試析大地測量學(xué)的進(jìn)展和展望

陳銀福

(重慶市勘測院，重慶市 400020)

隨著我國大地測量學(xué)的發(fā)展逐漸的加快，其進(jìn)行研究的對象也逐漸開始變化，有傳統(tǒng)的靜態(tài)研究到現(xiàn)在動態(tài)研究;傳統(tǒng)的大地學(xué)研究的范圍只是陸地的表面，現(xiàn)在已經(jīng)對其進(jìn)行深化，對海洋以及地球的內(nèi)部信息與狀況進(jìn)行研究;大地測量學(xué)對信息與數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取的方式也得到一定程度的改變，有傳統(tǒng)的地面獲取，到現(xiàn)在的空間技術(shù)獲取。同時由于現(xiàn)代空間技術(shù)與信息技術(shù)的發(fā)展逐漸的加快，這也就在一定的程度上促進(jìn)了大地測量學(xué)的發(fā)展。

1 衛(wèi)星定位技術(shù)的應(yīng)用

1.1 IGS服務(wù)

IGS服務(wù)是由1994年提出，并投入使用的，其簡單的說是以時間為單位所提供的IGS產(chǎn)品，這其中有IGS分析中心的數(shù)據(jù)處理成果。隨著時代的發(fā)展與進(jìn)步，在產(chǎn)品的提供時間與數(shù)量上都有一定程度上的改進(jìn)，產(chǎn)品提供的時間也逐漸的縮短，由原來的一個月逐漸縮短到了11天，快速產(chǎn)品的提供時間也縮短到了24h。IGS的鐘差、EOP產(chǎn)品以及綜合的軌道都逐漸的區(qū)域精確化，精度水平都在逐漸的增加。在1997年開始，IGS預(yù)測軌道的精度更是精確，由于GPS廣播星歷。

1.2 GPS綜合服務(wù)系統(tǒng)發(fā)展

在世界的GPS地基運(yùn)行站得基礎(chǔ)上逐漸的組成了IGS，這是GPS可以連續(xù)運(yùn)行站與綜合服務(wù)系統(tǒng)的范例。其向世界各地的用戶提供相應(yīng)的GPS信息與服務(wù)，例如常見的有GPS精密星歷、預(yù)報星歷、運(yùn)動速率、IGS站坐標(biāo)等等。在對大地進(jìn)行測量以及對地球動力學(xué)的方面對科學(xué)項目進(jìn)行支持，如氣象、精密時間傳遞、地球自身的變化等等。在美國開始建立相應(yīng)的GPS連續(xù)運(yùn)行參考站，其主要是由美國的大地測量局進(jìn)行負(fù)責(zé)，這一系統(tǒng)出現(xiàn)的主要作用有以下幾點:1、美國的用戶與居民通過該系統(tǒng)來加強(qiáng)水平定位以及導(dǎo)航的精確度與準(zhǔn)確性;2、提高用戶對這一系統(tǒng)的利用，以此來加強(qiáng)GIS的發(fā)展與進(jìn)步;3、對地殼的變化進(jìn)行監(jiān)督與檢測，保障及時了解地殼變化的信息;4、加強(qiáng)對遙感的應(yīng)用;5、對大氣中的水汽分布情況進(jìn)行明確化，及時對動態(tài)變化進(jìn)行了解，加強(qiáng)對天氣的預(yù)測;6對電離子層中的電子分布狀況以及濃度進(jìn)行了解與監(jiān)控。

1.3 實際應(yīng)用

迄今為止，GPS連續(xù)運(yùn)行參考站已經(jīng)有156個，美國為了加強(qiáng)GPS連續(xù)運(yùn)行參考站的實力，以月增加三個CORS站得速度來加強(qiáng)空間的覆蓋率。由于GPS連續(xù)運(yùn)行參考站的數(shù)據(jù)以及信息在進(jìn)行接收地過程當(dāng)中，用戶可以直接通過網(wǎng)絡(luò)來獲取。英國也建立相應(yīng)的連續(xù)運(yùn)行GPS參考站，其功能與以上的功能相似，但由于英國的自身狀況，所以加入了檢測功能，對英倫三島以及周圍的海上情況進(jìn)行監(jiān)控。日本共建了GPS連續(xù)運(yùn)行站近1200個，由于日本是一個多地震的國家，所以其檢測的主要功能就是對地殼的運(yùn)動進(jìn)行檢測，并在這一基礎(chǔ)上對大氣以及氣象等方面進(jìn)行監(jiān)督與檢測。

