福建省大地测量学科发展研究报告

福建省测绘学会



福建省大地测量学科发展研究报告

福建省测绘学会

介绍福建省大地测量学科发展的现状，分析了福建省大地测量学科发展存在的问题，进一步分析了我省大地测量发展的趋势,从连续运行卫星定位服务系统、20000坐标系、似大地水准面精化等方面提出了今后发展的方向。

福建省 大地测量 发展现状 发展趋势

0 引言

大地测量学是地学领域中的基础性学科，是为人类的活动提供地球空间信息的学科。随着社会经济的迅速发展，人口持续增长，人类可利用的地球空间受到日益严峻的约束，获取地球空间信息，合理利用空间资源，已成为现代社会经济发展战略的重要环节。大地测量学在20世纪特别是近几十年来随着计算机技术和空间技术的进步而得到了飞跃发展。大地测量学的对象已逐渐由静止的转为动态的；其学科范围已由陆地表面扩展到海洋，由地球表面延伸到地球内部；大地测量的信息获取手段已由地面技术发展到空间技术；其数据处理已由后处理发展到准实时和实时处理；其工作距离已由数十公里发展到几千公里，定位精度由米级提高到厘米级和毫米级；大地测量学由单一学科发展到与其它测绘学科或和其它地学学科相互渗透的综合性学科，成为推动地球科学发展的前沿学科之一。由此，大地测量学在资源和环境的利用、保护、管理以及防灾减灾和提供地球空间信息或地理信息基础框架等方面的应用得到不断的扩展。

1 学科定义及主要任务

大地测量学（Geodesy）是在一定的时间—空间参考系统中，测量和描绘地球及其它行星体的一门学科。大地测量学是地球科学中的一个分支，而且是发展最活跃、最具有重要地位的一个分支。它的最基本的任务是测量和描述地球并监测其变化，为人类活动提供关于地球等行星体的空间信息。因此，从本质上讲，它是一门地球信息学科，既是基础学科，又是应用学科。

从广义上说，现代大地测量的基本任务是：①建立和维持高精度的惯性和地固参考系，建立和维持地区性和全球的三维大地网，包括海底大地网，以一定的时间尺度长期监测这些网随时间的变化，为大地测量定位和研究地球动力学现象提供一个高精度的地球参考框架和地面基准点网；②监测和解释各种地球动力学现象；③测定地球形状和地球外部重力场精细结构及其随时间的变化，对观测结果进行地球物理学解释。

具体到我省，大地测量的主要任务有：①坐标系统的建立、维护和更新；②卫星定位的发展应用；③重力基准的建立、维护和更新；④似大地水准面精化的发展应用。

空间大地测量是实现大地测量学科各类目标最基本、最适用的技术手段，是大地测量学科向地球科学深层次扩展的主通道和主推力，决定着学科的发展方向和科学地位。近年空间大地测量发展的特点是：①GPS技术已迅速普及，正在成为大地测量的主要常规技术；②技术模式多样化，包括空基系统、陆基系统和卫星跟踪系统等，正在逐步形成一个全功能的配套系统，这一配套空间大地测量系统将具有感测重力场不同波段信息、卫星轨道测定、地面点定位、全球地形测高等整体功能；③向降低用户人工干预程度，作业自动化方向发展；④追求更高的精度、分辨率和可靠性，继续系统的更新换代过程；⑤实施一系列国际空间大地测量计划，以支持精化全球参考框架和研究地球动力学问题。

2 福建省大地测量学科发展现状

建国以来，我省的大地测量工作取得了巨大的成绩，其发展水平和国内相当。经过我省测量工作者的多年努力，已经建立起遍布全省的大地基准、高程基准、重力基准，为海西建设发挥了重要的作用。

2.1 常规大地测量

常规大地测量主要是指建国后，国家组织测量的天文大地控制网和各等级的三角点。

我省的天文大地控制网1954年～1955年施测，测定了８个一等天文点，９个二等天文点和５个四等天文点。此外，福建省地震综合队于1973年在东山县测定了４个一等天文点。这些天文点的坐标成果为：1954年北京坐标系，高斯投影六度分带；1956年黄海高程系。

国家三角测量按控制次序和施测精度分为一、二、三、四等。

福建省的一等三角测量，有浦城－永安、瑞安－浦城、瑞安－福清、永安－瑞金、永安－福清、潮州－瑞金、永安－厦门、福清－厦门、厦门－潮安等9个纵横锁段，互相交叉构成三个锁环。由总参测绘局大地测量队于1955年～1957年间施测完成，现在福建省内有一等三角点约152点。

二等三角网是在一等三角锁控制下布设的，福建省的二等三角网由总参测绘局和总参测绘学院于1956年～1959年完成，福建省内有二等三角点（含三角锁）约892点。

三、四等三角网是二等三角网的进一步加密。建国初期，福建省大面积的三等三角测量是由总参测绘局和总参测绘学院于1957年～1959年施测的。1958年，建筑工程部勘察设计院在福州市制定了城Ⅱ、城Ⅲ三角网。其后福建省各个经济建设部门，先后在各测区进行了大量的三、四等三角测量，省内的主要施测单位有：福建省测绘局、福建省建筑设计院、福建省水利电力设计院、福建省121煤田地勘队等多个单位。福建省内有三等三角点约954个，四等三角点约651个。此外，福州军区于上世纪60～70年代期间还在全省范围内布设有大量的四等三角点。

