我国现代化测绘基准的发展战略

1、中国现代测绘基准发展战略内容1国际大地测量趋势1.1卫星定位技术的新进展831.2地球重力场的进展902中国测绘基准现状2.1天文大地网的布设和平面基准97的建立2.2空间大地测量的发展1012.3地球重力场的进展1062.4高度系统109的开发3我国测绘标准存在的问题3.1平面基准110中存在的问题3.2高程基准112存在的问题3.3重力基准113存在的问题4.构建现代测绘基准的实施策略4.1建立中国现代测绘基准的目标1144.2中国平面基准和坐标系实施策略1154.3中国高程基准和精密水准网117的实施策略4.4中国重力基准和国家大地水准面精化实施策略1184.5 119省测绘基准实施策略

2、参考文献121测绘基准是“数字中国”地理空间基本框架的重要组成部分。它是各种测量工作的起始数据和起始面，是确定地理空间信息的几何形式和时空分布的基础，是在数学空间中表达地理要素在现实世界中的空间位置的参考基准，从而保证地理空间信息在时间域和空间域的完整性。根据中华人民共和国测绘法第二章“测绘基准和测绘系统”的规定，国家建立或者采用全国统一的大地基准、高程基准、重力基准.“。大地(平面)基准主要包括国家坐标系和坐标系；高程基准主要包括国家高程系统和国家高程控制网(精密水准网)；重力基准主要包括国家重力系统、国家重力基准网和国家大地水准面。测绘标准为国民经济建设、国防建设和社会可持续发展提供了不可

3、或缺的重要测绘保障。当前，为了适应建设信息化社会和“数字中国”的需要，着手建立中国现代测绘标准更为迫切。本文将阐述与测绘标准相关的国际大地测量的发展趋势、我国测绘标准的现状和存在的问题，最后探讨国家、省(直辖市)和省辖市建设现代测绘标准的三级实施策略。1国际大地测量趋势1.1卫星定位技术的新进展1 . 1 . 1 ITRF框架的持续更新和发展国际地球参考框架(ITRF)是由国际地球自转局(IERS)建立的，目的是根据某些要求在地面观测站进行空间大地测量。根据商定的地球参考系的定义，采用一套国际推荐的模型和常数系统来处理观测数据，并计算每个观测站在某一时期的站坐标和速度场。由此建立的协议地球参考

4、框架是协议地球参考系统的具体实现。从1988年IERS建立ITRF88到今年3月最新的ITRF2000建立，有10个ITRF结果，形成一个连续的ITRF序列。ITRF的建立是以空间大地测量技术的观测结果为基础的，这些技术包括甚长基线干涉测量法、空间激光测距法、LLR法、全球定位系统和DORIS法。在早期，只有甚低频干扰、单反和LLR观测可用。自1991年成立以来，全球定位系统的观测结果已经推出。由于世界上LLR观测站很少，而且这项技术对ITRF的建立也没有什么贡献，因此从1994年开始将不再使用LLR的观测数据。随着DORIS观测精度的提高，自1996年以来增加了DORIS观测数据。全球IER

5、S站的数量也在增加。当ITRF88成立时，世界上只有96个站，但到目前为止有300多个站。然而，其分布仍需进一步改善(南北半球分布不均匀，主要板块分布不均匀，其他板块边缘分布不均匀)。根据IUGG IUGG1991和IERS IERS1996的决议，建议地球参考系的原点是“包括海洋和大气在内的地球质量中心”。1994年以前，单反和LLR主要用来确定ITRF的起源。自1994年以来，激光测距和全球定位系统主要用于联合确定其来源。当使用这些技术来确定站坐标时，日历或确定的卫星轨道都以地球的质心为参考，因此由此建立的坐标原点应该是地球的质心。然而，由于观测误差和数据处理中各种误差源的影响，实际建立的

6、每个ITRF原点不能严格地位于地球的质心。因此，在ITRF之间进行比较和转换时，应该包括坐标原点的转换参数。根据定义，ITRF尺度是引力相对论意义上的局部地心框架的尺度。实际上，它是由每个分析中心采用的时间系统、光速、地球引力常数GM和卫星动力学模型中的相对论修正决定的。自1995年以来，ITRF比例尺一直是由几个合格的甚低频干扰、单反和全球定位系统台站分辨率比例尺的加权平均值确定的。因为每个分析中心在建立自己的ITRF时给出了地球定向参数的相应EOP序列。不同的ITRF有不同的EOP序列。因此，它们的方向也是不同的，它们之间的差异可以通过坐标系中的三个旋转参数来统一。为了保持ITRF的稳定，

