基于NBCORS的宁波市现代测绘基准建设成果融合应用研究

施立群，张旭东

(宁波市测绘设计研究院，浙江宁波 315042)

1 前言

宁波市现代测绘基准建设是宁波市基础测绘“十一五”规划重点项目，起步于2007年，2009年全部建成。其总体建设的目标是:综合运用卫星导航定位、大地水准面精化、数字水准测量等现代测绘科学技术发展的新成果、新理论、新仪器;通过实施“建设宁波市连续运行卫星定位服务系统(“NBCORS”)”、“复测全市基本高程控制网”、“精化全市似大地水准面”、“联测2000国家大地坐标系统及数据处理”4个基础测绘项目;实现了宁波市平面控制网、高程控制网、空间定位网、似大地水准面及其坐标系统的一体化改造，建立了覆盖宁波全市统一的、高精度、三维、地心、动态、与国际接轨、实用的新一代宁波市现代化大地基准(包括了平面控制基准、高程控制基准、空间定位基准以及似大地水准面)。

但是，由于4个基础测绘项目的实施顺序先后不同，规模较大，造成了单一基准成果的孤立性，基准与基准之间缺乏紧密的联系，而且NBCORS系统建立的是一个动态基准框架。因此，如何将宁波市现代测绘基准中的平面、高程、似大地水准面以及CGCS2000建设成果集成一体应用，如何通过NBCORS系统有效的、自动的、便捷的将各种基准成果提供给普通用户服务，是目前我国大地测量技术应用研究的新热点。

2 现代测绘基准建设成果

宁波市现代测绘基准建设成果由空间定位网、平面控制网、高程控制网以及似大地水准面4个部分组成，从而形成了宁波市现代测绘基准体系的平面和高程基准，在建立平面基准的同时，获取了宁波市的CGCS2000坐标成果，在应用高程基准的同时，确定了宁波市似大地水准面。

图1 宁波市现代测绘基准建设成果结构图

宁波市空间定位网是通过NBCORS项目的实施，通过建立宁波市连续运行卫星定位参考站网(NBCORS框架网)，进行中国区域分布的具有精确CGCS2000坐标的 IGS站的联测，从而获取了CGCS2000成果，并建立了宁波市动态CORS基准框架。项目于2007年～2009年完成。

宁波市平面控制网是基于NBCORS框架网，通过联测宁波市域分布的具有宁波市独立坐标、1954年北京坐标、1980西安坐标的平面控制点，从而获取了各种坐标系下的精确成果，并由此建立了包含CGCS2000在内的各种坐标系间的相互转换关系;项目于2009年实施完成。

宁波市高程控制网是通过宁波市基本高程控制网的三期复测，联测国家一等水准点，获取并更新了宁波市市区分布的二、三等水准点的高程成果，从而建立了宁波市1985国家高程基准;项目于2007年实施完成。

宁波市似大地水准面是通过构建宁波市的高程异常控制网，通过一体化建立高程异常点的GPS控制网和高程控制网，综合运用GPS、水准、重力和DTM等数据，采用严密的顾及地球曲率的陆海统一算法，并利用第二类Helmert凝集法，从而确定了宁波市高精度的似大地水准面;项目的实施分为两个步骤，其一是2007年规划区的似大地水准面精化，其二是2010年的全市似大地水准面精化。

综上可知，在项目实施的顺序上、成果使用的期限上以及成果覆盖的范围上，宁波市现代测绘基准建设成果之间的关联并不是十分紧密，而成果的孤立性也使得其难以推广应用，同时考虑到宁波市CGCS2000成果的启用，必须统一到2010年刚刚确立的CGCS2000省CORS框架中。因此，基于 NBCORS系统，将各种成果整体的融合应用则是我们考虑的重点和难点。

3 成果融合建设思路

基于上述的分析，宁波市现代测绘基准建设成果的融合应用其总体思路设计如下:

首先，以浙江省连续运行卫星定位综合服务系统(ZJCORS)为基础，将NBCORS纳入全省的ZJCORS框架网中，由浙江省组织实施，联测2000国家GPS大地控制网中的GNSS连续运行参考站和国家GPS A、B级点，使用ZJCORS参考站连续运行的GNSS测量数据，精确解算并确定浙江省 GNSS连续运行参考站的CGCS2000坐标，从而也精确获取并建立NBCORS的CGCS2000坐标框架基准成果。

其次，基于NBCORS的CGCS2000坐标框架，组织实施宁波市似大地水准面精化项目，通过建立高程异常控制网——即一体化同步建立基于NBCORS框架网的全市基本平面控制网(GPS C级网)以及全市基本高程控制网(二等水准网)，从而建立覆盖全市的平面和高程基准，再通过综合运用GPS、重力、水准和DTM等数据，由此确定宁波市似大地水准面。

这一步不仅将宁波市的基本平面控制网和似大地水准面成果统一归属到基于NBCORS建立的CGCS2000大地坐标框架，而且保障了NBCORS与国家和ZJCORS的CGCS2000大地坐标框架的统一。同时，同步有效地将CGCS2000成果和高程成果联合应用建立了基于NBCORS的似大地水准面高程基准。