可以说，各等级天文点和三角点的点位基本覆盖全省，为我省经济建设作出了巨大贡献。但是，受当时技术条件的限制，其精度较低，而且大多数点位位于高山上，使用非常不方便，加上多年没有维护、没有复测，单纯的三角点已经不能满足我省经济建设的需要。

2.2 空间大地测量技术的发展和应用

空间大地测量技术主要是指全球导航卫星定位（GNSS）技术。GNSS目前在世界上主要指美国的GPS系统，同时并存的还包括俄罗斯的GLONASS系统、欧洲的GALILEO系统以及中国的COMPASS北斗系统。

美国于1973年提出了GPS全球卫星导航系统，1995年该系统建成并开始投入运行，至2009年9月，美国共发射了4种GPS卫星系列。美国的GPS是GNSS中第一个投入全面工作的系统，而且是从1995年以来至今一直稳定运营的唯一系统。GPS进入正常工作之后，1996年，美国启动GPS现代化进程，大幅度提高系统的性能，作为现代化的第一步，在2000年5月1日终止了人为降低民用定位精度的可用性选择(SA)，接着在卫星载荷系统、地面运控系统等方面采取积极举措，有效提高了GPS的各项功能和性能指标，使应用范围迅速扩大，用户数量急剧增长，全球掀起了卫星导航系统建设和应用服务的浪潮。GPS测量技术以一种全新的测量方式，在大地测量方面得到广泛的应用。

全球定位系统的主要特点有：高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应用广泛等。

2.2.1定位精度高

应用实践已经证明，GPS相对定位精度在50公里以内可达10-6，100～500公里可达10-7，1000公里可达10-9。在300～1500米工程精密定位中，1小时以上观测的解其平面其平面位置误差小于1mm，与高精度电磁波测距仪测定的边长比较，其边长较差最大为0.5mm,校差中误差为0.3mm。

2.2.2观测时间短

随着GPS系统的不断完善和软件的不断更新，目前，20公里以内相对静态定位，仅需15～20分钟；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在15公里以内时，流动站观测时间只需1～2分钟，然后可随时定位，每站观测只需几秒钟。

在大地测量方面，GPS主要应用于区域大地控制网。从上世纪90年代中期开始，GPS技术已经成为建立我省大地控制网的最主要手段。

2.2.2.1 福建境内的国家A、B级GPS控制网

国家测绘局于1992年至2004年施测的国家A、B级GPS网，在福建境内有GPS A 级网点30个，B级网点25个。GPS A级网的基线相对精度达到10-8量级，GPS B级网的基线相对精度达到10-7量级。A、B级GPS点具有WGS-84大地坐标系和1980西安坐标系的成果。

2.2.2.2 福建省C级GPS控制网

2003年福建省测绘局组织实施了福建省C级GPS网的建设工作。福建省C级GPS网由475个控制点组成，提供了网点的WGS-84大地坐标系和1980西安坐标系及1954年北京坐标系坐标，同时分别确定了福建省准确、可靠的WGS-84坐标系统至1954年北京坐标系统及WGS-84坐标系统至1980西安坐标系统的坐标转换参数。GPS网的起算数据准确可靠，结果精度高，GPS C级网点水平方向的精度优于±2厘米，高程方向的精度优于±3厘米。

同时对部分GPS C级点用附合路线或支线方式进行水准联测，按照三等水准观测。三等水准测量于2002年11月~2004年10月完成。

2.2.2.3 各地市建立的GPS控制网

在福建省全省C级GPS网的基础上，全省多个地市也建立了各自的基础GPS控制网，覆盖各自区域或部分区域，为各种测量工作提供工作基准，如厦门市在上世纪90年代就建立了覆盖全市范围的C级GPS控制网；莆田市在2006年建成了由40个C级GPS控制点和160个D级GPS控制点组成基础控制网，覆盖全莆田市范围；其余的各地市如宁德市、福州市、漳州市、泉州市、三明市等也建成了覆盖全市或覆盖核心规划区的基础控制网。

2.2.2.4 各县市建立的基础控制网

在福建省全省C级网的基础上，部分经济较发达的县市也建立了各自的基础GPS控制网，覆盖各县市区域，为各种测量工作提供工作基准，如晋江市于2008年建成了由45个C级GPS控制点和150个D级GPS控制点组成基础控制网，覆盖全晋江市范围。其它如福清、永定、惠安等县也建立了各自的基础GPS控制网。

2.3 福建省连续运行卫星定位服务系统

连续运行卫星定位服务系统是利用全球导航卫星系统（GNSS）技术，在某地区、某个城市建立永久性的连续运行参考站、系统控制和数据处理中心（简称控制中心），利用计算机、数据通信和互联网技术将各参考站与系统控制和数据处理中心组成网络，共享参考站数据，利用参考站网软件进行处理，然后向各种用户自动地发布不同类型的GNSS原始数据、各种类型RTK差分改正数据等。其主要功能是向系统覆盖区域内的用户提供各种不同精度的时间和位置服务信息。它是多功能、多用途的综合服务定位网。

