测绘科学技术学科发展现状.docx

测绘科学技术学科发展现状宁津生一、引言人类生活在地球上，其一切活动，无不与测绘信息或者说地理空间信息有关。什么时间，什么地方，发生了什么事情，事发地点及其周围的环境发生什么变化，有什么关联，这些都是人们最为关心的问题。经济社会发展对测绘信息的需求在迅速增长。当今社会已进入信息时代，世界各国都把加速信息化进程视为新型发展战略，导致测绘信息服务的方式和内容在国家信息化的大环境下发生了深刻变化，促进了测绘信息化的发展，推动测绘事业优化升级，继而催生了信息化测绘的新概念。现阶段的测绘科学技术学科的发展现状和趋势，主要是以3S技术为代表的现代测绘技术作支撑，发展地理空间信息的快速获取、自动化处理、一体化管理和网络化服务，以此推进信息化测绘的建设进程。二、信息化测绘体系建设为了贯彻落实党中央、国务院指示精神，推进测绘信息化进程，全面提高测绘保障能力和服务水平，2008年国家测绘局委托中国测绘学会组成课题组研究制订信息化测绘体系建设纲要。纲要提出信息化测绘体系由现代化的测绘基准体系、基础地理信息资源体系、地理空间信息的实时化获取体系、自动化处理体系和网络化服务体系等五部分组成，并且制订了近期的建设目标是建成较为完善的全国统一、高精度、动态的现代化测绘基准体系，现势性好、品种丰富的基础地理信息资源体系，基于航空、航天、地面、海上多平台、多传感器的实时化地理空间信息获取体系，基于空间信息网络和集群处理技术的一体化、智能化、自动化地理空间信息处理体系，基于丰富地理空间信息产品和共享服务平台的网络化地理空间信息服务体系。信息化测绘体系建设是当前和今后一个时期我国测绘事业发展的战略任务。作为学科来说，其发展既要瞄准当今学科发展的国际前沿，更重要的还要适应我国信息化测绘体系建设的实际需求，为信息化测绘体系建设提供现代测绘理论、技术和方法的支撑。三、测绘科学技术现代理论、技术和方法的新进展（一）卫星定位测量1、现代测绘基准建设现代测绘基准（又称地理空间信息基准），是确定地理空间信息的几何形态和时空分布的基础，是反映真实世界空间位置的参考基准，它由大地测量坐标系统、高程系统深度基准、重力系统和时间系统及其相应的参考框架组成。近年来我国现代测绘基准的建设取得了重要进展。基于现代理念和高新技术的新一代大地坐标系己进入实用阶段。经国务院批准，我国自2008年7月1日起启用“2000国家大地坐标系（简称CGS2000）”，并规定CGS2000与现行国家大地坐标系的转换、衔接过渡期为8至10年。关于我国的高程基准，除了建立新的一等精密水准网作为高程参考框架外，还可借助厘米级精度（似）大地水准面形成全国统一的高程基准。因此我国信息化测绘体系所要的建立的现代测绘基准则是在多种现代大地测量技术支撑下的全国统一、高精度、地心、动态的几何物理一体化的测绘基准。我国5.12汶川大地震将灾区原有维护测绘基准的国家平面与高程系统以及城市坐标系的控制点摧毁殆尽，已完全不能满足救灾、抢险和灾后家园重建的要求，为此国家测绘局编制了汶川地震灾后重建测绘保障工作实施方案，对灾区及周边地形变进行分析，并采用现代测绘技术，快速高效地恢复和建立了灾区应急测绘基准体系，为灾情评估、灾后重建规划和建设提供及时、可靠的测绘服务。此基准包含了24个GPS连续运行基准站和灾区厘米级精度似大地水准面。2、全球导航卫星系统（GNSS）的组建当今世界上全球导航卫星系统除美国的GPS和俄罗斯的GLONASS之外，现在正在建设的有欧盟的GALILEO和中国的北斗二代（COMPASS）。近年来，后两者的建设均有较大进展。2008年欧盟通过了GALILEO的最终部署方案，标志着为期6年的伽利略计划基础设施建设正式启动。它分两阶段实施，即2008年至2013年为建设阶段，2013年后为正式运行阶段。2008年4月27日发射升空的第二颗在轨验证元素卫星GIOVE-B，目前已开始在轨检测，将继续验证未来GALILEO有效载荷的关键技术。GIOVE之后下一步计划就是2010年发射4颗运行卫星，验证GALILEO太空设备与相关的地面段设备。一旦在轨验证阶段结束，则将发射其余26颗卫星，部署一套具有完全运行能力的由30颗星组成的星座。中国的北斗二代导航系统已开始组建。2007年2月3日，中国用长3号甲火箭将北斗系统4号星发射升空，现在卫星转入正常运行。2007年4月14日，我国又再次以长3甲火箭将一颗北斗MEO导航卫星送入太空。