现代测绘基准体系标准化建设探讨

赵 鑫，段怡红，吕玉霞，尹伟言

（1.国家测绘地理信息局测绘标准化研究所，陕西 西安 710054；2.国家测绘地理信息局第一大地测量队，陕西 西安 710054）

国家测绘基准体系是国民经济建设、国防建设和社会发展的重要基础。历时4 a的国家现代测绘基准体系基础设施建设一期工程已顺利完成，GNSS国家连续运行基准站（GNSS CORS）网新建了150个基准站，改造了60个基准站；搭建了31条国家数据中心与省级数据中心互联互通的骨干数据传输专线；完成了国家GNSS大地控制网2 500点的新建和属性测定，国家高程控制网12.2万km一等水准路线、5 个深层基岩点的选埋和属性测定以及27 400个水准点上加密重力测定；完成了国家重力基准点100 点 次绝对重力观测的外业生产工作[1]。标准化建设在现代测绘基准体系建设中起着至关重要的作用，完整、统一、适用的标准为现代测绘基准体系建设中的数据获取、处理、管理和服务，成果质量要求、检查验收和评定等方面提供标准支撑，为现代测绘基准体系建设工作提供依据与保障。本文主要介绍了国内外现代测绘基准体系标准化现状，分析了现代测绘基准体系在标准化建设方面存在的问题与不足，并提出了相应建议。

1 国内外现代测绘基准与标准化建设概况

1.1 国外现代测绘基准建设概况

为了适应全球化、信息化的新要求，满足本国经济社会发展需要，世界各国纷纷建立了适应新技术发展的测绘基准体系。在大地基准建设方面，建立了地心、三维坐标系统以取代传统的参心、二维坐标系统；坐标框架将通过更多的卫星定位连续运行基准站和卫星大地控制网来维持，同时CORS网将提供实时、高精度的位置服务，并建立与国际坐标参考框架的联系，以适应全球化的需要。在高程基准建设方面，更加注重加快本国大地水准面精化工作，以提高大地水准面的分辨率和精度，逐步取代传统的全国性高等级水准测量工作。在重力基准建设方面，扩大地面绝对重力点数量，注重加快发展航空重力和卫星重力，丰富不同尺度的重力数据。

美国在本土建立了CORS，由美国大地测量局（NGS）负责，除NGS的GPS跟踪站外，还包括美国海岸警备队的差分网、美国联邦航空局的WAAS网、美国工程兵团的跟踪站。美国CORS系统包括国家大地测量CORS网、合作CORS网、地区部门级CORS网。美国推出了重力大地水准面模型G99SSS和混合大地水准面模型GEOID99，GEOlD99与GPS/水准的RMSE为±4.6 cm[2]。

日本对大地基准和坐标框架建设非常重视，从2000年4月开始，新的大地基准JGD2000正式取代具有百年历史的东京大地基准。JGD2000通过日本GPS网同IGS站联测与其数据联合处理，将国际地球参考框架ITRF引入日本。维持JGD2000的大地坐标框架由日本GPS地球观测网络，64 000个一等、二等、三等经典大地点以及20 000个大地水准点（正高系统）组成。2000年，基于重力和GPS水准数据，日本推算了新的大地水准面GE2000，它和JGD2000一起被认为是日本空间数据基础设施建设极为重要的进步。

德国己建立全国范围内的GNSS连续运行基准站网SAPOS。目前，SAPOS系统建有270个永久GNSS基准站，站间距为25～60 km，基本覆盖德国全境，从而构成德国国家动态大地基准框架。随着欧洲GALILEO导航系统的建设，GALILEO和GPS系统的组合将进一步提高卫星导航的性能，从而进一步提高SAPOS系统的服务性能。推出的欧洲重力大地水准面模型EGG97在除去中长波误差后，独立控制点的残差在±0.02 m量级[3]。

俄罗斯在1996年以前已建成20个空间大地网站，136个多普勒大地网站，64 000个天文大地点，300 000个三、四等补充网点，由此组成了国家大地网；2000年又新建了14个GPS永久性基准站。1995～1996 年俄罗斯进行了联合平差，平差后分别建立了大地坐标参考系SK95和地心坐标系PZ90，并求出了二者的转换参数。最近俄罗斯建立的GLONASS导航系统也在进行补星，新研制的导航卫星延长了使用寿命，几年后GLONASS导航系统将会提供更可靠的服务。精确的似大地水准面利用GPS/GLONASS水准和重力资料来解决。

1.2 我国现代测绘基准建设概况

我国的大地基准由CORS和卫星大地控制网建立和维持，获得高精度、动态三维、稳定、连续的观测数据，提供实时定位和导航信息，以满足国家对坐标系统和定位的需求。随着我国自主研制的北斗卫星导航系统的快速推进和发展，逐渐对原有的基准站进行整合，并升级改造北斗系统，建成全国范围的基准站网，可在全国范围内提供亚m级的实时动态定位导航服务，在经济发达的省市提供实时cm级高精度位置服务和后处理mm级高精度位置服务。

我国的高程基准由388条水准路线和27 400个水准点组成，通过与卫星大地控制网的结合，实现对大范围高程变化的监测。精密大地水准面数字模型的发展，推动了传统地面标识高程基准向数字高程基准的转变。目前全国范围的精度达到±10.9 cm，西藏地区的精度显著提高[4]。

现代测绘基准建设中大力推进国家重力基准点建设，补充和完善了国家重力基准。在已有绝对重力点分布的基础上，选择50个新建的CORS站并置重力基准点，形成分布合理、利于长期保存的国家绝对重力基准的基础设施。

建设了国家测绘基准管理服务系统和测绘基准数据中心，具备了先进的测绘基准数据管理与处理功能，形成了每天约600个CORS站，超过10 000点卫星大地控制网的数据处理分析能力，提升了现代测绘基准成果的服务能力。