7、需要计算参考坐标系中每个观测站的位移速度，并建立相应的速度场。ITRF的早期速度场是由AM1-2根据热点资料和AM0-2板块绝对运动模型估算的，该模型是在没有全球旋转约束的情况下由岩石圈导出的。ITRF91和ITRF92的速度场采用由测量速度和NNR-努维尔1模型估计值的联合调整获得的估计值，该估计值来自没有全球旋转约束和热点数据的岩石圈。ITRF93的速度场与ITRF91和ITRF92大致相同，只是所采用的板块运动模型是修正的NNR-努维尔1A模型。ITRF94的速度场使用受NNR-努维尔1A模型约束的测站速度。自1996年以来，ITRF的速度场不再依赖于任何现有的板块运动模型，而是实际测量

8、的。与过去相比，它的准确性和可靠性显著提高3。表1 IERS实施的国际陆地参考系ITRF序列的演变观察技术参考世速度场板块运动模型车站数字ITRF88LLR甚长基线干涉测量88.0AM0-2 AM1-2AM0-2 AM1-296ITRF89LLR甚长基线干涉测量88.0AM0-2 AM1-2AM0-2 AM1-2105ITRF90LLR甚长基线干涉测量88.0AM0-2 AM1-2AM0-2 AM1-2124ITRF91LLR全球定位系统88.0AM0-2 NNR-努维尔1一些测量AM0-2 NNR-努维尔1130ITRF92LLR全球定位系统88.0AM0-2 NNR-努维尔1衡量过的AM0

9、-2 NNR-努维尔1152ITRF93LLR全球定位系统93.0AM0-2 NNR-努维尔1A衡量过的NNR-努维尔1A157ITRF94甚高分辨率成像全球定位系统93.0已测量(NNR-努维尔1A约束)NNR-努维尔1AITRF96甚高分辨率成像系统97.0衡量过的214ITRF97甚高分辨率成像系统97.0衡量过的290ITRF2000甚高分辨率成像系统97.0衡量过的3251.1.2国际全球定位系统服务的新发展(IGS)IGS由国际大地测量协会(IAG)于1993年成立，并自1994年1月1日起开始工作。从1999年1月1日起，IGS的名称从“国际地球动力学全球定位系统服务”改为“国际

10、全球定位系统服务”，这表明IGS服务的领域不仅仅限于大地测量学和地球动力学。IGS还是天文和地球物理数据分析服务协会(FAGS)的成员，该协会在其业务中与国际地球自转服务(IERS)保持密切合作。到2000年，IGS有249个永久性全球定位系统跟踪站，但分布不够均匀，需要进一步优化，特别是为了增加非洲、亚洲和海洋区域的跟踪站数量。IGS有三个全球数据中心：位于法国马里兰州的美国航天局戈达德空间中心、位于巴黎的国家地理研究所和位于美国加利福尼亚州圣地亚哥的海洋学研究所，此外还有许多区域性数据中心。全球数据中心每天收集、归档和分类数据，并在互联网上向用户提供IGS全球全球定位系统跟踪网络的观测数据

11、和各分析中心生产的IGS产品。IGS有七个分析中心：一个在瑞士伯尔尼大学；加拿大渥太华的一个加拿大自然资源中心；两个在德国：位于泰特的欧空局、达姆斯和GFZ；在波茨坦。三个在美国：位于加利福尼亚州的喷气推进实验室(JPL)，位于马里兰州的国家海洋与大气管理局(诺阿)，以及位于加利福尼亚州圣地亚哥的海洋研究所。分析中心接收并处理来自一个或多个数据中心的全球定位系统观测数据，以生产每日IGS产品。这些结果被提供给全球数据中心、国际地球自转服务(IERS)和其他团体。IGS还有七个工作组，它们是：(1)参考框架加密小组，其主要任务是维护和扩大由均匀分布在世界各地的数百至数千个全球定位系统跟踪站的位置