我国连续运行参考站建设开始于1992年，国家测绘局与美国大地测量局在武汉建立国内第一个GPS永久跟踪站，用于全球陆地参考框架定义以及GPS卫星轨道确定。此后，深圳市建立了国内首个区域连续运行卫星定位服务系统，连续运行参考站网系统建设的热潮在我国悄然兴起。北京、香港、上海、深圳、天津、武汉、昆明、成都等地已建立了类似的服务系统，广东、江苏、浙江等也建成覆盖全省的连续运行卫星定位综合服务系统，全国其它省份也都在筹建或在建连续运行卫星定位服务系统。

福建省连续运行卫星定位服务系统（FJCORS）是我国华东地区省级的连续运行参考站网络系统，它不仅可以向省内测绘用户提供高精度、连续的时间和空间基准，并可向精密导航、精密定位、抗灾减灾等应用提供数据服务，是空间数据基础设施最为重要的组成部分，也是数字省份多种空间数据采集的基准参考框架。FJCORS可与浙江省、江西省、广东省连续运行参考站网络联网，通过加入省网，实现全省系统的互联互通和互操作，实现信息资源的共享。

FJCORS由福建省测绘局于2008开始建设，到目前完成了FJCORS第一期的建设，已建成30个参考站，参考站主要分布在沿海经济发达地区，可以提供包括网络RTK在内的多项服务。

2.4 坐标系统

坐标系统一直是大地测量中最基本的问题。大地坐标系依其坐标系原点的位置不同而分为地心坐标系和参心坐标系。我国大地坐标系从建立至今，经历了从参心坐标系到地心坐标系的发展过程，为国民经济建设和国防建设提供了有效保障。随着国家空间数据基础设施建设的不断完善和数字地球战略的提出，我国大地坐标系发生新的变化。

我国大地坐标系的建立始于20世纪50年代从前苏联引入的1954年北京坐标系(简称54坐标系)。20世纪80年代初，通过天文大地网平差，建立了1980西安大地坐标系(简称80坐标系)和新54坐标系。20世纪80年代末，随着空间技术的发展,我国实现了多种高精度地心坐标框架。2008年7月1日开始使用CGCS2000坐标系统。我省使用的大地坐标系情况与国家坐标系统发展基本一致。

2.5 地方坐标系

我国各大中城市和地区为适应当地规划和建设的需要，建立城市坐标系和地区坐标系，它们的特点是相互独立、使用方便，但与地心坐标系不发生联系，与国家坐标系的关系也不精确。随着国民经济的发展，各城市和地区间的联系愈加密切，各种跨城市和地区的建设项目越来越多，而且随着空间技术的应用，这种坐标系的缺点逐渐暴露出来，必将影响城市建设的需要。

我省各地级市一般根据当地地理位置在1954年北京坐标系或1980西安坐标系的基础上确立当地的地方坐标系，主要方法有投影于参考椭球面的任意分带的高斯投影、具有高程抵偿面的3°分带高斯投影、具有高程抵偿面的任意分带高斯投影等。各地级市城市现行使用的坐标分别为：莆田——1980西安坐标系，中央子午线119°；泉州——泉州独立坐标系，即中央子午线为118°30′的1954年北京坐标系；漳州 ——漳州城市坐标系，中央子午线为117°40′的1954年北京坐标系；龙岩——龙岩市地方坐标系（即抵偿面高程为350米，中央子午线为117°的1980西安坐标系）；南平——1980年西安坐标系，中央子午线为118°30′；比较特殊的是福州 ——福州城市地方平面直角坐标系，厦门——92厦门坐标系。

福州城市地方平面直角坐标系投影带采用任意带，以高盖山控制点东经119°18′23″为中央子午线，投影面为克拉索夫斯基参考椭球体面，与大地水准面之间为60m。坐标原点以主网高盖山三角点为坐标原点起算。起算方位角以主网高盖山三角点为坐标起算原点，往玉毛尾三角点方向方位角为起算方位角。

我省正式经过批准的地方坐标系只有“92厦门坐标系”，由厦门市人民政府发布，1998年1月1日实施。92厦门坐标系是1.5度带的1954年北京坐标系，高程归算面采用黄海0米。

2.6 高程基准

新中国成立前，我国没有统一高程系统，高程基准较为混乱，曾在不同时期以不同方式建立了如坎门、吴淞口、青岛、大连等地验潮站，得到不同的高程基准面系统。我省也存在多种地方高程系统，如福州地区的罗基高程系统和罗星塔零点高程系统、厦门海关高程系统、漳州马肚底高程系统、南安石砻高程系统、南安石壁高程系统等，高程基准不一，为生产带来很大不便。

1957年确定青岛验潮站为我国基本验潮站，以该站1950年至1956年7年间的潮汐资料推求的平均海水面作为我国的高程基准面，计算的水准原点高程为72.289米。以此高程基准面作为我国统一的高程系统，为1956年黄海高程系统。几十年来，1956年黄海高程系在经济建设、国防和科学研究等方面都起到了重要的作用。

1956年黄海高程系的高程基准面的确立，是在当时客观条件下的最佳方案，对统一全国高程有其重要的历史意义。但随着科学技术的进步，验潮资料的积累，存在着明显的不足和缺陷：采用青岛验潮站7年的观测资料太少，由于潮汐数据时间短，无法消除长周期潮汐变化的影响，导致计算的平均海水面不太稳定，代表性较差；潮汐数据记录有个别错误；对我国沿海海面状况缺乏深入了解，没有测定各地平均海面和黄海平均海面的差值，无法确定我国沿海海面存在的南高北低的具体量级，也就无法顾及我国海面存在的倾斜问题；没有联测至海南岛等等。

