中國大地測量的發(fā)展趨勢(shì)與研究

1、中國大地測量的發(fā)展趨勢(shì)與研究 摘要：通過對(duì)于中國目前的測量方法及測量工具的研究，總結(jié)測量辦法及相關(guān)研究，闡述了中國大地測量的發(fā)展趨勢(shì)及趨勢(shì)要點(diǎn)，并對(duì)其中的趨勢(shì)特點(diǎn)進(jìn)行了細(xì)節(jié)論述。 關(guān)鍵詞：大地測量；發(fā)展趨勢(shì)；特點(diǎn) 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 c

2、hinese geodetic points, and the trend of the characteristics described detail. key words: geodetic survey; development trends; characteristics of the. 中圖分類號(hào)：p124+.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)：2095-2104(2013) 1中國測量事業(yè)的歷史及發(fā)展 在中國，有史實(shí)考證的測量活動(dòng)記錄最早起源于商代，待秦王朝滅六國后統(tǒng)一了度量衡，開始了國內(nèi)最為早期的以中華大地為采點(diǎn)取樣目標(biāo)的全國性質(zhì)的測量活動(dòng)。隨著年代的日益變化，參與活動(dòng)的工匠采用的測量

3、方法逐步呈現(xiàn)著效率提高，區(qū)域統(tǒng)一，精度提高等方面的特點(diǎn)。而隨著中國在上世紀(jì)八十年代初與世界接軌以來，日新月益的測量界的科技產(chǎn)品都應(yīng)用于國內(nèi)的實(shí)地測量及放樣工作，使得目前的測量及放樣工作出現(xiàn)了零錯(cuò)誤、低誤差、高精度的特點(diǎn)，因?yàn)樾l(wèi)星航拍影像及高精度的全球gps定位系統(tǒng)已經(jīng)把傳統(tǒng)中以經(jīng)驗(yàn)為核心的測量工作，轉(zhuǎn)變?yōu)橐圆僮鞑襟E標(biāo)準(zhǔn)化為實(shí)現(xiàn)辦法的計(jì)算機(jī)解決方案之中。 2關(guān)于中國未來測量事業(yè)的發(fā)展方向存在著以下幾點(diǎn)方向： 1.1精度提高： 由毫米數(shù)量級(jí)誤差，發(fā)展向微米及更精確的數(shù)量級(jí)。 1.2維度提高： 由傳統(tǒng)的大地測量，到城鄉(xiāng)統(tǒng)籌的三維空間及容積測量。由靜止的大地結(jié)構(gòu)到結(jié)合時(shí)間維度的地殼運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的深層次測量

4、。 1.3方式轉(zhuǎn)變： 由傳統(tǒng)的技術(shù)員為實(shí)現(xiàn)主體，以機(jī)械及光學(xué)儀器作為測量工具的社會(huì)活動(dòng)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐杂?jì)算機(jī)及衛(wèi)星gps控制系統(tǒng)為主體，以人類或高精度運(yùn)動(dòng)機(jī)械實(shí)現(xiàn)手段的采點(diǎn)及放樣活動(dòng)。 3精度提高： 重所周知，在任何以大地測量及放樣為目的社會(huì)活動(dòng)中，都存在著測量精度的要求。過低的精度，在引用了幾次參考點(diǎn)的情況下，往往容易發(fā)生差錯(cuò)。而過高的精度會(huì)導(dǎo)致難以想象的測量成本，同時(shí)也會(huì)消耗掉大量的時(shí)間。兩者都會(huì)導(dǎo)致測量活動(dòng)效率低下的結(jié)果。 因此，精度應(yīng)該以什么作為基準(zhǔn)，從社會(huì)層面上來解釋，測量國標(biāo)精度是國家目前對(duì)于各方面考慮而制定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。而從技術(shù)層面導(dǎo)致的直接原因就是社會(huì)必要?jiǎng)趧?dòng)時(shí)間，也就是目前測量工具及

