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当前测绘发展的若干动态. 朱建军 中南大学 2006 年 11 月. 报告内容. “ 十一五 ” 期间国家测绘局的五个重大项目 大地测量基准与 GGOS 大地水准面精化 连续运行的 GPS 基站（ CORS ）. 测绘发展大背景 国家建设的需要 国家管理的需要 军事发展的需要 社会需求. “ 十一五 ” 期间国家测绘局的五个重大项目. 西部１ : ５万地形图空白区测图工程 高分辨率立体测绘卫星 现代测绘基准体系建设 海岛（礁）测绘工程 全国１ :5 万数据库更新. （一）西部 1 ： 5 万地形图空白区测图工程.
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当前测绘发展的若干动态 朱建军 中南大学 2006年11月
报告内容 • “十一五”期间国家测绘局的五个重大项目 • 大地测量基准与GGOS • 大地水准面精化 • 连续运行的GPS基站（CORS）
测绘发展大背景 • 国家建设的需要 • 国家管理的需要 • 军事发展的需要 • 社会需求
“十一五”期间国家测绘局的五个重大项目 • 西部１:５万地形图空白区测图工程 • 高分辨率立体测绘卫星 • 现代测绘基准体系建设 • 海岛（礁）测绘工程 • 全国１:5万数据库更新
（一）西部1：5万地形图空白区测图工程 • 在我国西部南疆沙漠、青藏高原和横断山脉地区，由于气候、环境、交通等条件和以往测绘技术装备水平的限制，至今尚有200万平方公里的国土没有1:5万地形图。该空白区范围涉及新疆、西藏、青海、甘肃、四川、云南等六省区，占我国陆地国土面积的21%，1:5万地形图图幅数5032幅。
工作计划 • 我国西部1：5万地形图空白区测图工程项目执行时间为5年，即2006年开始至2010年完成。中国测绘科学研究院为项目负责单位,陕西、四川、黑龙江、海南测绘局及云南、甘肃、青海、新疆、西藏五省（区）测绘局为参加单位。截至2005年已完成项目的相关准备工作。
2006年全面启动，完成项目的总体设计和踏勘，开展青藏铁路沿线、三江源地区的测图工作。2006年全面启动，完成项目的总体设计和踏勘，开展青藏铁路沿线、三江源地区的测图工作。 • 2007年全面完成青藏铁路沿线、三江源地区测图任务，开展南水北调西线、塔里木河流域、青藏高原东部、塔里木东部的测图工作。 • 2008年全面完成南水北调西线测图任务，开始横断山脉地区、塔里木西部、青藏高原西部、阿尔泰和喀喇昆仑山地区的测图工作。
2009年全面完成塔里木河流域、青藏高原东部、塔里木东部的测图任务。2009年全面完成塔里木河流域、青藏高原东部、塔里木东部的测图任务。 • 2010年全面完成塔里木西部、青藏高原西部、阿尔泰、喀喇昆仑山和横断山脉地区的测图任务。
西部测图工程中新技术的应用 • 2006年启动的西部测图工程，将采用航天遥感、数字航空摄影、航空航天合成孔径雷达、卫星导航定位、地理信息系统、无控制点或稀少控制点测绘等现代地理空间信息技术的集成手段。
主要关键技术 • 1、多源遥感数据获取技术。全面考察测区自然地理条件和各种可能获取的影像数据，根据每一局部地理单元的地理特征和应用目标确定影像获取技术方案。 • 2、西部困难地区的测图控制难点技术。针对常规测图控制技术难以实施的困难，综合发挥卫星遥感、导航定位等技术的特点，建立适用于西部特殊条件下的测图控制技术。
4、合成孔径雷达影像测图技术。采用机载和星载合成孔径雷达遥感影像，建立SAR和InSAR地形测量质量控制、高分辨率机载SAR影像处理、星载SAR影像立体、干涉测量技术。
（二）高分辨率立体测绘卫星 • 高分辨率立体测图卫星（资源３号）工程，主要任务是发射和应用我国自主的高分辨率立体测图卫星，提升地理信息快速获取与更新能力。
（二）高分辨率立体测绘卫星 • 继1986年以来，法国先后发射了斯波特(SPOT)—１、2、3、4对地观测卫星。斯波特—1、2、3采用832km高度的太阳同步轨道，轨道重复周期为26天。卫星上装有两台高分辨率可见光相机(HRV)，可获取10m分辨率的全遥感图像以及20m分辨率的三谱段遥感图像。这些相机有侧视观测能力，可横向摆动27°，卫星还能进行立体观测。
（二）高分辨率立体测绘卫星 • 斯波特—4卫星遥感器增加了新的中红外谱段，可用于估测植物水分，增强对植物的分类识别能力，并有助于冰雪探测。该卫星还装载了一个植被仪，可连续监测植被情况。斯波特—5是新一代遥感卫星，其分辨率更高。
（二）高分辨率立体测绘卫星 • 除此之外，美国、加拿大等国家也都有自己的高分辨率立体测绘卫星，作为世界上的一个大国，也必须要发展自己的高分辨率立体测绘卫星，这样才能不受制于人。由此，国家将此列为“十一五”之中。