新的国家高程基准面根据1952年~1979年27年间的验潮资料计算得到，依据这个高程基准面作为全国高程的统一起算面，称为“1985国家高程基准”，计算得到的国家水准点的高程为72.260米。1987年经国务院批准，于1988年1月正式启用。目前，福建省内统一使用1985国家高程基准。

在高程基准基础数据方面，上世纪50年代至60年代完成了国家一期一等水准网的施测和平差计算，总长约4万公里，构成了我国建国初期的国家高程系统。70年代至80年代完成了国家二期一等和二等水准网的布设和计算。国家一等水准网总长度约9. 3万公里，国家二等水准网总长度约为13. 7万公里，为全国所有涉及高程的各项工作提供了基准框架。90年代完成了国家二期一等水准网的复测工作，为中国大陆地壳垂直运动研究提供了可靠的科学基础数据。

福建省内现有高程基准基础数据主要有一、二等水准测量数据，主要沿国道和部分省道布设。第一次于1952年至1958年间，主要由福建省水利系统精密水准测量队施测；第二次测量自1972年至1979年开始，由福建省地震测量队进行；第三次在1992年至1998年之间施测，主要是一等水准复测，共复测了8条路线，路线总长度约1430公里，共583个水准点（上下标志各算一个）；第四次在2003年至2004年之间施测，主要是二等水准复测，共复测了21条路线，路线总长度1800公里，共450个水准点。

省内部分单位也为各地市进行了一、二等水准测量工作，主要由厦门地震勘测研究中心承担：（1）2000年建设了泉州市一等水准网建设，为泉州市城市建设提供统一的高程基准；（2）2002年在福建境内杭广南一等水准路线基础上，建设了一等水准网，该网由3个闭合环，13条水准观测路线，385个一等水准点构成，2002年完成1期共1529.7公里一等水准观测，为地方市政建设提供高等级高程基准和获取福建省垂直形变场提供服务；（3）2002年建设了厦门市一等水准网，该网由13条水准测线，70多个水准点构成，共245公里，从2005年至今每年复测1期，为厦门市市政建设提供统一高程基准，同时为厦门市地面沉降特征研究提供服务。

2.7 似大地水准面精化

似大地水准面的精化一直是大地测量学中的热点问题，不仅具有理论价值，尤其是在高精度卫星导航定位系统广泛应用的今天，更具巨大的使用价值，它将使全球卫星定位系统的三维定位性质在实际应用中充分发挥作用，并在高程测定上用卫星定位逐渐替代低等级的水准作业。新一代中国似大地水准面CQG2000是在利用420055的重力数据和671个国家A/B级GPS水准资料计算得出的。CQG2000在36°以北、108°以西似大地水准面的精度为±0. 5米；在36°以北、108°以东精度为±0. 3米；在36°以南、108°以西精度为±0. 6米；在36°以南、108°以东精度为±0. 3米。

我国局部大地水准面的研究，自2004年以来，提出了确定似大地水准面严密的陆海统一算法和具有原创性的球冠谐理论和方法，突破了若干关键技术，使得我国城市似大地水准面确定精度实现了跨时代的发展。全球定位技术结合1厘米精度似大地水准面成果，可以满足二等水准测量要求。

具体到我省，在2003年～2004年由福建省测绘局组织，开展了全省区域似大地水准面精化工作，综合利用GPS、水准、重力测量成果的基础上，以高分辨率数字高程模型、重力场模型，采用重力法与移去—恢复技术，确定我省分辨率为2.5′×2.5′的高精度似大地水准面，内符合精度为±5.5厘米，外部检验精度为±6.2厘米，达到当时的国内领先水平。

各地市、县近年来也开展了区域似大地水准面精化工作。2005年～2006年，莆田市组织实施了高精度似大地水准面精化项目，覆盖范围为莆田市四区一县，覆盖面积约4200平方公里，经数据处理，其内符合精度优于±1.4厘米。2009年，宁德市组织实施了高精度似大地水准面精化项目，覆盖整个宁德范围面积约13400平方公里，经数据处理，其内符合精度为优于±3.0厘米。特别是福州市，2009年，在福州市区及附近约5000平方公里范围，进行了高精度的区域似大地水准面精化工作，经过平差计算，其平地精度优于±0.8厘米，山地精度优于±1.6厘米，达到国内先进水平。其它的如厦门、漳州、泉州、龙岩、晋江等地也开展了区域似大地水准面精化工作，覆盖范围大小不一，精度都优于3厘米或5厘米。

2.8 重力测量

重力测量是根据不同的目的和要求，使用仪器测量地面某点的重力加速度。重力测量作为地震监测的手段之一，同时是求定一、二等水准点正常高的重力异常改正数的主要数据，是大地测量的一项重要内容。

上世纪50年代中期，我国建立了国家57重力基准，在80 年代更新为85重力基准，并于21世纪初建立2000国家重力基本网。

1973年开始，福建省地震综合队在福建、江西两省的部分地区进行了重力测量，主要沿一等水准路线在水准点上施测，重力路线长达6000多公里，点的密度为每隔15～20公里一个。