5、測量辦法所產(chǎn)生的社會(huì)平均測量效率決定的。 隨著測量辦法的不斷改善，測量工具的不斷更新，更高的精度要求，科技化、數(shù)位化的測量標(biāo)準(zhǔn)將成為中國未來的發(fā)展趨勢(shì)。 4維度提高： 4.1時(shí)間維度 愛因斯坦在狹義相對(duì)論中曾這樣描述，當(dāng)一個(gè)物體以某個(gè)趨勢(shì)的發(fā)展方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，那么在一段時(shí)間以后，這個(gè)物體就存在于以這個(gè)物體的當(dāng)前位置為起點(diǎn)，形成各種方向所產(chǎn)生的極限時(shí)空之中，這就是著名的時(shí)間光錐模型。 在中國范圍內(nèi)的大地測量活動(dòng)中，傳統(tǒng)的測量人員采取對(duì)于山巖及馬路進(jìn)行國標(biāo)及衛(wèi)星標(biāo)點(diǎn)，并將這些點(diǎn)樁作為參考點(diǎn)，并以參考點(diǎn)進(jìn)行地面建筑地基范圍的規(guī)劃放樣活動(dòng)。但這些點(diǎn)樁在時(shí)間維度里卻存在的精度誤差的蝴蝶效應(yīng)。隨著山體滑坡、

6、地殼運(yùn)動(dòng)、路基沉降、植被根結(jié)等原因，原有的基準(zhǔn)體系隨著時(shí)間維度的發(fā)展逐漸得土崩瓦解。目前采用的辦法是采取年復(fù)一年得全面修測。于是包括土管、規(guī)劃、市政等各個(gè)職能部門都在不停得組織人力物力去參與修測活動(dòng)，每年產(chǎn)生了大量重復(fù)測量的任務(wù)，從中衍生出了幾十套城市坐標(biāo)系統(tǒng)。 而如果我們將國標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行向衛(wèi)星反饋的信號(hào)標(biāo)記，我們就能時(shí)時(shí)更新原有的測量體系，不僅可以避免大規(guī)模的再次測量，也可以了解地殼運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，利用測量的時(shí)間維度技術(shù)預(yù)報(bào)及防治地質(zhì)災(zāi)害。每年只要檢查參考點(diǎn)是否有持續(xù)的信號(hào)反饋，就能判斷是否需要增補(bǔ)物理設(shè)備定位。通過檢查定位點(diǎn)儀器，而不是再次投入人力測量，將能產(chǎn)生更精確的效果。 4.2空間維度 傳統(tǒng)的

7、測量把大地測量作為基礎(chǔ)，在地面建筑建設(shè)完成以后并未體現(xiàn)建筑的總高度及容積情況，而衛(wèi)星地圖及大地等高線地圖也僅僅描述了地面建筑的占地情況及地面海拔。這對(duì)于以物理數(shù)據(jù)采集為主的測量來說，數(shù)據(jù)資料是不完整的。 當(dāng)我們實(shí)現(xiàn)把建筑外部及內(nèi)部結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)合并以后，我們將能夠統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展規(guī)劃，人居環(huán)境比例，因?yàn)榇藭r(shí)我們已建有的一個(gè)完整的虛擬城市，這個(gè)城市總會(huì)在規(guī)劃備案的地方得到修改，因而會(huì)提前于顯示城市而存在。當(dāng)我們將對(duì)立著的規(guī)劃與測量實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的時(shí)候，城市的空間維度就已經(jīng)數(shù)據(jù)化了。這種由規(guī)劃部門向測量部門進(jìn)行的數(shù)據(jù)添加，可以由測量的結(jié)果作為二次確認(rèn)，這可以在城鄉(xiāng)改造經(jīng)費(fèi)計(jì)算、建筑等不動(dòng)產(chǎn)估價(jià)、火災(zāi)救援等方面起到

