每年的測繪法宣傳日暨國 家版圖意識宣傳周期間，公眾紛紛將目光聚焦于地圖上。眾所周知，地圖是測繪成果的一種展現形式，而大地測量是地圖測繪的基礎，是地理位置精 準的重要保  證。近年來，大地測量技術快速發展，對地觀測手段日益豐富，使高大上的高精度導航定位和位置服務走入了“尋常百姓家”。衛星大地測量數據和衛星遙感影像不但給地圖制作提供了新的數據源，同時把人們的視野拓展到月球和其他星球。

　　今天，讓我們走進地圖背后的“大地測量”，特別是大地測量的核心——大地測量基準建設與維持。

　　地理位置準不準，基準很重要

　　大地測量是為研究地球的形狀及表面特性進行的實際測量工作。各種測繪任務只有在大地測量基準的基礎上，才能獲得統一、協調、法定的坐標成果，才能獲得正確的點位和海拔高，以及點之間的空間關系和尺度。在我們的生活中，大到衛星、導彈、航天飛機、宇宙探測器等的發射、制導、跟蹤、返回工作，小到外賣配送、出行導航等都離不開大地測量的支撐和服務。

　　大地測量系統規定了大地測量的基準、尺度標準以及實現方式，以此來確定地球上物體的精確位置，包括坐標系統、高程系統、深度基準和重力參考系統以及相對應的坐標框架、高程框架和重力測量框架。正是由于平面和高程為兩個不同參考系，所以在實際測量工作中，平面控制測量和高程控制測量就需要分開來測。

　　全球大地測量觀測系統(GGOS)作為全球大地測量坐標框架建設和地球變化監測的重要基礎設施，得到世界各國高度重視。經過18年的建設和發展，該觀測系統已成為國際大地測量協會(IAG)“旗艦”品牌，在地質災害防治、自然資源監測、氣候變化研究、臺風颶風預報、海平面變化監測、全球風險管理、海洋預測預警和空間天氣研究等領域發揮著越來越重要的作用。

　　在此期間，基于全球大地測量觀測系統，國際大地測量協會組織其下屬的國際GNSS服務組織、國際重力場服務組織等十多家機構，綜合利用各種大地測量觀測資料，在全球地心坐標框架維持、地球自轉和定向服務、重力場和大地水準面研究、導航定位服務以及海平面變化監測等方面，為全球提供全方位的大地測量數據和產品服務。

　　隨著我國北斗衛星導航定位系統的廣泛應用，過去8年來，由我國主導基于北斗的全球GNSS監測評估系統(iGMAS)，得到全球廣泛認可。中國測繪科學研究院、武漢大學、上海天文臺等13家高校和科研機構，充分利用北斗數據，對北斗導航衛星系統運行狀況和主要性能指標進行監測和評估，生成高精度精密星歷和衛星鐘差、地球定向參數等產品，為北斗衛星導航定位系統的穩定運行、推動北斗國家坐標基準建設和各種應用作出了重要貢獻。

　　陸海基準建設，無縫銜接需求迫切

　　今年6月底，在北京召開的國際大地測量協會(IAG)2021科學大會上，國際大地測量協會主席祖赫·阿爾塔米米(Zuheir Altamimi)科研團隊預發布了最新研發的國際地球參考框架(ITRF 2020)，成為目前權威的地心坐標基準。地心坐標基準可以簡單理解為描述地球及外部空間任意一點三維位置的坐標系統。

　　由于坐標基準點的位置隨地球運動不斷發生變化，國際地球參考框架(ITRF)也一直不斷更新，以確保其可用性和精確性。如今，這一基準已迭代了12次之多。該基準成為世界各國建立國家地心坐標系的基礎，也是美國GPS、中國北斗等全球衛星導航定位系統精化導航定位參考框架的基礎。

　　我國的2000 國家大地坐標系是以國際地球參考框架(ITRF97)為基準建立的，是國家法定坐標基準。我國自然資源調查監測、國土空間規劃和其他各行業高精度位置服務都需要該坐標基準來控制。