1981年，国家测绘总局在福建省测绘院溪口基地1号楼埋设了一个重力基准点，是85国家重力基本网的6个基准点之一（另5个是北京、广州、南宁、昆明、青岛），该网还包括64个基本重力点和5个引点，新网建立后，代替了原来采用的误差较大的国家57重力基准。

80年代期间，由福建省物化探大队承担的具有一定密度和精度要求的重力测量工作，已在全省范围完成。

厦门地震勘测研究中心2008年承担完成福建全省流动重力网建设，该网共200多个重力测点、252个重力测段。从2008年至今，每年复测2期，为福建省重力背景场及重力场随时间变化特征研究做出了贡献。

我省重力点分布较密，精度较高的一级基准点有29个，二级基准点有227个，其余重力加密点有几十万个。

另外，在1977年～1978年间，福建省地震综合队建立福州鼓山重力基线场。福州鼓山重力基线场属国家级重力基线场，供本省和邻省测定重力格值用，改变了过去福建没有自己的重力基线场的被动局面。

3 福建省大地测量学科发展存在的问题分析

3.1 高端人才缺乏，基础理论研究基本空白

在基础理论研究方面，国内跟踪着世界先进水平，近年来在亏秩自由网平差、粗差检测和稳键估计理论、地面网和卫星网联合平差的理论和模型、关于地面参考系的定向和地球自转运动基础力学理论研究等方面取得不错的成绩，但我省在这方面的高端人才非常缺乏，对大地测量基础理论进行研究的几乎没有，基本空白。

3.2 成果共享机制不畅

目前，福建省已经出台了测绘成果汇交、共享的制度，但在执行上存在很多问题，难于落实。特别是大地测量的成果数据，由于数据成果分属测绘、地震、地勘等系统的因素，各部门仍处于各自为政的局面，加上大地测量的数据基本上都是机密、绝密级的数据，成果未能做到共享，使用非常不方便。

3.3 大地测量的发展水平在各地市间差距较大

在我省沿海地区，如福州、莆田、泉州、厦门、宁德等，大地测量的发展水平较高，在当地财政的支持下，基本已经完成整个行政区域或大规划区的C、D级GPS网加密和厘米级似大地水准面精化工作，甚至部分经济较发达的县市也独立完成了该项工作，能基本满足当地经济建设需要。而在我省的大多数山区县市，由于财政投入不足，其GPS网的覆盖范围较小，精度难以保证，甚至极少数地区还在使用三角点成果，其基础控制网不完善或者多年没有复测，所使用的平面坐标系统大部分采用54北京坐标系统或以某地区为参心的近似54北京坐标系统或工程独立坐标系统，有些县市坐标系选择不当，投影变形严重超限。

3.4 海洋大地测量较少

我省是海洋大省，有漫长的海岸线，但由于海洋测绘的组织实施一般由总参测绘局进行，我省进行的不多。

3.5 从事大地测量的测绘队伍不多

我省从事测绘的队伍非常多，有资质的队伍共有367家，其中甲级队伍17家，乙级队伍45家，丙级队伍109家，丁级队伍196家，但是有资质从事大地测量的测绘队伍很少，全省有资质开展大地测量工作的只有4家，其中福建省测绘院和厦门地震勘测研究中心为甲级资质，福建省地质测绘院和福建省国土测绘院为乙级资质。

4 福建省大地测量技术的发展趋势

随着科技进步和社会发展，对大地测量提出了越来越迫切的需求，建设统一、高精度、地心、动态和静态结合的测绘基准框架基础设施已经成为经济社会发展的迫切需要。

4.1 福建省连续运行卫星定位服务系统第二期建设及系统维护和运营

福建省连续运行卫星定位服务系统第二期建设应在现有的FJCORS参考站网的基础上，通过和福建省地震局合作、联网，再新建部分CORS参考站和整合地市或其它行业及周边省份的CORS参考站，使FJCORS参考站达到70座以上，能够覆盖全省陆域、大部分岛屿及周边地区，平均站间距离约为50公里。系统建设全部完成后，应对所有参考站进行坐标联测，同时拟定“福建省连续运行卫星定位服务系统”的维护和社会化服务的政策和制度，建设省级测绘基准数据处理和服务中心，通过网站、手机短信等平台，提升测绘基准数据处理、分析以及社会化服务能力，促进系统的社会化应用。本着“统筹规划、分期实施、资源共享、服务社会”的原则，建立一个高精度、高时空分辨率、高效率、高覆盖率的FJCORS综合信息服务系统网，把GNSS这一高新技术综合应用于我省的大地测量、工程测量、气象监测、地灾监测以及城市地理信息系统等领域，并兼顾社会公共定位服务，满足日益增长的社会综合管理与信息化建设的需求。

FJCORS的建成并向全社会提供服务，对测绘行业而言是一个技术上的革命，建立了我省永久性连续的动态参考框架，建立了能长期、连续地反映城市时空信息多种动态变化的动态测绘基准，同时应用FJCORS网络RTK技术，能极大地提高测绘生产效率；其次，在其它行业也能发挥重要的作用，在气象预报、防灾减灾、交通管理和智能交通、变形观测、农林和导航等领域都有着广泛的应用前景，具有良好的社会效益和经济效益。