1.3 国内外现代测绘基准标准发展概况

本文搜集到的国外现代测绘基准建设相关标准见表1，我国现代测绘基准建设相关标准见表2。

表1 国外相关标准清单

由表1可知，搜集到的国外有关现代测绘基准建设方面的标准并不多，也无较强联系，不构成体系，唯有新西兰的标准较为完整；由表2可知，我国在现代测绘基准建设方面，尤其是大地基准方面的标准较全面，包括基础类、获取与处理类、运行与服务类以及检验与测试类。

表2 我国相关标准清单

2 我国现代测绘基准标准化建设问题与不足

标准贯穿于现代测绘基准建设的始终，目前现代测绘基准一期工程已完成，梳理已有标准，结合现代测绘基准体系建设的技术要求，并考虑当前新技术、新仪器、新方法的发展发现，现代测绘基准标准化建设存在一些问题和不足，主要体现在：

1）缺乏GNSS CORS相关标准。当前，我国迎来了大规模GNSS CORS建设的热潮，各行业、各部门的CORS网建设和应用蓬勃开展，助推我国经济社会的快速发展，这也是现代测绘基准建设的重要任务之一。但这些CORS网均为各部门、各地方独立建设，缺乏统筹考虑与整体规划，没有统一的标准指导，造成CORS网间无法互联、互通、互操作，不能实现跨行业、跨地区的数据共享，重复建设又导致资源浪费，不利于高精度位置服务的推广[5-6]；且各CORS网提供的高精度位置数据无法统一管理，数据使用缺乏有效监管，给国家带来潜在的安全隐患。

2）现行的标准更新滞后。随着新技术、新仪器、新方法的发展，我国现行的测绘基准体系相关标准滞后于现代测绘基准体系建设的技术要求。例如，在大地基准方面，随着GNSS及其应用的迅猛发展，卫星导航定位呈现多系统并存态势，现行的数据获取与处理、接收机检定等方面的标准仅适用于单一卫星导航系统，不能满足多个卫星导航系统的需求；在重力基准方面，由于现代测绘技术的发展，各种新型高精度重力仪器的广泛使用，使得国家重力控制网的布设要求、测量技术和手段都发生了一定变化，现行的重力测量方面的标准已不能满足新技术和新型仪器的需求。因此，需要修订不适用的标准，保证现代测绘基准体系建设的科学性和先进性。

3）急需统一的现代测绘基准服务标准。当前我国正处于全面建设小康社会的关键时期，推进城镇化发展、新农村建设、一带一路等国家战略的实施，南水北调、西电东送、西气东输等重大工程建设，加快国民经济和社会信息化进程，有效应对各类自然灾害、妥善处置突发公共事件等都迫切需要现代化测绘基准服务；然而，现代化测绘基准服务也需要在规范化、标准化的基础上实施。现代测绘基准一期工程已完成，如何提供权威、动态、规范、统一的应用服务，充分发挥现代测绘基准的作用，是目前亟待解决的一个问题。

3 我国现代测绘基准标准化建设建议

1）制定GNSS CORS相关的标准。在现代测绘基准建设过程中，GNSS CORS建设是一项重要的任务，也是当前测绘地理信息发展的一个热点。CORS系统的建设和应用涉及众多领域，关系到经济和社会的可持续发展，而各部门、各行业信息资源条件和工作基础存在较大差异，发展极不平衡，需要国家宏观指导与协调，真正实现CORS系统的统一、互联、互通。因此，在CORS建设、应用、服务、管理等方面急需制定出相应的标准和规范，以支持CORS系统的健康运行，一方面满足不同行业、不同区域的发展需求；另一方面满足长远发展、信息互联互通、服务多功能、技术可持续性等需求[7]。

2）及时更新现代测绘基准建设中不适用的标准。技术理论的不断更新，现代测绘新方法的不断涌现，仪器设备制造工艺水平的不断提高都极大地改变了传统的测绘形式。基于传统测绘生产制定的相关标准和规范显得不合时宜，已无法满足现代测绘地理信息发展的需求。测绘标准体系需不断更新和完善，只有实时更新和修订不适用的标准，才能满足现代测绘基准建设的需求，促进我国测绘地理信息事业的发展。

3）加大应用服务标准化推广。现代测绘基准一期已建成，支撑了我国的战略发展和大型工程建设，但在应用服务方面还需不断深化和推广。现有的测绘基准服务标准存在一定的局限和不足， 无法有效推广已建成的现代测绘基准，急需提供权威、动态、规范、统一的应用服务标准，使得现代测绘基准能更好地服务人民，服务国家。

[1] 张鹏,武军郦,孙占义.国家测绘基准体系基础设施建设[J].测绘通报,2015(10):9-11

[2] Continuously Operating Reference Station (CORS) [EB/OL].(2016-11-21)[2016-12-14]. http://www.ngs.noaa.gov/CORS

[3] 李川章,向才炳,边少峰.国外连续运行参考站系统发展与启示[J].舰船电子工程,2012,32(9):4-7

[4] 李建成.我国数字高程基准研究最新进展[C].中国地球科学联合学术年会论文集.北京:中国地图出版社,2014:1 716-1 717

[5] 刘经南,刘晖,邹蓉,等.建立全国CORS更新国家地心动态参考框架的几点思考[J].武汉大学学报(信息科学版),2009,34(11):1 261-1 265

[6] 陈俊勇,党亚民.全球导航卫星系统的进展及建设CORS的思考[J].地理空间信息,2009,7(3):1-4

[7] 赵鑫,张坤,邓国庆,等.全球导航卫星系统连续运行基准站标准化建设探讨[J].测绘标准化,2016,32(1):1-4