　　2000 國家大地坐標系框架轉換軟件，是中國測繪科學研究院近年來的創新科技成果之一。該軟件是國內歷史參心坐標系框架、國際ITRF框架與 2000 國家大地坐標系框架間地理信息成果的轉換軟件，已在自然資源部相關單位以及全國31個省(區、市)得到應用。

　　“眼下，需要將全國可用的GNSS衛星導航定位基準站納入2000 國家大地坐標系統，特別是要將北斗衛星數據融合進去，并實現坐標框架的持續更新和維護，確保國家坐標基準自主、安全、可控。”國際歐亞科學院院士、中國測繪科學研究院大地測量與地球動力學研究所所長黨亞民說。

　　在2020年珠峰高程測量中，由于中尼兩國高程基準不同，國際上也沒有統一的高程測量基準，導致沒有統一的高程起算點。據專家介紹，通過這次測量，我國首次在珠峰地區建立了國際高程參考框架，聯合航空和地面重力等數據，建立了珠峰區域高精度重力大地水準面模型，為確定珠峰高程提供了高精度起算基準，取得歷史性突破，得到國際大地測量協會的高度認可。

　　建立國家級厘米級精度重力大地水準面，以數字高程基準取代傳統水準測量模式維持國家高程基準是國際主流趨勢。目前，國際大地測量協會也在積極推動建立全球統一的高程基準，已完成國際高程參考系統理論和技術研究。一些國家和地區已取得實質性進展，初步實現統一的高程參考框架。

　　我國2001年發布國家似大地水準面模型CQG2000，至今未更新。其精度與分辨率目前僅能滿足1：5萬國家基本比例尺測圖需要。此外，全國大部分省份和主要城市已經完成了省市級似大地水準面精化，并在本地區提供高程基準服務。但由于各省市似大地水準面模型相對獨立，并且與國家高程基準存在系統性偏差，跨省市拼接存在一定誤差，跨區域工程建設及應用受到了制約。因此，業界專家認為，我國有必要建設新一代國家數字高程基準并進行定期更新。

　　陸海無縫垂直基準體系建設是建設海洋強國的“法寶”，越來越受到世界海洋強國的重視。該基準是海岸帶自然資源管理、海洋資源開發利用和海洋防災減災等應用的重要基礎設施，它綜合利用衛星測高技術和驗潮站觀測資料，可以實現陸地高程基準與海洋深度基準的無縫轉換。目前，歐美等一些國家已建成了較為完善的陸海垂直基準。近10年來，我國廣東、江蘇、上海和天津等部分沿海省市根據自己的實際需求，開展了局部垂直基準構建和工程化應用。我國尚未在國家層面建立陸海無縫垂直基準體系和基準服務系統，這也制約了從陸地向海域延伸的地理信息數據產品生產及應用服務。

　　補齊基準短板，拓寬服務領域

　　業界專家認為，我國大地測量產品的標準化程度、應用服務能力，與國際先進水平還存在一定差距。目前我國大地測量數據產品的服務對象主要面向機構，很少直接向社會大眾提供服務。在服務過程中，也出現了管理資料的單位不會使用數據產品，會使用的單位或有需求的單位卻拿不到數據的現象。在服務社會公眾方面，目前我國還缺乏國家級測繪基準產品綜合服務平臺，類似國際大地測量協會這樣的公益性組織、多樣化大地測量產品和增值服務能力仍遠遠不足。

　　近年來，中國測繪科學研究院持續開展技術攻關，特別是在大地測量領域，除了在2020珠峰高程測量中發揮引領作用外，在2000國家大地坐標系的建立、維持和應用推廣，國家北斗分析中心建設與運維，地球重力場和垂直基準理論和技術研究，海島礁測繪、海洋大地測量基準體系建設以及衛星導航與定位理論和技術研究等方面取得了豐碩成果。

　　該院院長燕琴表示，未來將通過建立我國新一代地心參考框架、國家陸海統一無縫垂直基準體系、國家測繪基準綜合應用服務平臺、中國大地測量觀測系統，更好地服務自然資源調查監測、地質災害監測等，為全社會提供公益性測繪基準、高精度導航定位，實現測繪地理信息安全可控高質量發展。

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