这标志着我国将开始由区域导航卫星系统向全球导航卫星系统建设的过渡。3、卫星定位技术的研究热点网络RTK和精密单点定位技术仍是当前主要研究热点。尤其是利用网络RTK技术在大区域内建立连续运行基准站网系统（CORS），为用户全天候、全自动、实时地提供不同精度的定位导航信息。这里主要研究其技术实现的方法。现在比较成熟的方法有虚拟基准点技术（VRS）、主辅站技术（FKP）以及数据通信模式等。由于当前出现了多种卫星和多种传感器导航定位系统，因此产生了多模组合导航和多传感器融合导航技术，前者如GPSGLONASSGALILEOBD的组合导航，后者则是将GNSS同惯性、天文、多普勒、地形、影像等相融合的导航系统。它们都是按某种最优融合准则进行最优组合，实现提高目标跟踪精度的目的。4、GPS重力相结合的高程测量新方法这是GPS逐渐发展比较成熟的测定地面海拔高程（正高或正常高）的一种新技术。GPS可测出地面一点的大地高，如果能在同一点上获得高程异常（或大地水准面差距），那么就可将大地高通过高程异常（或大地水准面差距）很容易转换成正常高（或正高），即通常水准测量测出的海拔高程。这里的关键技术就是高精度、高分辨（似）大地水准面数值模型的确定方法。由于这种方法可以替代费时、费力、费财的几何水准测量，要求（似）大地水准面数值模型达到同几何水准测量相当的厘米级精度水平，这就要在其确定理论和解算方法上不断改进和完善，用于实际解算的各种观测数据不断丰富。例如目前在我国出现的顾及地球曲率的严密重力归算方法，就是采用曲率连续张量样条算法的格网空间异常内插方法，以及似大地水准面的第二类赫尔默特凝聚算法等。采用这些理论和方法大大提高了（似）大地水准面数值模型的精度。（二）航空航天测绘1、高分辨率卫星遥感影像测图随着高分辨率立体测绘卫星数据处理技术突破和我国民用测绘卫星“资源三号”的正式立项，如今卫星影像测图正在逐步走向实用化，呈现出航天与航空摄影测量并存局面。高分辨率遥感卫星不断出现，成像方式也向多样化方向发展，由单线阵推扫式逐渐发展到多线阵推扫成像，更加合理的基高比和多像交会方式进一步提高了立体测图精度。通过获取大范围同轨或异轨立体影像，引发了地形测量和地形测绘技术的变革。高分辨率遥感卫星数据处理技术的进展，主要包括高精度的有理函数模型求解技术，稀少地面控制点的大范围区域网平差技术，基于多基线和多重匹配特征的自动匹配技术等。高分辨率卫星遥感影像已成为我国西部1:50000地形图测图困难空白区的基础地理信息的重要数据源之一。地面无控制条件下自动网平差技术还可以使大范围边境区域和境外地形图测绘成为现实。2、航空数码相机的摄影测量数据获取随着传统胶片式航测相机相继停产，航空数码相机已逐渐取代胶片式相机，成为大比例尺地理空间信息获取的主要手段。我国自主研发的SWDC系列航空数码相机结束了国外数码航空相机的垄断局面，已经应用于我国基础航空摄影。该系统基于多台非量测型相机构建，经过严格的相机检校过程，可拼接生成高精度的虚拟影像，其大幅面航空数码相机的高程精度高达110000。2008年我国自主研制成功了。另一个型号TOPDC4四拼数码航空摄影仪，并应用于我国第二次全国土地调查。与此同时，国外也推出了新型号的UitraCamXP和ADS80等数码相机以及新的大幅面DiMACWiDE、RolleiMetric AICX4，中幅面ApplaniX DSS439和三线阵Wehrli 3-DAS-2等相机，其硬件性能进一步提高。在我国5·12汶川特大地震中，利用中型通用航空飞机搭载ADS40等数码航影仪，在中高空获取大区域影像，实践证明，POS系统支持的高分辨机载三线阵数码航空相机具有很好的快速反应能力。3、轻小型低空摄影测量平台的实用化作业轻小型低空摄影测量平台分为无人驾驶固定翼型飞机、有人驾驶小型飞机、直升机和无人飞艇等几种。由于其机动灵活、经济便捷等优势得到了迅速发展，并逐步进入实用阶段。低空摄影测量平台能够实现低空数码影像获取，可以满足大比例尺测图、高精度城市三维建模以及各种工程应用的需要。目前已有部分大比例尺测图任务由它完成。特别是无人机可在超低空进行飞行作业，对天气条件的要求较宽松，且无需专用机场，在5·12汶川特大地震灾害应急响应的应用中，展现出巨大的潜力。