大地测量技术

浅谈大地测量技术

摘要：在现代生活中，无论是在建设方面还是管理方面，都会用到测量技术，随着社会经济的发展，技术难度会越来越大，而测量技术也会相应的随着提高。人们的生活水平也会随着测量技术的发展的得到改善。随着空间及卫星定位技术的迅猛增长，大地测量技术尤其是空间大地测量技术也得到了相应的发展。

关键词：测量技术空间大地测量技术

大地测量学与测量工程这一国家重点学科源于一级学科“测绘科学技术”下的两个二级学科大地测量学和工程测量学。大地测量学具有测绘学科的基础学科性质，工程测量学是测绘学科在国民经济和国防建设中的直接应用。大地测量学与工程学科就是这两个二级学科的基础理论和实际应用的相互结合与交融。

中国的测绘学科，包括大地测量与测量工程学科的发展源远流长。早在1941年我国中科院首批学部委员（院士）夏坚白先生就发表文章论述测量事业对于国防、土地整理和税收、交通、教育和文化等等的关系，他特别强调测量事业的发展与学术研究应有密切联系，呼吁在抗战胜利后，如果要复兴并建设新中国，抵御外来的侵略，则大家必须联合起来踏上边陲的长途，遍走高山峻岭，万里沙漠，一点一滴将我国的大好河山详尽地正确的测绘出来。同年，他发表了《天文，重力和大三角测量关系》的论文，以极其简练的语言论述了大地测量学科的主要内涵。他写到，地球的形状和大小，它的质量分布，以及大三角测量等，是大地测量学科研究对象的重

要部分，一切测量的实际计算都需要这种理论做依据。这个问题的解决，是靠天文测量、重力测量和三角测量的合作。从此，中国的大地测量学与测量工程学科就围绕这篇论文所阐述的研究方向在发展。叶雪安教授对大比例尺地图投影和大地测量主题计算有精湛的研究，其中包括多种大地测量参考系统的转换和高斯投影等问题的研究。

传统大地测量与测量工程学科的内容概括地说，是测定地面点位置、地球重力场和海底表面，期工程技术任务主要是建立全球或区域的高精度测量控制网，为测绘全国或区域范围各种比例尺的国家基本地形图及工程建设服务。但由于其定位的平均极限精度一般不足以分辨地球的动态变化，因此其观测成果具有静态性、相对性和局限性，这也就限制了大地测量与测量工程学科深入地球科学和工程科学去扩展其科学和工程应用目标的能力。自从二十世纪五十年代开始，由于现代科学技术成就的不断发展，从根本上突破了传统大地测量与工程测量的时空局限性。现代大地测量与工程测量的观测技术已经能够跨越时空和恶劣的自然环境的限制，成为一种能持续稳定工作，以高灵敏感度感测地球动力过程而引起的地表形态变化信号的精密技术系统，具有检测瞬时地学事件和解决众多与时间相依的科学工程问题能力。

现代大地测量学的特征：

1）从多维式大地测量发展到整体三维大地测量。传统大地测量技术主要是采用光学仪器为基础，进行地面的距离、角度高度和重

力等方面的多种测量，而现在可以采用空间大地测量直接测定相对于地球质心的三维绝对位置；

2）从静态大地测量发展到动态大地测量。传统的大地测量只能测出静态刚性地球假设下的地面点坐标和地球重力值，而现代的大地测量技术可以测到非刚性（弹性、流变性等）地球表面点以及重力场元素随时间的变化；

3）从在空间几何描述地球发展到物理—几何空间描述地球。传统的大地测量技术任务是测定地球椭球的几何参数和地球椭球在

地球体内的定位，而这些只是在几何空间中描述地球，但现代大地测量技术是在物理—几何空间中描绘地球的参数的；

4）从局部参考坐标系中的地区性（相对）大地测量发展到统一地心坐标系中的全球性（绝对）大地测量。传统的大地测量受仪器的限制，而现代大地测量从由于空间尺度的扩大，可以建立全球统一的地心坐标系，并且将全球各个局部大地参考系纳入到这个全球统一的参考系中，测定地面点在其中的绝对坐标；

5）地球表面的大地测量到发展到地球内部物质结构的大地测量反演。传统的大地测量只限于在地球表面进行位置和地球外部重力场的测定，而现代大地测量中以空间大地测量为标志的大地变形测量技术不论在测量的空间尺度上还是精度水平都已经有能力监测

地球动力学过程产生的运动状态和物理场的微变化。

随着空间及卫星定位技术的迅猛增长，空间大地测量技术获得了广泛的应用，如甚长基线干涉测量（vlbi）技术、激光测月（llr）

技术、卫星激光测距（slr）技术、卫星雷达测高技术、多普勒定轨和无线电定位系统（boris）、精密测距及其变率测量系统（prare）以及合成孔径雷达干涉测量（insar），gps等空间定位测量技术极大的提高了定位能力和对地观测手段，也极大地拓展了定位测量的研究和应用领域。它们为国民经济建设和社会的发展、国家的安全以及地球科学和空间科学的研究提供了重要的信息和技术支持。

其中合成孔径雷达干涉测量（insar）技术，是通过装有两个侧视天线或采用重复轨道法，对同一地区采用干涉法记录相位和图像的回波信号，通过一系列的而必要的后处理，可获得地面三维几何和物理特征的合成孔径雷达。这种技术是新出现的卫星大地测量技术，在地学中有多方面的应用，如建立数字高程模型、监测地面形变、监测冰川与河流的运动等。采用d-insar技术其形变监测精度可达㎝级甚至是㎜级，因此被广泛应用于地震监测、冰川研究、火山研究以及地面沉降监测等。随着时代的发展，这种技术将会得到更加广泛的应用。

我国大地测量的战略目标是为我国地球科学和社会发展提供完善和深层大地测量支持的，建立以空间大地测量为主体的现代大地测量完整体系，满足地球科学，空间技术和社会经济发展的要求也是我国大地测量发展的战略目标之一。其中gps卫星定位系统技术的发展最为主要。gps动态定位日益受到重视，全动态实时定位应用日益广泛。

在交通运输中，主要用于建立各种道路工程控制网及测定航测

外控点等。随着高速公路的迅速发展，对勘测技术的要求也越来越高，目前我国已采用gps技术建立线路首级高精度控制网。差分动态gps在道路勘测方面主要用于数字地面模型的数据采集，控制点的加密，中线放样，纵断面测量和无需外控点的机载gps航测等方面。国家测绘局、总参测绘局和交通部共同利用动态分差gps技术对我国160多万千米的各等级公路进行了高精度数据的采集和数据库建设。

近年来我国大地测量工作取得了重要进展，采用新一代大地坐标系已经成为刻不容缓的工作，在技术条件成熟的今天，采用新的坐标系仍然要解决大量测绘产品的坐标转换问题。在今后如何维护国家的大地坐标系，使大地参考框架得到及时有效地加密以及更新，这些都需要测绘工作者的不懈努力。在大地测量手段日益丰富和不断增强的形势下，大地测量与地学的其他学科进行交叉和融合，将会更好地推动地球科学的发展。而在今后的多种卫星导航定位系统共存的情况下，将会推动更多行业的发展，这也将成为大地水准的进一步精化提供了更加高效的手段。

参考文献 [1] 宁津生，许厚泽等，大地测量学自然科学学科发展战略调研报告，科学出版社,1994

[2] 胡明成，鲁福，现代大地测量学[m].北京，测绘出版社，1993

[3] 陈俊勇，现代大地测量在大地基准、卫星重力以及相关研究领域的进展[j]