其三，基于全市基本控制网(GPS C级网)，建立CGCS2000大地坐标系、宁波市独立坐标系、1954年北京坐标系以及1980西安坐标系之间的精确的平面坐标转换关系。

其四、基于NBCORS系统，集成各坐标系间的平面坐标转换和似大地水准面模型的高程转换成果，建立宁波市三维坐标转换系统，可以实时、自动、动态的提供网络RTK定位及其成果转换应用技术，其成功的融合应用，显示了宁波市现代测绘基准成果的服务保障能力。

图2 宁波市现代测绘基准建设成果融合应用总体建设思路

4 成果融合应用研究

4.1 提供在线控制测量成果查询

首先，宁波市近几年研制了控制测量成果系统，但为了方便用户的使用，能够及时获取和查询相关的宁波市现代测绘基准建设成果的最新信息，避免使用破坏的、废弃的、错误的控制点成果。特别是对于成果更新后没有及时获知的、发生沉降和位移点位的最新监测成果不清楚的、控制点位的成果等级升级或降低后不了解的，对于用户的使用有着非常大的经济和质量影响。

为此，向用户提供宁波市控制基准建设的最新成果信息，无疑是十分必要的。研制在线控制测量成果的查询则很好满足了用户的需求，这也是现代测绘基准建设成果的融合应用技术实现之一。

4.2 在线三维坐标转换系统的研制

由于新建并逐步启用了宁波市的2000国家大地坐标系成果、同时更新了宁波市的1954年北京坐标系和1980西安坐标系成果。因此，本应用研究重建了宁波市的各种坐标系统之间的转换关系。如图3所示，在目前宁波市现存的4种坐标系之间存在6种不同的坐标转换关系。

图3 宁波市空间坐标系转换关系图

同时，为了方便用户的使用，基于NBCORS的本应用研究还研制了在线三维坐标转换软件，这是一个以软件为主、技术支持为辅的综合服务系统，基于宁波市现代测绘基准建设成果建立的平面坐标转换和似大地水准面正常高转换，实现了平面和高程一体化的在线三维坐标转换。在该系统软件中加密封装CGCS2000坐标系向宁波市独立坐标系的转换，并加载了全市似大地水准面精化模型，可以自动的、实时地一体化转换平面和高程坐标。

在线三维坐标转换系统可以设置作业转换区域范围，坐标转换的精度以及类型，满足用户各方面的转换需求。

4.3 测绘行政实时监控应用

测绘行政实时监控系统的应用研究是基于NBCORS提出的。刚开始，我们基于NBCORS开发了综合管理信息系统，目的在于有效地实时记录用户的流动站位置信息，为用户提供网络RTK技术保障，也便于管理用户和实施收费，更重要的为用户提供在线三维坐标转换，并加盖NBCORS服务中心的有效电子印章。但同时根据系统的特有记录实时位置信息功能，对该信息进行坐标转换、统计和入库，可以实现统计和查询用户一段时间内的作业范围或测绘轨迹，从而根据该统计可以辅助测绘行政管理者判断用户的合法测绘范围，特别是一些涉密和违法测绘区域，达到测绘行政实时监控的目的。

而且，我们在每年注册用户时，同时添加用户仪器的有效检校时间，在用户使用的仪器超过检校有效期后，自动通知用户去进行仪器检校，并停止该用户仪器的账户使用，直至重新提交仪器检校证明才开放账户使用，满足了测绘行政管理中对仪器使用的质量管理要求。

4.4 基于NBCORS的其他应用研究

显然，NBCORS系统建设，重在应用，NBCORS提供综合性的应用服务，把现代测绘基准建设的GPS、高程、似大地水准面、坐标转换等一系列成果进行融合，通过向用户提供网络RTK技术、在线三维坐标转换系统、在线控制测量成果查询等应用服务，极大地发挥了NBCORS应有的作用，提高了现代测绘基准建设成果的服务保障能力。

目前，我们已经基于NBCORS系统延续开发了许多系统，包括在线三维坐标系统、NBCORS服务网站、NBCORS综合管理信息系统等，NBCORS系统可以满足城市规划、地籍管理、城乡建设、环境监测、灾害监测、安全监测、交通控制等不同行业、不同用户对精密定位、快速和实时定位、导航、气象服务、防灾减震等方面的应用需要。

5 结语

随着现代大地测量技术的相互融合，现代测绘基准的发展趋势是几何量与物理量能通过不同模型有机地结合起来，而不是目前的分离、分类、孤立的描述。宁波市现代测绘基准建设成果，正是在NBCORS系统建立的基础上，全面融合GPS、水准、重力、DTM、坐标系等丰富的测绘资料，在向实现真正意义上全市统一、高精度、地心、动态、几何——物理一体化现代测绘基准的建设道路上迈进。特别是基于NBCORS系统建立的三维坐标转换，集平面和高程一体化的网络RTK定位技术，测绘行政实时监控管理、在线控制测量成果查询服务等，体现了宁波市现代测绘基准建设成果综合应用服务的快速保障能力。

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