4.2 建设福建省GPS大地控制网

福建省卫星定位大地控制网是FJCORS参考站的加密与补充，具有较高的点位密度，更广的服务范围。其主要工作是对已有福建省C级GPS控制网进行复测，布设、观测精化控制网点。

在现有的各类高等级控制点基础上，按约每225km2布设一个精化控制网点（含平面、高程），全省约布设620点，利用现有控制点位约290点，新埋设约330点。主要选择在水准路线上适合水准联测的控制点，优先选择FJCORS参考站点、CGCS2000控制网点、具有天线墩的控制点（如海岛礁控制点）、经过水准联测的福建省C级控制点，可利用合乎标准的控制点位标志，新埋点按普通标石埋设。对已有的福建省C级控制网点进行普查，对已破坏的进行重新埋设和修补。按GPS C级要求观测所有精化控制网点，同时复测所有C级点。

4.3 提高全省似大地水准面精化的精度

在福建省行政界线范围内现有的一、二等水准路线基础上进行踏勘、补埋、加密。充分利用该地区的新、老陆地重力点成果与GPS测高成果，不低于30″×30″分辨率数字高程模型，不低于360阶次的国内外先进的重力场模型及分布较均匀的、现势性较好的GPS网及水准测量成果，采用重力法及移去～恢复技术完成1km格网似大地水准面高和似大地水准面高差的精度（标准差）优于±3cm，外部检验精度优于±5cm的高精度高分辨率区域似大地水准面成果。

在建设高精度的似大地水准面的同时，要大力推广似大地水准面精化成果的全面应用。真正实现利用GPS技术在测得高精度的平面坐标的同时，获得该点的正常高程，从而代替低等级（三、四等）的水准测量工作，充分发挥GPS精度高、成本低、快速、灵活等特点，大幅度减少外业工作量与降低生产成本，加快构建地理空间基础框架的步伐，充分发挥测绘、勘察在城市经济建设与人民生活中的基础和先行作用，使其具有良好的社会和经济效益。

4.4 推广2000国家大地坐标系

现行的大地坐标系历经50年，对国民经济建设作出了重大的贡献，效益显著。但是无论是1954年北京坐标系还是1980西安坐标系，都受当时技术条件制约，都是二维参心坐标系，其成果精度偏低、无法满足新技术的要求，已不适应发展的需要。经国务院批准，中国自2008年7月1日起启用2000国家大地坐标系（简称为CGCS2000）。中国采用2000国家大地坐标系，对满足国民经济建设、社会发展、国防建设和科学研究的需求，有着十分重要的意义。

按照国家要求，2000国家大地坐标系与现行国家大地坐标系转换、衔接的过渡期为8～10年。现有各类测绘成果，在过渡期内可沿用现行国家大地坐标系；2008年7月1日后新生产的各类测绘成果应采用2000国家大地坐标系。现有地理信息系统，在过渡期内应逐步转换到2000国家大地坐标系；2008年7月1日后新建设的地理信息系统应采用2000国家大地坐标系。

福建省在2008年就开始推行2000国家大地坐标系，目前已经有部分项目开始使用2000国家大地坐标系，例如，福建省测绘局要求在2010年开始生产的1：5000、1：10000地形图全部使用2000坐标，福建省测绘院在厦门1：2000地形图生产项目、龙岩1：1000、1：2000地形图、泉州规划区控制测量等项目，在提供当地坐标成果的基础上，也另外提供一套2000坐标成果，福州市勘测院2010年在平潭综合实验区采用航测数字化成图的方法完成了全岛370平方公里2000国家大地坐标系的1：500地形图。但是，坐标系统的改变涉及到方方面面，错综复杂，工作量巨大，坐标基准统一到2000国家大地坐标系的难度很大，是一项长期、艰巨的任务，需要测绘人的共同努力。

4.5 推广北斗卫星导航系统的应用

北斗导航系统是我国独立研制的卫星导航系统，在国防建设和国家经济建设中占有越来越重要的地位，它直接关系到国家安全以及经济社会的长远发展。

北斗卫星定位系统由空间卫星系统、中心控制系统、标校系统和各类用户机等部分组成。北斗系统与其它卫星导航系统相比有着自己独特的优势，主要表现在以下几个方面：

4.5.1同时具备定位与通信功能，无需其它通信系统支持

北斗系统与GPS 系统的民用精度基本相当，能满足用户导航定位和授时要求。北斗系统具有用户与用户、用户与地面控制中心之间的双向报文通信能力。需特别指出的是，北斗系统具备的这种双向简短通信功能，目前已广泛应用的国外卫星导航定位系统（如GPS、GLONASS ）并不具备。

4.5.2全天候快速定位，覆盖中国及周边国家和地区，无通信盲区

北斗导航系统是覆盖中国本土的区域导航系统，覆盖范围东经约70°～140°，北纬5°～55°，可以无缝覆盖我国全部国土和周边海域，且无通讯盲区。相比之下，GPS结合地面无线通讯系统（GSM、集群），覆盖范围只能局限于地面基站系统所达到的地区，无法满足偏远山区、海上、跨区域大系统的应用要求。

