力的软件工程则忽视了监理 难以保证 数据和系统的质量 系统建成 但少人使用 投入大而经济效 益不明显 数字苏州是一个复杂的系统工程 需要花费 大量的人力物力 涉及大量跨学科技术 应该按 照系统工程的方法 吸取国内外已有的数字化系 统建设的经验 制订尽量完整周详的总体设计和 系统集成方案 针对以上问题