4、数字摄影测量网格的大规模自动化快速数据处理随着航空数码相机、机载激光雷达等新型传感器的迅猛发展，为有效解决海量遥感数据处理的瓶颈问题，将计算机网络技术、并行处理技术、高性能计算技术与数字摄影测量技术相结合，开发了新一代航空航天数字摄影测量数据处理平台，即数字摄影测量网格DPGrid。该平台实现了航空航天遥感数据的自动快速处理，建立了人机协同的网络全无缝测图系统，革新了现行摄影测量的生产流程，既能发挥自动化的高效率，又能大大提高人机协同的效率。目前DPGrid已进入实用化阶段，满足了超大范围摄影测量数据快速处理的需要。另外，像素工厂PF、INPHO等国外数字摄影测量平台逐步引入我国，提高了多源航空航天影像的处理能力和正射影像、数宇高程模型等测绘产品的生产效率。DPGrid在5·12汶川特大地震的抗震救灾影像处理中发挥了重要作用，在110小时内成功制作了4000余幅航空数码影像的DSM与DOM产品，为抗震救灾决策提供了现势资料。（三）数字化地图制图与地理信息工程1、地图制图的数字化与一体化地图制图生产全面完成了由手工模拟方式到计算机、数字化方式的转变，构建了地图制图与出版一体化系统，特别是结合地理信息系统软件和图形软件，形成了以符号图形为基础的地图制图系统。其技术手段主要采用全数字摄影测量技术、基于地图数据库或多种地图数字化的数宇地图制图技术和数字印前与电子出版技术。而产品形式主要有数字地图、电子地图和纸介质地图等多样产品，其服务方式是按照用户的不同需求提供多样化的产品服务。例如，除了可提供以上地图产品服务之外，还可提供基于数字地图的各种应用信息系统。2、系列比例尺空间数据库的构建目前在我国已构建了1:50000比例尺空间数据库、各种比例尺的海洋测绘数据库、1:3000000中国及周边地图数据库、1:5000000世界地图数据库，另外正在建设中的还有大规模数字政府影像数据库和各省、区、直辖市的1:10000数据库，以及各城市的基础地理信息数据库。这些数据库为数字中国、数字省区、数字城市建设奠定了坚实的基础空间数据框架。此外，还深入研究了空间数据库的更新技术，有效地支持了数据库的更新机制，保持了其现势性和可用性。3、可量测的实景影像产品这种技术是在机动车上装配GPS、CCD、INS或航位推算系统等传感器和设备，可以在车辆行驶中快速采集道路及两旁地物的空间位置和属性数据，如道路中心线、目标地物的坐标、路宽、桥高、交通标志等，与此同时，数据同步存储在车载计算机系统中，经事后编辑处理，形成内容丰富的道路空间信息数据库。它包含了街景影像视频及其内外方位元素，将它们与一般二维城市地图集成在一起，就可生成众多的与老百姓衣食住行相关的兴趣点（POI），形成为城市居民服务的新的地理空间信息产品。4、基于网格服务的地理信息资源共享与协同工作网格（Grid）是利用高速互联网把分布在不同地理位置的计算机组织成一台“虚拟超级计算机”，在高速互联网上实现资源共享和协同工作的一种计算环境。代理（Agcnt）是处于某种环境中的一个封装好的计算实体，它能在该环境中灵活、主动地活动，以达到为它设计好的目的。网格和代理的集成能实现真正意义上的跨平台、互操作、资源共享和协同工作。网格地理信息系统对政府跨部门的综合决策，特别是应急综合决策尤其重要，无论用广在何种服务终端上都能为政府综合决策提供综合集中的地理空间信息服务和协同解决问题的功能。在5·12特大地震中，利用灾区震前基础地理信息和灾后遥感影像，快速开发了抗震救灾综合服务地理信息平台，对灾区房屋倒塌、道路交通等基础设施飞损毁以及泥石流、滑坡、堰塞湖等次生灾害进行解释分析。5、基于“一站式”门户的地理空间信息网络自主服务系统它是一个建立在分布式数据库管理与集成基础上的“一站式”地理空间信息服务平台，面向公众提供空间信息的自主加载、查询下载、维护、统计信息服务以及其他非空间信息的空间化、公众信息处理和分析软件的自动插入与共享等一系列服务。它是基于网络地图服务和空间数据库互操作等新技术开发而成，将分布在各地不同机构、不同系统的空间数据库在统一标准和协议下连成一个整体，采用相同的标准和协议，进行互操作，使信息共享从数据交换提升到系统集成的共享。（四）精密工程与工业测量1、基于卫星定位的工程控制测量由于卫星定位具有速度快、精度均匀、无需站间通视、对控制网图形要求低等特点，已广泛用于建立各种工程控制网，并且同高精度、高分辨率（似）大地水准面数据模型相结合，使工程控制网从二维发展到三维一体化建设，彻底改变了传统工程测量中将平面和高程控制网分别布设和多级控制的方法。