1.4 GPS在大氣檢測中的應(yīng)用

通過不斷的實踐表明，第幾站的GPS可以用作對氣象的檢測以及對大氣降水量等進(jìn)行預(yù)測。在對GPSMET項目進(jìn)行試驗的過程中，其主要是通過星載GPS采取掩星技術(shù)來對大氣進(jìn)行研究的試驗，通過試驗可以發(fā)現(xiàn)，在離地面40km的高空范圍之內(nèi)的水汽含量以及界面，是可以通過以上技術(shù)來對信息進(jìn)行收集的。通過GPS技術(shù)可以對海洋上部的水汽含量等相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，并且也加大了對氣象信息的分辨率。

1.5 GPS作為測高儀的應(yīng)用

GPS定位在使用的過程中存在多路徑效應(yīng)，這是GPS定位系統(tǒng)中的一種難以進(jìn)行解決的噪音，由于GPS定位系統(tǒng)的發(fā)展逐漸的加快，對這一問題的解決方式也在不斷的進(jìn)行探索。之前通過大氣來對GPS定位系統(tǒng)中的噪音進(jìn)行延遲，這也就促進(jìn)了GPS大氣學(xué)的發(fā)展與進(jìn)步，目前，我國正在通過GPS中的多路徑效應(yīng)來對GPS的測高技術(shù)進(jìn)行發(fā)展與完善，簡單的說就是通過空載GPS來作為測高儀來進(jìn)行測高。其主要是對海面或者是冰面上所反射的GPS信號，來確定海面或者冰面的形狀、方向以及流動速度。

1.6 GPS的更新與發(fā)展

GPS技術(shù)的現(xiàn)代化主要是由美國所提出的，在03年之前，L2的頻率上應(yīng)該注意加載C/A碼，在BLOCKⅡF類型GPS衛(wèi)星系統(tǒng)，在05年之前完成了第三頻率的加載，也就是1179MHz頻率。沒有在幾年提出將GPS徹底的現(xiàn)代化，這也就是GPS三代技術(shù)，其在2008年開始進(jìn)行試驗。歐洲使用2000年開始進(jìn)行GPS系統(tǒng)的第二階段工作，發(fā)射的衛(wèi)星導(dǎo)航被稱之為伽利略。由于CODE與IGN系統(tǒng)都參與到了國際上的GLONASS試驗當(dāng)中，通過對軌道的坐標(biāo)以及精度等進(jìn)行改善，來加強(qiáng)框架的建設(shè)，目前的衛(wèi)星定位與導(dǎo)航系統(tǒng)相對較為完善與安全，并且可以同時對GPS與GLONASS進(jìn)行接收，這也就在一定的程度上加強(qiáng)了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)對世界范圍的覆蓋率，加強(qiáng)GPS的使用效果與效率。

2 地球的重力場研究

這項研究也是由美國提出，并開始進(jìn)行的，美國在1998年公布了EGM－96的全球重力場模型，其主要是對空間技術(shù)進(jìn)行充分的利用，以此來對重力場進(jìn)行測量，了解相應(yīng)的理論知識與技術(shù)要求，也可以說空間重力測量技術(shù)的發(fā)展是大地測量學(xué)轉(zhuǎn)型的一個開始。其主要又三個方面的內(nèi)容，分別是低軌衛(wèi)星追蹤技術(shù);高軌衛(wèi)星追蹤技術(shù)以及重力測定技術(shù)。就近幾年，歐洲對這一系列的而技術(shù)進(jìn)行研究表明，主要有CHAMP、GOCE以及GRACE。CHAMP簡單地說就是地球進(jìn)行物理研究的小型衛(wèi)星，其屬于地軌衛(wèi)星，大約的高度在270—470km之間，主要是對地球的重力與磁場進(jìn)行預(yù)測。CRACE是對地球的重力場以及氣象問題進(jìn)行預(yù)測，其與CHAMP之間存在一定的重疊性，都有對重力磁場進(jìn)行預(yù)測的功能，但CRACE主要是對地球重力磁場的設(shè)施進(jìn)行測定，起可以對自身與CHAMP、GPS之間的距離進(jìn)行提供，以此來確定地球重力磁場的數(shù)據(jù)信息。這兩者都是通過SST的技術(shù)來對重力磁場進(jìn)行預(yù)算。