（二）高分辨率立体测绘卫星 • 发展目标： 航空航天遥感数据获取能力和应用技术水平明显提高，基本建立起多种分辨率、多种传感器的对地观测应用技术体系，实现高分辨率立体测图卫星技术的实用化，基本保障地理信息的快速获取和更新。
（二）高分辨率立体测绘卫星 重点内容包括： 研究确定测绘卫星的技术指标，开展立体测图影像仿真及技术指标演示验证，研制卫星影像的高精度纠正与区域网平差模型；研究测绘卫星数据接收与预处理技术，开发测绘卫星数据处理体系；开展地面检校场技术研究，建立
（二）高分辨率立体测绘卫星 • 高分辨率卫星地面检校场；开发测绘卫星影像应用和分发服务平台，建立测绘卫星地面应用系统，逐步形成我国自主的航天遥感测绘技术和应用体系。
（三）现代测绘基准体系建设 • 国家现代测绘基准体系基础设施建设工程，主要任务是建设我国新一代测绘基准体系的基础设施。 • 提供动态的、实时的、全天候的高精度定位服务
（三）现代测绘基准体系建设 • 达到的目标： 测绘基准体系的现代化水平和综合服务能力明显提高，现代测绘基准体系建设力争达到世界先进水平，建立起全国统一的亚厘米级精度三维地心动态大地定位基准框架；
（三）现代测绘基准体系建设 • 重点内容包括： 研究多种卫星定位系统定位、定轨关键技术，研制开发面向多种卫星定位系统的地心坐标框架数据处理软件和卫星精密定轨软件系统，建立卫星定位综合服务体系；研制基于地理信息系统的大地控制网布网设计和管理的软件；
（三）现代测绘基准体系建设 • 研制我国新一代高分辨率似大地水准面数值模型和全球重力场模型；建立国家测绘基准体系质量分析与评价系统。
（四）海岛（礁）测绘工程 • 我国海岛（礁）测绘工程，主要任务是实施海岛（礁）测图，建设海岛（礁）基础地理信息数据库 • 维护我国海洋权益，促进我国海洋经济发展
（四）海岛（礁）测绘工程 • 为实施我国海岸带和海岛（礁）测绘工程，研究解决我国海岸带和海岛（礁）测绘的重大关键技术问题。重点内容包括：研究陆海统一的岛礁大地控制网建立技术，岛礁定位与高程测定技术，海岛地形图测绘技术等；研制开发海岛（礁）测绘硬软件技术平台和船载
（四）海岛（礁）测绘工程 • 主动式定位系统；研究海岸带潮位变化及其表达，海岸带多源数据融合、数字高程模型测制、数字正射影像生成技术，海岸带地形图地物要素提取技术以及浅海地区水深测量技术。
（五）全国１:5万数据库更新 • 1：50000数据库是我国目前覆盖全国的比例尺最大、数据量最大、内容最丰富、精度最高的基础地理信息数据库，内容包括高程、影像、地形、地名、土地覆盖、栅格地图、元数据等7个子库。其中，地形数据库包含水系、居民地、交通、境界等自然和人文信息要素，包括30多万公里国省道、130多万公里县乡道路的信息；
（五）全国１:5万数据库更新 • 土地覆盖数据库包含耕地、林地、草地、水体、居民地与工矿用地、未利用地等信息要素；地名数据库包括村级以上居民地和自然要素地名共529万条；影像数据库包括覆盖我国所有大中城市和经济发达地区1米分辨率影像。
（五）全国１:5万数据库更新 • １∶５万基础地理信息数据库更新工程，主要任务是全面更新１∶５万基础地理信息数据库 • 提高数据的现势性，满足经济社会发展的需要
（五）全国１:5万数据库更新 • 1：50000数据库是我国最基本的基础地理信息数据集，也是应用领域最广泛、使用频率最高的空间地理信息平台，是数字中国地理空间框架的重要组成部分，对推进国家信息化建设进程有非常重要的作用。 • 这项工程计划用五年时间，采用具有自主知识产权的新技术，
（五）全国１:5万数据库更新 • 采取“上下联动、共建共享”的组织方式，组织全国测绘系统的力量，共同完成1.9万多幅地形图数据的更新，更新后的数据将与西部测图工程取得的成果一起，形成全国1：50000基础地理信息的全面覆盖与更新，将建立1：50000数据库的实时、动态更新机制。
经典大地测量基准 • 不同国家和地区大地坐标基准定义不同，不同坐标系统下坐标(包括平面和高程坐标)基准的不统一，地图拼接和使用非常不便。 • 区域性的坐标基准已不能够满足全球性的定位、导航，以及地壳形变监测等应用和研究的需要 • 经典大地坐标系统的精度一般只能达到10-5 —10-6量级，对于现代的高精度测量，已不能起到“控制” 和“基准”的作用 • 人为和自然环境的破坏，大地坐标系统赖以维持的各等级三角点和水准点标志损坏严重
现代大地测量基准 • 现代大地测量基准的特点 • 空间技术的广泛应用 • 连续运行参考站建设已经成为主要的测绘基准基础设施 • 大地水准面逐渐成为更加实用的高程基准 • 测绘基准服务加强 • 尤其是全球卫星导航定位系统（GNSS）的引入，世界各国在地心坐标参考框架建设方面取得了令人瞩目的成就 • 美国：CORS系统 • 日本：GEONET • 欧洲：EUREF