2、城市GPS连续运行基准站系统的多用途实用化服务城市GPS连续运行基准站系统是一个将空间定位技术、现代通信技术、计算机网络技术、测绘新技术等集成，并与测绘学、气象学、水利学、地震学、建筑学等多学科领域相融合的实用化综合服务系统，可为城市规划、市政建设、交通管理、城市基础测绘、工程测量、气象预报、灾害监测等多种行业提供导航、定位和授时等多种信息服务，实现一网多用。3、三维测绘技术的工程应用三维测绘技术就是测量目标的空间三维坐标，确定目标的几何形态、空间位置和姿态，对目标进行三维重建，并在计算机上建立虚拟现实景观模型，真实再现目标。目前有多种三维测量仪器，其中三维激光扫描仪是近年发展起来的新型三维测绘仪器。4、精密大型复杂工程的施工测量新技术近年来我国完成了许多世界建筑史上具有开创意义的建筑工程。这些工程建筑物造型独特，设计新颖，结构复杂，施工困难。这对建筑施工测量技术与精度要求提出严峻的挑战，因此针对这些建筑的施工测量必须开展一系列技术开发，创造出相应新方法，攻克大量施工技术难关。如在国家大剧院施工测量中研制了一套复杂曲面计算程序与放样、检核方法；在奥运建筑工程“鸟巢”的施工测量中研制了超大型弯扭钢构件数据采集、三维拼装测量和高空三维定位测量等一整套测量方法；在国家游泳中心“水立方”施工测量中创造了空间无规则球形节点快速定位测量方法。这些新的施工测量技术和方法对提高测量质量、满足施工要求、保证施工周期等方面起到突出的保障作用。5、精密工业测量系统的建立与应用工业测量已成为现代工业生产不可缺少的重要生产环节。工业测量的技术手段和仪器设备主要以电子经纬仪或全站仪、投影仪或显微投影仪、激光扫描仪等为传感器，在电子计算机和软件的支持下形成三维测量系统。按其传感器不同分为以下几类：工业大地测量系统，工业摄影测量系统，激光扫描测量系统，基于莫尔条纹的工业测量系统，基于磁力场的三维量测系统和用于空间抛物体运动轨迹测定的全球定位系统等。工业测量系统起来主要应用于众多工业目标的外形、容积、运动状态测量。比如，现在工业生产流水线上产品的直径、厚度、斑痕、平整度等的快速检测，动态目标的运动轨迹、姿态等的测定。工业测量技术设备正向着自动化、智能化和信息化方向发展。（五）海洋与航道测绘新技术1、海洋与航道中的卫星定位测量在海洋测量中目前正在着手研究将提高定位精度后的北斗二代卫星定位系统的应用范围扩展到海上。研究的问题有：北斗二代卫星定位系统用于船只姿态测量的可行性；利用多频观测消除电离层折射误差的方法；模糊度的三频和矩阵变换的解算法以及利用姿态矩阵的正交特性进行模糊度的有效分析等。经仿真计算证明，利用北斗多频观测船只姿态测量具有很高精度和效率。另外基于GPS测速的基本原理，采用单点定位、无线电信标差分GPS和RTKGPS等模式，研究运动物体速度测量的方法和精度，为声学多普勒海流剖面仪作业提供准确的位置信息。在航道测量中，GPS定位技术的应用，根本改变了原来传统经纬仪测量的人工操作方式，保证了水上（特别是洪水期）测量的安全和效率。目前长江航道已全部采用空间定位技术，将GPS与测深仪结合进行水上测量，不仅极大提高了航道测量的生产效率，且成果精度高、质量好。2、水深测量在运动平台上进行水深测量，由于受到测量船与仪器噪声、海况和测深仪参数设置等因素影响，导致异常深度和虚假地形现象，因此对单波速或多波速测深技术的研究，主要集中在提高测量效率和精度，以及测深数据的处理。例如，走航测线数据跳点的剔除；海洋表层声速对多波速测深的影响；序统计滤波估计检测海洋测深异常数据，以及利用趋势面滤波法进行粗差标定等方法。采用这些方法可以消除不同水下地形测量的粗差，较好地保留真实水下地形信息。3、海洋与航道的遥感遥测技术海洋与航道的遥感遥测技术的研究同陆地航空航天测绘技术相似。这里的研究主要集中在该技术在海洋与航道测绘中的应用。如水域界限的提取，海岸带监测，浅海障碍物探测，声纳图像处理，影像制图以及航道水下地形和水文因子的实时更新，助航标志的动态变化监测等。不同的对象则有不同的技术方法。例如，采用基于IKONOS卫星影像的面向对象的信息提取技术，获取红树林、其他植被和非植被覆盖分类结果；依据合成孔径雷达（SAR）成像机理分析水下障碍物成像数字物理模型，并依此模型设计水下障碍物的通用仿真计算流程，由此模拟仿真水下沙波、沙丘、暗礁、沉船等典型障碍物。