8、幾級(jí)的作用。 5方式轉(zhuǎn)變 傳統(tǒng)的大地測量是指將地面點(diǎn)沿法線方向投影于地球橢球面上，用投影點(diǎn)的方法在橢球面中的大地緯度和大地經(jīng)度表示為該點(diǎn)所處的水平位置，用將地面點(diǎn)至投影點(diǎn)的法線距離長度表示該點(diǎn)的所處的大地高程。這點(diǎn)的幾何位置也可以用一個(gè)以地球質(zhì)心為原點(diǎn)的空間直角坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)來表示。 傳統(tǒng)測量由于其主要測量技術(shù)手段（測角和測邊）和方法本身的局限性，測量精度已近極限，測量范圍也難于達(dá)到占地球面積70%的海洋和陸地自然條件惡劣的地區(qū)（高原、沙漠和原始森林等）。1957年第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功后，利用人造衛(wèi)星作為工具來進(jìn)行大地測量成為主要的測量手段，從此發(fā)展到現(xiàn)代的大地測量技術(shù)。其標(biāo)志是產(chǎn)生

9、衛(wèi)星大地測量，突破了納米級(jí)測量精度，從區(qū)域性相對(duì)大地測量發(fā)展到全球的大地測量，從測量靜態(tài)地球發(fā)展到可測量地球的動(dòng)力學(xué)效應(yīng)。 在1966年，w.m.考拉在美國發(fā)表了衛(wèi)星大地測量理論這篇著作，從而為衛(wèi)星大地測量明確了手段及發(fā)展方向。在同時(shí)，衛(wèi)星跟蹤觀測技術(shù)，也得到了飛速的發(fā)展，從傳統(tǒng)的照相系統(tǒng)觀測地球表面變化發(fā)展到以衛(wèi)星時(shí)時(shí)定位觀測衛(wèi)星為實(shí)施方式，進(jìn)行測距與衛(wèi)星的多普勒觀測。在20世紀(jì)70年代，美國建立了全球首個(gè)以衛(wèi)星為核心觀測工具的多普勒導(dǎo)航定位系統(tǒng)，并根據(jù)精密測定衛(wèi)星軌道根數(shù)的方式，能夠?qū)y定任一地面點(diǎn)的精度控制在一米的范圍之內(nèi)；在上世紀(jì)90年代，美國發(fā)展了新一代的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，即著名的全

10、球定位系統(tǒng)（gps），通過其廉價(jià)、方便、全天候的優(yōu)勢(shì)，把gps系統(tǒng)迅速向全球普及，目前已成為大地測量定位的常規(guī)技術(shù)。 中國自從上世紀(jì)80年代以后就將衛(wèi)星照片影像技術(shù)應(yīng)用到了大地測量之中，但實(shí)際的測量方法一直是把衛(wèi)星航拍照片作為參考，利用大量人力操作所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行勘測運(yùn)算，從而產(chǎn)生了以各個(gè)省份為單位的測量地理圖紙。直至本世紀(jì)初，中國國內(nèi)的測量活動(dòng)很少有以gps定位作為權(quán)威數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)測量分析圖。但隨著谷歌等物理地圖的出現(xiàn)，以及國內(nèi)自主開發(fā)的北斗定位系統(tǒng)的問世，中國已經(jīng)逐漸與世界接軌，在精度并苛求的領(lǐng)域范圍內(nèi)，應(yīng)用了衛(wèi)星定位大地測量并開始嘗試時(shí)間維度的觀測。 在未來十年內(nèi)，以gps、北斗等衛(wèi)星定位系統(tǒng)為支撐的精密測量儀器將能夠廣范應(yīng)用于大地測量、建筑規(guī)劃放樣等領(lǐng)域。中國國內(nèi)的測量活動(dòng)將以衛(wèi)星數(shù)據(jù)為依據(jù)，以規(guī)范化使用儀器作為執(zhí)行辦法的運(yùn)行模式。而在不久的將來，以衛(wèi)星時(shí)時(shí)采樣為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)采集方式，以云端計(jì)算機(jī)處理成圖的文件處理方式，將極大得提高細(xì)節(jié)化動(dòng)態(tài)測量的效率。 6總結(jié) 中國大地測量事業(yè)以向世界先進(jìn)科技接軌作為發(fā)展模式，在方式上全面采取衛(wèi)星定位系統(tǒng)及高精度衛(wèi)星動(dòng)態(tài)定位的測量模式，從而產(chǎn)生了在測量精度方面的飛速提升，