4.5.3融合“导航系统”和“增强系统”两大资源，服务内容更加丰富

北斗卫星导航系统中心站不仅可以保留全部北斗终端的位置及时间信息，而且可实时存储大量非常有价值的GPS 数据，通过“卫星导航增强系统”为用户提供更加丰富的信息服务及精密导航定位服务。

4.5.4自主控制，安全稳定，保密性好

北斗系统是中国自行研制、自主控制的卫星定位导航系统。在当前复杂多变的国际形势下，过分依赖国外卫星导航系统难免受制于人，对一些要害部门的用户而言，能否拥有自主控制的卫星导航系统至关重要。另外，北斗导航系统通信信号稳定，且设计有高强度加密措施，安全可靠，适合关键部门应用。

根据系统建设总体规划，按照三步走的发展战略，中国北斗卫星导航系统将于2012 年前具备亚太地区区域服务能力，2020年左右，建设成由30余颗卫星、地面段和各类用户端构成的、覆盖全球的定位导航系统。北斗卫星导航系统复杂，它的建设应用，将实现中国航天从单星研制向组批生产、从保单星成功向保组网成功、从以卫星为核心向以系统为核心、从面向行业用户向面向大众用户的历史性转型。

我省在北斗系统不断完善的过程中，要积极学习北斗系统接收机的使用，积极推广其应用。

4.6 促进海洋与陆地大地测量技术、成果的融合

科学技术的发展、全球生态环境保护的强烈要求以及可持续发展的需要，使海洋环境的保护和海洋资源的开发对未来人类的生存起到越来越重要的作用。在陆地上，传统的大地测量定位基准是由一些均匀分布的固定测站点集合而成的。在海洋上，人们无法利用传统的大地测量方法均匀布设大地测量控制点，以建立海洋测绘需要的参考基准。为了解决这个问题，需要将海洋与陆地大地测量技术、成果相结合，建立涵盖基础的海洋三维定位大地测量基准和实时动态的海洋大地测量基准。

海洋三维定位大地测量基准的目标是将已建成的陆地三维定位基准用高精度的静态GPS定位技术扩展到沿海地区及海岛，形成能满足各种海洋定位要求的基准体系；利用空间定位技术建立与领海邻国大地坐标系及国际地球参考框架（ITRF）之间的基准传递和坐标转换关系，建立与领海邻国地形图图件之间不同投影系统之间的转换关系。由于各个国家通常采用不同大地测量坐标系，基准传递和坐标转换应通过ITRF 坐标系进行过渡。

对于正常高程基准，由于不能用水准测量方法将我国大陆高程基准向海洋传递，需研究恢复由基准零点重力位定义的海洋大地水准面，涉及到利用测高技术和动力海洋方法分离动力海面地形和这一特定海洋大地水准面的多种关键技术；同样，我国与领海邻国的高程基准不一致，陆图和海图高程基准不统一，且海图本身采用多种深度基准面，迫切需要研究建立全球性的或地区性的统一高程基准技术，以及建立不同陆图和海图高程基准之间的复杂转换关系。海洋高程基准建立的关键在于大陆高程基准向海洋高程基准的无隙过渡，以及全球或地区统一高程基准的建立。

动态海洋大地测量基准是在海洋三维定位大地测量基准的基础上，利用GNSS等空间定位技术和数字通信技术建立实时动态的海洋大地测量基准，以提高海洋定位的精度和定位的可靠性。

4.7 进行大地测量交叉学科技术研究

大地测量的深入发展，必将与其它学科融合，形成各种交叉学科，推动社会进步。目前大地测量技术特别是GNSS技术已经在各种行业中得到广泛应用，诸如精细农林、智能交通、防灾减灾等。随着卫星导航技术的现代化发展，出现各种技术的大融合趋势。如气象，随着GPS/MET探测的发展以及人类了解外空气象的需要，空基GPS/MET得到迅速发展，空基GPS/MET的试验和研究已成为GPS/MET未来发展的一个重要方向，其具有覆盖范围广、高垂直分辨率、高精度和长期稳定的诸多优点，对恶劣天气、暴雨的监测和邻近天气预报、数值天气预报、气候变化和全球变化的监测等都将产生重要的影响；在地震以及地球内部构造方面，以GPS为代表的空间观测技术，巨型高分辨率宽频带流动地震台阵观测技术以及电磁阵列观测技术的发展趋势表明，从布网观测走向阵列观测是地球物理观测研究发展的基本方向。需要积极借助数值天气预报的经验，打破经验性地震预测的局限，把研究的注意力尽快转向以动力学为基础的地震数值预报。以地震数值预报为目的的GPS阵列地壳形变连续观测，高分辨率地壳上地幔结构探测，地壳动力学，地震孕育和破裂过程的理论、模拟试验和实际观测，数据同化和计算软件的开发成为今后研究发展的重点。

4.8 推广GPS技术在各行业的应用

今后，我省要加强GPS技术的研究，推广GPS技术在各行业的应用工作，目前国内在研究的主要方向有：

4.8.1 GPS应用于电离层监测

GPS在监测电离层方面的应用，也是GPS空间气象学的开端。太空中充满了等离子体、宇宙线粒子、各种波段的电磁辐射，由于太阳常在1秒钟内抛出百万吨量级的带电物，电离层由此而受到强烈干扰，这是空间气象学研究的一个对象。通过测定电离层对GPS讯号的延迟来确定在单位体积内总自由电子含量(TEC)，以建立全球的电离层数字模型。