另外声纳探测及其图像分析与判读也是海洋测绘技术的重点研究方向之一。4、基于“数字海洋”与“数字航道”的测绘信息化服务海洋地理信息系统是在海洋测绘、海洋水文、海洋气象、海洋生物、海洋地质等学科研究成果的基础上建立起来的面向海洋的地理信息系统。它是集合了GIS、数据库和实用数字模型等技术，可以为遥感数据、海图数据、GIS和数字模型信息提供协调坐标、数据存储、管理和集成信息的系统结构。要在海洋地理信息系统上实现海洋信息服务，还必须建立统一的海洋信息管理网络系统，在现有相关部门局域网的基础上，进行统一规划，实现网络互连，建立集成化的海洋信息服务门户网站，提供海洋信息的社会化、网络化的应用服务。同样，为了提供航道信息服务，则必须建立“数字航道”。它是以航道为对象，以地理坐标为依据，将江河干流航道及相关的附属设施，以多维、多尺度、多分辨率的信息进行描述，实现真实航道的虚拟化、数字化、网络化、智能化和可视化，进行规划、设计、建设、养护、管理和综合应用。四、结 语当代测绘科学技术已从数字化测绘向着信息化测绘过渡，在其学科发展中呈现出知识创新和技术带动能力。它已形成为一间利用航天、航空、近地、地面和海洋平台获取地球及其外层空间目标物的形状、大小、空间位置、属性及其相互关联的学科。现代空间定位技术、遥感技术、地理信息技术、计算机技术、通信技术和网络技术的发展，使人们能够快速、实时和连续不断地获取有关地球及其外层空间环境的大量几何与物理信息，极大地促进了与地球空间信息获取与应用相关学科的交叉和融合。因而现代测绘科学技术学科的社会作用和应用服务范围正不断扩大。测绘科学技术学科发展到现阶段的信息化测绘，其本质就是要以创新的技术体系实现为社会提供实时有效的地埋信息综合服务。参考文献1李德仁，邵振峰·2008·信息化测绘的本质是服务C信息化测绘论文集·北京：测绘出版社。2宁津生·2008·信息化测绘创新方向探讨C信息化测绘论文集·北京：测绘出版社。3屈婷，贺武鸣，彭文·2008·航道测绘信息化展望C信息化测绘论文集·北京：测绘出版社。4杨凯·2008·关于我国信息化测绘发展战略思考与建设C信息化测绘论文集·北京：测绘出版社。5王志华，李锦明，李元光·2008·海洋测绘信息化C信息化测绘论文集·北京：测绘出版社。6王家耀，宁津生，张祖勋·2008·中国数字城市建设方案及推进战略研究M北京：科学出版社。7杨品福，高凯春，陆英·2008·面向“数字航道”的测绘信息化服务探讨C信息化测绘论文集·北京：测绘出版社。8周德军·2008·信息化测绘体系有关问题探讨C信息化测绘论文集·北京：测绘出版社。大地测量学科发展历程中国测绘学会大地测量专业委员会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。获取地球空间信息，合理利用空间资源，已成为当前社会经济发展战略的重要环节。大地测量学与地球科学多个分支互相交叉渗透，为探索地球深层结构、动力学过程和力学机制服务。大地测量50年的发展是在全国大地测量工作者的辛勤劳动下取得的，获得了无数的光辉成果，为国民经济建设和国防发展作出了贡献。现已初步建立了我国的大地基准，以及维护大地基准的大地网络。如，坐标系统从参心系统过渡到地心坐标系；高程系统建立了多个水准网；重力系统建立了多个重力网。随着社会的进步和技术的提高，古老传统的大地测量以卫星发展应用为契机，近几十年来大力发展空间大地测量技术，如全球导航卫星系统GNSS等。GNSS的应用与服务，目前已经渗透到国民经济与人民生活的各个方面。50年的大地测量发展浩如烟海，内容繁多，本文对大地测量学科的新进展主要从以下三个方面进行阐述。一、国家坐标系统的发展我国坐标系的建立经历了由参心坐标系过渡到地心坐标系的建设历程。参心坐标系的建立主要是基于传统的大地测量技术与手段建立起来的。新中国成立以来，在不同时期我国共建立三个参心坐标系，分别为：1954年北京坐标系、1980西安坐标系和新1954北京坐标系。（一）我国的参心坐标系及天文大地网1、1954年北京坐标系1954年北京坐标系是在1954年及1955年间建立的。建国之初，为了满足我国建设初期经济建设和国防建设对地图的迫切需要，我国在某些一等三角锁的平差过程中所用的起始点坐标是通过联测的方法从苏联当时采用的1942年普尔科夫坐标系的原点，普尔科夫天文台的大地基点传递过来的。