2005 IAG科学大会 2005年8月澳大利亚Cairns国际大地测量协会（IAG）科学大会上，全球大地测量观测系统(GGOS: Global Geodetic Observing System)作为这次科学大会一个重要议题成为一个热点问题，也成为未来大地测量学科进展的一个风向标
GGOS计划的提出 • 随着卫星技术不断发展，大地测量观测数据获取、数据处理呈全球化趋势 • IAG服务中心在过去一般都基于单一的观测手段 • 2002-2003年间，“新IAG机构组成筹备委员会”对IAG机构组成和各种服务中心进行了全面的评估和分析，提出了成立一个新机构的设想 • 2003年7月第23届IUGG大会上提出了一个重要的IAG工程，即全球大地测量观测系统（GGOS）
GGOS的任务 • 大地测量内部的整合 • 大地测量数据的收集、存档并确保其可用性 • 确保大地测量三个领域（几何和运动学，地球方位和自转，以及地球重力场）的稳健性（robustness） • 大地测量产品的精度、分辨率和一致性 • 促进IAG相近服务机构的合作 • 大地测量对其他科学和公众的服务
大地测量产品的局限性 • 大地测量的三个领域提供的产品在稳健性有一定的差距 • 主要是由于所使用模型不一致 • 参数的精度和时间分辨率也存在类似问题 • 例如目前在几何参数方面达到了10-9的精度（地球表面坐标），但重力参数（大地水准面，重力异常等）则远低于这个水平。 • 在大地测量服务机构里，忽略了全球统一的高程参考系统（全球垂直基准，global vertical datum）；垂直形变模型（构造、均衡、载荷等）；随时间变化的海平面模型（由卫星测高获得），以及地面重力资料的可用性
GGOS的目标 • 维持具有时序特征的几何和重力参考框架的稳定性 • 确保大地测量标准在各地球科学领域应用一致性 • 为满足现代精密观测的要求，改善大地测量模型 • 考虑在所有领域几何和重力产品的一致性 • GGOS与联合国相应办公机构建立合作，例如综合全球观测战略计划（Integrated Global Observing Strategy，IGOS）
GGOS系列产品 • 原始数据（获取） • 大地测量三个支柱学科 • 大地测量观测数据的融合 • 模型和解释
几何测量 GPS, 卫星测高 遥感、水准、海平面INSAR 参考系统 VLBI, SLR, LLR, GPS, DORIS 地球自传 VLBI, SLR, LLR, GPS, DORIS 传统天文测量 地球重力场 轨道分析 卫星重力梯度测量 空载、船载重力测量 绝对重力测量 重力场确定 GGOS 三大支柱 • 几何测量和地球形变 • 地球方位、旋转及其变化 • 地球重力场及其时变特征
岩石圈 Plate Tectonics, Subduc-tion,Convection,Earth‘s Core 地球表面运动的参考站/点 Coordinates, Velocities 大气层 Wind, Pressure Distribution 地球自传变化 Polar Motion, UT1 水圈 Ocean Currents, Ground Water 大地测量参数/基准参数 地球物理过程 低温圈层 Melting of Pole Caps, Glaciers 时变重力场 Potential Coefficients 生物圈 Change in Vegetation 大地测量参数与地球物理解释
小结： 国际GNSS服务中心（International GNSS Service，即IGS，以前被称作国际GPS服务中心）是全球地心参考框架维护的机构，同时也是一个服务中心，到目前为止，在全球建立了超过300个全球GPS跟踪站网
IGS各数据分析中心同时计算卫星轨道和时钟误差，并计算地球旋转参数（ERP）。IGS的成功运行，促使IAG建立了其他服务机构IGS各数据分析中心同时计算卫星轨道和时钟误差，并计算地球旋转参数（ERP）。IGS的成功运行，促使IAG建立了其他服务机构 • 国际VLBI服务中心（IVS） • 国际激光测距服务中心（ILRS） • 国际DORIS服务中心（IDS） • 这些服务中心通过地面跟踪站网提供连续观测数据。除用于确定测站位移，固体地球形变，地球质心变化，和地球旋转参数等地心参考框架参数，同时也为地球科学研究提供了非常有用的资料 • GGOS在此背景下应运而生
似大地水准精化的相关技术问题 1.参考基准 2.区域大地水准面精度与GPS水准网点的测量 3.区域大地水准面的精化应重点考虑的因素 4.区域大地水准面的精化项目概况
