探討我國大地測量數據及技術的應用

（山東中交航務工程有限公司測量隊，264000）

【摘要】當今我國社會、科技日新月異，在建設方面還是管理方面，都會用到測量技術，隨著技術難度越來越大，而測量技術也會相應的隨著提高。人們的生活水平也會隨著測量技術的發展的得到改善。隨著空間及衛星定位技術的迅猛增長，大地測量技術尤其是空間大地測量技術也得到了相應的發展。

【關鍵詞】大地測量；數據；隨機誤差；系統誤差

1 引言

作為國家重點學科大地測量學與測量工程源于學科測繪科學技術下的，兩個二級學科大地測量學和工程測量學。大地測量學具有測繪學科的基礎學科性質，工程測量學是測繪學科在國民經濟和國防建設中的直接應用。大地測量學與工程學科就是這兩個二級學科的基礎理論和實際應用的相互結合與交融。

2 當今大地測量學的特征

2.1 從多維式大地測量發展到整體三維大地測量。傳統大地測量技術主要是采用光學儀器為基礎，進行地面的距離、角度高度和重力等方面的多種測量，而現在可以采用空間大地測量直接測定相對于地球質心的三維絕對位置；

2.2 從靜態大地測量發展到動態大地測量。傳統的大地測量只能測出靜態剛性地球假設下的地面點坐標和地球重力值，而現代的大地測量技術可以測到非剛性（彈性、流變性等）地球表面點以及重力場元素隨時間的變化。從在空間幾何描述地球發展到物理—幾何空間描述地球。傳統的大地測量技術任務是測定地球橢球的幾何參數和地球橢球在地球體內的定位，而這些只是在幾何空間中描述地球，但現代大地測量技術是在物理—幾何空間中描繪地球的參數的；

2.3 從局部參考坐標系中的地區性（相對）大地測量發展到統一地心坐標系中的全球性（絕對）大地測量。傳統的大地測量受儀器的限制，而現代大地測量從由于空間尺度的擴大，可以建立全球統一的地心坐標系，并且將全球各個局部大地參考系納入到這個全球統一的參考系中，測定地面點在其中的絕對坐標。地球表面的大地測量到發展到地球內部物質結構的大地測量反演。傳統的大地測量只限于在地球表面進行位置和地球外部重力場的測定，而現代大地測量中以空間大地測量為標志的大地變形測量技術不論在測量的空間尺度上還是精度水平都已經有能力監測地球動力學過程產生的運動狀態和物理場的微變

3 大地測量數據的融合作用

通常情況下，以獨立信息觀測為基礎的融合是一種相對比較嚴密的融合。本文對基于各類信息觀測平差結果的融合和基于信息觀測的融合模式進行了討論。

3.1 參數選擇的原因。人們在建立一個平差模型時，在平差前，由于不可能對所有參數的規律全部了解掌握，往往造成過度參數化，使得參數之間存在著某些程度的復共線性，從而導致模型病態。例如，在測邊網中，要用多臺測距儀測量邊長，為了補償不同儀器的系統誤差，在數據處理中，經常要附加參數，這樣常常會造成過度參數化，引起模型病態。

3.2 觀測的原因。觀測的原因是指統計分析中的采樣不足或測量當中觀測量不夠。在統計分析中，由于某些條件限制，子樣采樣為局部結果。此時設計矩陣表現出嚴重的復共線性，其實質為采樣不足而引起的模型病態。在測量實踐中，因觀測數據不足引起的系統病態也很常見的，主要發生在后方交會的觀測模式中。比如，在GPS定位中，理論上只需要兩個歷元的雙差觀測值就可以進行LS估計并且解算模糊度，但是實踐證明，如果歷元間隔很小(例如1秒，2秒或30秒等)，Ls估計結果的偏差很大，不可能正確固定整周模糊度。分析其中的原因，發現Ls估計的法矩陣存在嚴重的病態性。

3.3 計算方法選擇的原因。從計算的角度講，導致病態性的原因包括采用計算方法本身的和機器的字長兩個方面。所謂的數值穩定性是指在計算過程中舍入誤差增長迅速，造成計算解與真解相差很大，這種計算方法不穩定：反之，在計算過程中舍入誤差的增長能夠得到控制，該種計算方法穩定。穩定的汁算方法是獲得精度較好的近似解的前提。

4 大地測量的模式作用

4.1 函數模型。運用綜合平差模型，利用綜合平差方法。保持行政界線的復雜程度及曲線特征，實施平差處理。在工程實踐中，附不等式約束的最小二乘平差模型經常被使用，在不等式約束條件不太多的時候，沒有必要像lemke算法那樣引入人工變量，只需要借助整標集法來求解線性互補問題時。如果求解線性互補問題在其解只有一解時，求得解后可以停止計算，不過當不等式約束條件較多時，那么整標集法的計算量將會變大需要引入人工變量。在測繪領域應用不等式約束平差模型還不是廣泛，但隨著不等式約束平差方法的不斷更新和完善，測繪時應結合實際，利用不等式先有效地測試信息，確保將不等約束平差的方法在測繪方面能夠被更好地應用。附加系統參數的混合平差模型同時包含隨機和非隨機兩類系統參數，相對具有的普適性。在實際操作中，只需要將平差公式和假設檢驗統計量進行相應的變換就可以實現模型變換，根據實際觀測把混合模型進行變換，變換為所需要的模型。實施過程中常常存在著補償系統誤差的完整性和解的穩定性之間的矛盾，也就是參數過度化和系統間的相關性極大可能影響到平差模型主參數的精度。除了進行假設檢驗外，解決此問題還應考慮將部分較次要的系統參數的影響歸到隨機模型中。大地測量數據處理所涉及到的誤差模型一般為非線性模型，因此研究也比較深入。

4.2 隨機模型。由于測量平差對象已從過去同類型、單一的觀測量推廣到不用精度、不同類型的觀測量，許多學者將經典方法改進為方差和協方差分量估計法，主要包括BIQ UE法、MINQUE法、Helmert法和極大似然估計法等等，還建立了廣義方差模型，將方差和協方差分量的估計拓展到更為一般的情形。在整體大地測量中方差分量估計對協調幾何觀測、物理觀測的權重起到很大的幫助。長期實踐中，方差分量估計在自適應卡爾曼濾波、精密定軌、重力場恢復方面、自適應融合導航均得到成功應用;對于大規模GPS網數據處理，方差分量估計對協調和改進各GPS子網的隨機模型也是很好的方法。

5 大地測量的戰略目標

我國大地測量的戰略目標是為我國地球科學和社會發展提供完善和深層大地測量支持的，建立以空間大地測量為主體的現代大地測量完整體系，滿足地球科學，空間技術和社會經濟發展的要求也是我國大地測量發展的戰略目標之一。其中GPS衛星定位系統技術的發展最為主要。GPS動態定位日益受到重視，全動態實時定位應用日益廣泛。

6 結語

進入二十一世紀我國大地測量工作取得了重要進展，用新一代大地坐標系的趨勢勢在必行，在技術條件成熟的今天，采用新的坐標系仍然要解決大量測繪產品的坐標轉換問題。在今后如何維護國家的大地坐標系，使大地參考框架得到及時有效地加密以及更新，這些都需要測繪工作者的不懈努力。在大地測量手段日益豐富和不斷增強的形勢下，大地測量與地學的其他學科進行交叉和融合，將會更好地推動地球科學的發展。

參考文獻

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