即由苏联西伯利亚地区的一等锁，经东北的呼玛，古拉林，东宁，并利用日本关东军测量队19341944年在东北施测的部分一等锁，与我国新测的一等锁相连，按普兰尼斯一普拉尼维奇法，以角度为元素在高斯面上分三次平差传算坐标，并将这些三角点的平差结果所依据的坐标系定名为1954年北京坐标系。其参考椭球为克拉索夫斯基椭球体。由于我国天文大地网尚未布设完成，该椭球并没有依据当时我国的天文观测资料进行重新定位，而是采用苏联参考椭球定位，即以普尔科夫天文台的圆柱大厅的中心点为大地原点。按苏联的旧有数据组成弧度方程，进行多点定位，得到该大地原点的坐标。而高程异常是以苏联1955年大地水准面重新平差的结果为起算值，按我国天文水准路线推算出来的。高程又是以1956年青岛验潮站的黄海平均海水面为基准。在确定了1954年北京坐标系后，我国后续布设的天文大地网的坐标是采用分区布设：分区进行局部平差得到的。局部平差是按逐级控制原则，先分区平差一等锁系，分为东北、东部（苏联计算）以及后来接续平差的中部、西南、川西、西北、新疆和西藏等几个大网，然后以一等锁环为起算值，平差环内的二等三角锁网。平差时网区的连接部仅作近似处理，如有的仅取两区平均值。一等锁平差仍沿用普兰尼斯普拉尼维奇方法，该法实际上是带有未知数的条件分区平差方法，在高斯平面上平差。二等网采用按角度间接平差，因为二等网太大，限于当时的计算条件，对某些一等锁环内的二等网也进行了分区平差，接合部仍作近似处理。分区平差至60年代末在全国范围内陆续完成，从而形成了全国统一的一个坐标系统，即1954年北京坐标系。在这个系统上，三十多年来，我国完成了大量的测绘工作。但是，随着科学技术的发展，这个坐标系统越来越不适应现代国防及经济建设的需要，这主要表现在：1、椭球参数有较大误差。克拉索夫斯椭球参数与现代精确的椭球参数相比，长半轴约大109m。参考椭球面与我国大地水准面存在着自西向东明显的系统性的倾斜，东部地区大地水准面差距最大达68m。这使得大比例尺地图反映地面的精度受到影响，同时也对观测元素的归算提出了严格的要求。2、几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一。我国在处理重力数据时采用赫尔默特19001909年正常重力公式，与这个公式相应的赫尔默特扁球不是旋转椭球，它与克拉索夫斯基是不一致的，这给实际工作带来了麻烦。3、定向不明确。椭球短轴的指向既不是国际上较普遍采用的国际协议原点CIO，也不是我国地极原点JYD1968.0，起始大地子午面也不是国际时间局BIH所定义的格林尼治平均天文台子午面，从而给坐标换算带来一些不便。另外，鉴于该坐标系是按局部平差逐步提供大地点成果的，因而不可避免的出现一些矛盾和不够合理的地方。2、1980国家大地坐标系为了适应大地测量发展的需要，我国于1978年决定建立我国新的坐标系1980西安坐标系。其椭球参数采用的是IUGG1975年推荐的椭球参数。该坐标系采用的地球椭球基本参数包括几何参数和物理参数，共计四个。1980西安坐标系统是在1954坐标系统的基础上采用多点定位法建立起来的。椭球定位参数根据我国范围内高程异常平方和最小为条件求解。椭球短轴平行于地球质心指向地极原点JYD1968.0方向，起始大地子午面平行于我国起始天文子午面。大地原点位于西安市北的汉阳县永乐镇，称为西安原点。该坐标系的大地高程以1956年青岛验潮站求出的黄海平均海面为基准。1980年国家大地坐标系建立后，国家测绘局与总参测绘局在20世纪80年代分别完成了我国天文大地网的整体平差。该网整体平差从1972年开始，到1982年完成。参与整体平差的点由一等锁系、二等网、二等补充网、二等基本锁、西部地区三等锁区、青藏一二等及部分三等导线网组成一个统一的全面网，一、二等三角点和导线点共39510个，在没有二等三角点和导线的地区，选用了8923个三等三角点和导线点，共计48433个大地点，311198个观测方向，1404条导线测距边。平差时，将一等拉普拉斯方位角458个，一等基线扩大边169条、激光、光电测距边160条，二等基线扩大边138条作为固定值，观测数据归算到1980坐标系统的参考椭球面上。全国天文大地网统一平差后，为1980国家大地坐标系提供了全国精度较高的近5万个一、二等天文大地网点的坐标。在此基础上，又完成新1954北京坐标系的建立。