12、和速度确定的参考框架；(2)精确时间和时间转移小组，由IGS和BIPM共同设立的工作组；(3)地球低轨道方案工作组，为卫星重力测量和卫星气象学等科学应用卫星提供接近实时的全球定位系统精确轨道、时钟误差和完整性信息；(4)国际GLONASS导航服务工作组，将俄罗斯GLONASS数据整合到IGS，完成轨道确定和站位计算，并将结果提供给GLONASS用户；(5)对流层工作组：利用地面全球定位系统监测全球和区域水和气体分布，进行全球气象研究和预测；(6)电离层工作组，利用色谱技术和模型监测全球电离层电子浓度和离子流分布，提供电离层产生的群时延，并开发电离层梯度图；(7)海平面监测工作组通过在验潮站进行

13、全球定位系统观测来监测海平面变化，并校准卫星测高仪，如T/P和JASON。表2 2000年各种IGS产品的及时性和准确性产品名称产品类型产品的及时性准确星历表预报紧的最后的实时17小时后10天后20厘米10厘米5厘米星形时钟预报紧的最后的实时17小时后10天后30 ns0.5 ns0.3 ns跟踪站坐标和速度每周综合解决方案2-4周后3-5毫米3毫米/年极点位置(Xp Yp)紧的最后的17小时后10天后0.2米()0.1米()极速()紧的最后的17小时后10天后0.4米()s/d0.2米()秒/天UT1-世界协调时紧的最后的17小时后10-12天后100秒50年代一天的长度紧的最后的1-2天后

14、10-12天后60 s /d30 s /d对流层天顶路径延迟最后的4周内4毫米电离层电子总含量梯度最后的4周内总电子含量的2个单位IGS由16名成员组成的管理委员会及其执行机构中央局管理。前者讨论并通过关于IGS的决议，制定政策并监督IGS机构及其职能。后者根据前者的决议和政策全面管理IGS。IGS产品主要包括：(1)高精度全球定位系统卫星星历；(2)地球定向参数；(3)IGS跟踪站的坐标和速度；(4)每个IGS跟踪站的每日或每小时相位和伪距观测；(5)全球定位系统卫星和跟踪站时钟差信息；(6)电离层信息；(7)对流层信息。IGS产品分为三类：最终产品、快速产品和预测产品。每一类产品的及时性和

15、准确性是不同的。参见下表2。这些结果的精度足以满足以下地学研究：(1)实现ITRF的改良；(2)监测固体地球的变形；(3)监测地球自转；(4)监测水圈(海平面、冰层等)的各种变化。)；(5)科学卫星的轨道确定；(6)电离层监测；(7)气象研究，最终将用于天气预报3。1.1.3卫星定位系统的更新和发展(1)1)全球定位系统本身的更新为了充分利用全球定位系统的商业价值，主导全球导航定位市场，美国近年来对全球定位系统本身进行了一系列更新。首先，从2000年5月2日起，美国停止实施“卫星定位”政策，从而将全球定位系统的实时定位精度从100米提高到20 30米。计划在2003年之前将C/A码(目前只有P

16、码)加载到全球定位系统卫星发射的L2频率上。在2005年之前，第三个频率1176.45兆赫将被添加到新的全球定位系统工作卫星二号楼。它将增加带宽，减少噪音和多径干扰。电离层效应的影响大大减弱，有利于相位观测中整周模糊度的准确快速计算，提高了动静态定位精度。从1997年开始，发射了一种新型工作卫星二号座，以进一步增强全球定位系统卫星的自身功能。根据目前的数据，第二区块R卫星具有以下特点：它可以测量全球定位系统卫星之间的距离；能够独立更新和完善在轨全球定位系统卫星的广播星历表和时钟A系数；能够在全球定位系统卫星之间传送在轨数据；在没有地面监控系统干预的情况下，系统可以自主运行180天进行导航和定位服务，第180天用户测距精度仍可达到7.4m。随后发射的下一代卫星F座II具有更强的卫星信号功率和更好的抗干扰能力，不仅增加了发射的第三频率，而且功能更多8。除了继承全球定位系统更新计划之外，最近公布的全球定位系统第三阶段计划的重点是放弃现有的24颗中高轨道卫星的星座方案，采用一个由33颗HEO地球同步轨道卫星组成的全新星座(HEO是一个高椭圆倾角轨道，地球同步轨道是赤道上方的一颗地球同步卫星)。卫星上将使用一个新的20纳秒精密原子钟来取代目前的80纳秒原子钟。为了提高空间信号的完整性，要求在60秒内(目前需要30分钟以上)发出机载