3 我國大地測量工作

3.1 平面基準(zhǔn)

我國建立了相對較為獨立的大地定位系統(tǒng)，以此來對我國的天文工作進(jìn)行完善，精度相對較高，并具有獨立的二維坐標(biāo)，這是在經(jīng)典大地測量技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行發(fā)展的，在世界的測量技術(shù)工作中占有領(lǐng)先的地位。

3.1.2 高程基準(zhǔn)

高程基準(zhǔn)簡單的說就是通過對符合實際狀況的海拔基準(zhǔn)進(jìn)行確立，來完成我國的二期一等水準(zhǔn)網(wǎng)工作，加強(qiáng)對其設(shè)置與計算，從根本上加強(qiáng)我國的大地測量工作。

3.1.3 重力基準(zhǔn)

在我國對不同的類型的重力儀器進(jìn)行檢測，我國有較為明確的重力基準(zhǔn)，可以將波茨坦重力的起始的誤差降到最小，并避免傳算之間存在的誤差。以此來完成對一等網(wǎng)以及基準(zhǔn)王的計算與步測。

3.1.4 空間大地網(wǎng)

①我國建立了關(guān)于國家衛(wèi)星的多普勒網(wǎng)，其共有35個網(wǎng)點，精度相對較準(zhǔn)，我國在上海與烏魯木齊有兩個VLBI站，在上海、北京、長春、武漢分別有SLR站，并逐步的完善了我國的GPS網(wǎng)。

②我國對地殼運(yùn)動進(jìn)行檢測主要是對GPS、SLR、VLBI以及經(jīng)典的大地測量技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，并建立相應(yīng)的觀測站來對我國的地殼運(yùn)動狀況進(jìn)行分析。

4 我國大地測量學(xué)的展望

隨著時代的進(jìn)步與社會的發(fā)展，大地測量學(xué)逐漸的在實踐的過程中完善與發(fā)展，加強(qiáng)了各個階段的工作，也在一定的程度上保障了我國社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。我國大地測量學(xué)的未來的發(fā)展是對國家的三位空間大地網(wǎng)進(jìn)行不斷的完善，并建立相應(yīng)的GPS綜合服務(wù)體系。同時由于我國的重力場數(shù)據(jù)與信息的獲取還存在一定的問題，這就要求在不斷的時間過程中隊這一系列的問題進(jìn)行處理，并加強(qiáng)國家復(fù)測的一等水平。

5 結(jié)束語

由于對大地測量學(xué)的研究與發(fā)展是我國經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展的重要保障，所以應(yīng)加大研究的力度，加強(qiáng)對電子技術(shù)以及空間技術(shù)的利用，使我國的大地測量學(xué)逐漸的逐漸的趨于精確化、實時化與現(xiàn)代化的發(fā)展。對我國的三維空間大地網(wǎng)進(jìn)行不斷的完善，并對我國的重力場研究進(jìn)行深入，加強(qiáng)實際勘測的精度與分辨率。是其為我國綜合實力的發(fā)展提供依據(jù)與基礎(chǔ)。

［1］陳俊勇.大地測量學(xué)的進(jìn)展和在新世紀(jì)的展望［J］.國際大地測量協(xié)會科學(xué)大會札記，2002(09).

［2］姚煥烔.我國大地測量學(xué)的發(fā)展研究綜述［J］.科技咨詢，2009(02).

［3］李建成，寧津生，姜衛(wèi)平.衛(wèi)星測高在大地測量學(xué)中的應(yīng)用及進(jìn)展［J］.測繪科學(xué)，2006(12).