3、新1954北京坐标系新1954北京坐标系又称1954年北京坐标系（整体平差转换值）。原因主要是由于西安80坐标系与北京54坐标系的椭球参数和定位不同，大地控制点在两坐标系中的坐标值存在较大差异，最大差值达100m以上，从而引起已有的大部分1954年北京坐标系下的成果换算的不便和地形图图廓和方格网位置的变化。所以，作为过渡，并考虑30多年来测绘的历史和现状及原有成图的有效衔接，在1980国家大地坐标系基础上，将IUGG1975年椭球改换成原来的克拉索夫斯基椭球，通过在空间三个坐标轴上进行平移转换得到了1954年北京坐标系（整体平差转换值）。其坐标不但体现了整体平差成果的优越性，它的精度和1980国家大地坐标系精度一样，克服了原1954年北京坐标系是局部平差的缺点，还由于椭球参数恢复至原1954年北京坐标系的椭球参数，从而使其坐标值和原1954年北京坐标系局部平差坐标值相差较小。纵坐标X差值在6.5m7.8m之间，横坐标Y差值在12.9m9.0m之间。这样的差异实际并没有超过以往使用坐标与平差坐标之差的范围。反映在1:5000地图上，绝大部分不超过0.1mm，这样新旧图拼接将不会产生明显裂隙。因此，新图既达到了使用精度好的整体平差成果作为控制基础，又不必作特殊处理就能和旧图互相拼接，具有明显的经济效益。五十多年不，我国的大地基准为国民经济和社会的可持续发展提供了全国统一协调的、可靠的高程和二维坐标，这些都是在上一世纪我国的地理空间基础框架的重要组成部分，也是空间数据基础设施中的主干。由于当时科学技术的制约和其他历史原因，世界各国在20世纪中的大地基准，基本上都和中国类似，采用了105量级精度，二维、非地心的局域定位和以地面网络的点线方式传递坐标等技术，这是大地测量基准发展历史上不可避免的一个过程。4、天文大地网坐标系的具体实现是相应的大地坐标框架。我国参心坐标系提供全国使用的大地坐标框架是用经典大地测量技术所测定的全国天文大地网。它由48000余个大地控制点组成，这些点间的相对精度为3×106，在我国大陆的分布密度约为1:15km×15km。我国的天文大地网于1951年开始布设。首先从北京出发向东部沿海地区推进，然后转向中部、东北、西南和西北。当连续三角锁于1959年延伸到青藏高原时，限于自然条件，改为布设电磁波导线。到1962年，除西部某些经济欠发展地区因不急需二等网而暂未布设外，其余地区的一、二等锁网已基本完成。从1963年开始，对已完成的天文大地网进行整理和分析，并进行局部补测和修测，全部整理工作于1975年完成。在前空间大地测量时代，地球椭球只能主要以区域性大地测量工作为基础建立，其大小、形状及位置通常全部或部分根据与国家或地区的大地水准面或似大地水准面符合最好的原则（最小二乘来确定）。地球椭球的位置、形状和大小由大地原点的大地坐标L，B，垂线偏差、大地水准面高以及椭球大小和形状参数（长半轴，扁率）来确定。（二）我国的地心坐标系和地心坐标框架的建立1、我国DXZ地心坐标系及坐标框架进入空间大地测量时代以来，测量精度不断提高，已可能也有能力确定地心的位置，这期间以美国国防部制图局（Defence Mapping Agency，DMA）建立的世界大地坐标系WGS坐标系为代表，它是为了实现全球测量标准的一致性，定义的用于制图、大地、导航的坐标基准。它包括标准地球坐标框架和用于处理原始观测数据的标准的椭球参考面（即基准和参考椭球），以及定义标准海平面的重力等势面（大地水准面）。共建立了4个WGS坐标系：WGS60、WGS66、WGS72、WGS84。在这些系统的建立中，采用了卫星数据，卫星对WGS建立的贡献在于椭球扁率的确定。而与我国最初建立的地心坐标系有关的是1972年美国国防部完成建立的WGS72，这个系统使用到1972年以来的来自DoD和非DoD的光学和电子卫星数据、地面重力数据和天文大地数据。（1）DXZ地心坐标系我国最初的地心坐标系DXZ78地心坐标系是在1975年下半年广州黄埔港试验和1976年塘沽试验的基础上，1976年8月至10月之间总参测绘研究所同西安二十所协作，利用西罗萨特导航仪在西安、乌鲁木齐、北京、哈尔滨、榆林、湛江、广州、昆明等进行了多普勒定位，测定了这些点在WGS72中的地心坐标，并计算了1954年北京坐标系与WGS72坐标系间的转换参数，同国家测绘研究所得到的转换参数进行加权平均，得到了地心转换参数DX1。