4.8.2 GPS应用于对流层监测

GPS应用中，早期主要是轨道误差影响定位精度，而且早期的GPS基线相对来说比较短，高差不大，因此对对流层的研究没有给予很大的重视。直到21世纪由于GPS轨道精度大大提高后，对流层折射已成为限制GPS定位精度提高的一个重要障碍。在GPS应用于对流层研究中，IGS的快速轨道和预报轨道信息对于天气预报会起重大作用。此外，IGS通过德国GFZ的“IGS对流层比较和协调中心”提供的每2小时的对流层天顶延迟系列就象是控制点，对于区域性或局部性的对流层研究来说，可以起到对流层延迟绝对值的标定作用。

4.8.3 GPS作为卫星测高仪的应用

多路径效应是GPS定位中的一种噪音，至今仍是高精度GPS定位中一个很不容易解决的“干扰”。过去几年利用大气对GPS信号延迟的噪声发展了GPS大气学，目前也正在利用GPS定位中的多路径效应发展GPS测高技术，即利用空载GPS作为测高仪进行测高。它是通过利用海面或冰面所反射的GPS信号，求定海面或冰面地形，测定波浪形态、洋流速度和方向。通常卫星测高或空载测高测的是一个点，连续测量结果在反向面上是一个截面，而GPS测高则是测量有一定宽度的带，因此可以测定反射表面的起伏(地形)。

4.9 注重人才培养

事业发展靠人才，人才成长靠培养，培养人才靠教育。改革开发以来，测绘教育和测绘人才培养飞速发展，但是我省还没有开设大地测量专业的学校。为此，我们应该：1）创造条件，采取特殊政策加速形成青年学科骨干队伍；2）培养造就跨学科人才；3）发挥我国人才在国外大地测量的作用；4）加强职工继续教育，提高职工素质，提升职工技术水平。希望在不久的将来，我省能够建立一支由政府部门、高校、生产单位等组成的高效、精干的大地测量队伍。

4.10 其它建议

1）增加大地测量建设投资和科研经费，将有限的发展资金比较集中地用于优先项目，避免经费的分散平均。

2）鼓励基础理论研究，开拓新研究领域。

3）大力支持软件开发，加强大地测量数据库建设。

4）加强与相邻学科的合作，建议设立一个推动学科交叉发展的协调机构。

5）充分发挥闽台科技交流区域优势，积极推进海洋大地控制网建设，为海洋测绘提供高精度海洋大地控制，统一我省海洋测绘坐标框架标准。

6）扩大国际合作，积极参加全球大地测量计划。

5 结束语

大地测量学处于一个技术革命的历史转变过程，学科的内涵也随之有新的扩展。以空间大地测量技术为主体的更先进的大地测量技术体系正在形成和完善，这一新的体系能比旧的体系提供精密得多、更为丰富的大地测量信息，不仅扩大了它在经济和社会发展中的应用领域，提高了效能，也大大加强了它的科学性，提高了作为地球科学基础性学科的地位。

大地测量学科正在进入当代地学科技发展的前沿，对我国社会经济的长远发展和国力的增强有重要战略意义，大地测量工作者肩负着推动我国大地测量现代化的历史责任，要有更多的青年人自愿投入这一事业，为发展这一事业充分发挥他们的才智，勇于攀登，大地测量的发展才能实现其预定的目标。所以，尽快形成一支高素质、稳定的中青年大地测量科技队伍是大地测量发展的最重要保证。

[1] 中国测绘学会.中国测绘学科发展蓝皮书(2006卷)[M].北京:测绘出版社, 2006.

[2] 中国测绘学会.中国测绘学科发展蓝皮书(2009卷)[M].北京:测绘出版社, 2009.

[3] 孔祥元，郭际明，刘宗泉.大地测量学基础[M].武汉:武汉大学出版社,2010.

[4] 中国大地测量学学科发展战略研究组.中国大地测量学学科发展战略研究报告[J].地球科学进展，1995,10(1):1-9.

[5] 陈俊勇，文汉江，程鹏飞.中国大地测量学发展的若干问题[J].武汉大学学报: 信息科学版，2001,26(6):475-482.

[6] 顾旦生，张莉，程鹏飞，等.我国大地坐标系发展目标[J].测绘通报,2003, (3):1-4.

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[8] 李忠，张志远.全球卫星导航系统的研究与应用[J].甘肃科技,2011,27(1): 69-71.

[9] 李猛，李颖.论我国卫星导航的应用现状与发展[J].科技传播,2011(1): 190-191.

[10] 李毓麟.空间技术与海洋动态大地测量基准[J].测绘科技动态,1999(2): 5-9.

[11] 福建省测绘局.福建省“十二五”基础地理信息数据测制与更新可行性研究报告[R], 2010.

[12] 福建省测绘局. 武汉大学卫星导航定位技术研究中心.福建省连续运行卫星定位服务系统项目总体方案[Z].福州:福建省测绘局，2008.

课题组成员：

1、姜建慧，福建省测绘院，教授级高工；

2、连镇华，高工；

3、何书镜，高工；

4、俞旭升，教授级高工；

5、张 帆，高工。