1978年11月，中国科学院、七机部、国家测绘总局、国防科委、总参测绘局等单位在北京召开了地心坐标研究成果鉴定会议，会议决定取五种方案的权中数作为1954北京坐标系与地心坐标系的转换参数的最后结果。这五种方法是：天文重力法；全球天文大地水准面差距；天文大地水准面与重力大地水准面差距之差；MX702A等多普勒接收机。CMA722B多普勒接收机。利用有关公式可分别计算出每种方法的平移参数，它们的权中数定名为DX1，DX1表示地心坐标一期工程获得的转换参数，所建立的地心坐标系为1978地心坐标系（DXZ78）。这组地心坐标三个平移参数（X、Y、Z）表示1954北京坐标中心在DXZ78中的三个坐标量，即确定了我国大地坐标系与WGS72坐标系之间的转换参数。有了DX1地心坐标转换参数，可以直接将1954年北京坐标系的空间大地直角坐标变换为地心坐标系的地心空间大地直角坐标。这组转换参数供基地、台站沿用至80年代后期。1988地心坐标系（DXZ88地心坐标系）是19791985年间建立的。这期间国家多个部门协作完成了全国37个点的多普勒网点定位（名义位置精度在1.52m之间），19801982年布测了卫星动力测地（WDC）网，1985年完成了定位解算等，在已完成了天文大地网整体平差的基础上，较深入地研究了联系人卫网和地面网的各种数学模型，尤其对应用全球天文大地水准面差距建立地心坐标系和应用天文大地水准面与重力大地水准面差距之差建立地心坐标系两个方法进行深入研究，对资料运用更加广泛，数据处理也更为精确。同时深入地分析了国际上各种地心坐标系和参考系的区别和联系，研究了不同坐标系的各种数学模型等。于1988年确定完成由1954北京坐标系、1980国家大地坐标系换算为1988地心坐标系的转换参数DX2。在此基础上，计算了1980年国家大地坐标与WGS72坐标系之间的转换参数，利用点定位坐标和我国大地坐标，获得了全国相当一部分较高精度的地心坐标。这组参数以中央军委的命令发布，己正式采用。1988地心坐标系原点为地球质量中心（地心），Z轴指向BIH1968系统的（国际协议原点）CIO，X轴指向BIH1968系统的经度零点。长度单位为国际标准m，DX2转换参数是按三种方法、四个结果建立的。三种方法是：用MX1502多普勒接收机测定NNSS法（全国37点多普勒网）；卫星动力测地法（WDC，7个点网）；全球天文大地水准面差距法（均转换至1980年国家坐标系（GDZ80）大地水准面为准）。DX-Z曲七个参数组成。以布尔莎七参数公式为基本数学模型。平移 （3个）、旋转（3个）和尺度（1个）参数分别推算。DX2的两套转换参数是DX254和DX280，分别用以将54和80坐标转换至1988年地心坐标系（DXZ88）。应该指出的是，DXZ88和现在的NNSS及GPS采用的WGS84坐标尚存在一定的差异。（2）DXZ坐标框架全国多普勒网20世纪80年代，国家测绘局与军事测绘部门联合建立了我国卫星多普勒跟踪网，这是我国第一个实用意义上的地心坐标框架。航天测控网就是在此基础上，采用雷达测距和多普勒测速方法对绝大部分卫星、航天器和导弹进行测轨。1980年4月1日至10月25日我国首次进行大规模的多普勒联测，主要的目的是布测由37个点组成的全国卫星多普勒网，参加的单位有总参测绘研究所、国家测绘研究所、二炮和武汉测绘学院等单位。这次联测,使用了9台MX1502仪器，设站60次，观测11140次卫星通过。1980年至1983年，总参测绘研究所和国家测绘研究所分别进行了资料分析和数据处理工作，国家测绘研究所使用半短弧平差得出了绝对解（相对地心解）和相对解（相对于网中一点的解）。每种解包括坐标和相应的协方差矩阵。两种解的位置误差都在1m以内，绝对解的精度坐标标准偏差在0.29m和0.52m之间，纬度绝对坐标标准偏差在0.36m和0.42m之间，高度坐标的标准偏差在0.22m和0.41m之间。2、2000国家大地坐标系及框架（1）2000国家大地坐标系为了适应社会经济和科学技术发展的需要，更好地保障和促进国防建设和国家经济社会发展，自2003年开始，国家测绘局会同总参测绘局在对14个国务院和军队部门及武汉大学、解放军信息工程大学等院校调研的基础上，以我国现有大地坐标系统和控制网为基础，提出建立我国地心坐标系。中文名称为2000国家大地坐标系，英文名称为