建設現代測繪基準 提升服務保障能力

　　——李維森就國家現代測繪基準體系建設與應用答記者問

　　《全國基礎測繪中長期規(guī)劃綱要(2015-2030年)》明確提出了我國基礎測繪發(fā)展的主要任務——加強測繪基準基礎設施建設，形成覆蓋我國全部陸海國土的大地、高程和重力控制網三網結合的高精度現代測繪基準體系。在國家現代測繪基準體系基礎設施建設工程順利完成、建設成果在測繪基準服務以及各相關行業(yè)部門廣泛應用之際，記者就基準體系建設與應用情況采訪了國家測繪地理信息局副局長李維森。

　　記者：國家現代測繪基準體系基礎設施建設工程歷經4年攻堅克難，取得了豐碩成果。請您談談這些成果已在哪些方面得到推廣應用?

　　李維森：測繪基準體系是服務國民經濟、社會發(fā)展、生態(tài)文明和國防建設的重要測繪基礎設施。新中國成立以來，我國傳統測繪基準發(fā)展歷經幾十年，在經濟建設、社會發(fā)展和國防建設等方面發(fā)揮了重要作用。但由于傳統測繪基準技術體系嚴重滯后于現代測繪技術發(fā)展，制約了測繪基準服務能力和水平的發(fā)揮，難以滿足當今經濟社會發(fā)展的更高要求，為此我們開展了國家現代測繪基準體系基礎設施建設。

　　國家現代測繪基準體系基礎設施建設工程于2012年啟動，經過全國測繪地理信息工作人員4年艱苦奮戰(zhàn)，于2017年5月通過了驗收?；鶞使こ讨饕抢矛F代測繪空間信息技術，建設了一套全新的測繪基準基礎設施，更新了現有測繪基準成果，形成了一系列技術標準規(guī)范，這些成果陸續(xù)在國家、省級基準服務以及行業(yè)領域得到了廣泛應用。

　　一方面，基準工程建設成果為省級測繪基準現代化建設提供基準保障?；鶞使こ探ㄔO期間已為陜西、黑龍江等近10個省份提供了成果資料，為區(qū)域基準建設與更新、經濟建設、科學研究、防災減災等領域提供了基礎數據，滿足跨區(qū)域測繪服務對新一代、全國統一、高精度、動態(tài)測繪基準的需求。另外，國家局與相關行業(yè)部門之間建立了數據共享共用機制，基準工程建設成果已在地震、國土、氣象、水利、交通、農業(yè)等領域發(fā)揮重要作用。

　　另一方面，新《測繪法》明確要求測繪地理信息主管部門建立統一的衛(wèi)星導航定位基準服務系統，提供導航定位基準信息的公共服務。我局按照統籌建設、資源共享的原則，強化對基準站資源的共享利用，已將基準工程建設完成的國家級衛(wèi)星導航定位基準站納入國家級站網，統籌海島(礁)測繪工程以及陸態(tài)網等建設的衛(wèi)星導航定位基準站，組成了具備410座規(guī)模的國家級衛(wèi)星導航定位基準站網，實時為衛(wèi)星導航定位基準服務系統提供觀測數據。同時以國家級衛(wèi)星導航定位基準站網為基礎，通過整合利用省級2300余座衛(wèi)星導航定位基準站資源，構建了我國規(guī)模最大、覆蓋范圍最廣、超過2700座站的衛(wèi)星導航定位基準站網，建成了1個國家級數據中心和30個省級數據中心，共同組成了層次清晰、分工明確、基準統一的全國衛(wèi)星導航定位基準服務系統，促進了國家和省級衛(wèi)星導航定位應用服務的廣泛開展，實現了跨區(qū)域、大范圍、高精度的實時定位和導航位置服務。

　　記者：基準工程建成了我國新一代測繪基準基礎設施，請問為什么要開展如此大規(guī)模的測繪基準建設?

　　李維森：我國經濟社會快速發(fā)展對于測繪基準的應用需求日益增長，經濟全球化和全球信息化也對國家測繪基準體系提出了國際接軌新要求，尤其在全球地理信息資源建設、“一帶一路”建設、“走出去”戰(zhàn)略實施保障等方面，都需要現代化全球測繪基準的支持與服務。

　　但我國原有的測繪基準技術體系已嚴重滯后于現代測繪技術的發(fā)展。同時，測繪基準基礎設施陳舊、不完善且損毀嚴重，破壞了測繪基準體系的完整性，降低了測繪基準的服務能力和成果的可用性。因此，迫切需要開展基準工程建設，建立高精度、地心、動態(tài)、統一的現代測繪基準體系，這對于提高我國測繪地理信息保障服務能力、滿足經濟社會發(fā)展需求等具有十分重要的意義。

　　一是建立現代測繪基準體系是促進經濟社會科學發(fā)展的必然要求。當前，我國正處在全面建設小康社會的關鍵時期。實施城鎮(zhèn)化發(fā)展、智慧城市建設、西部大開發(fā)等國家戰(zhàn)略，建設南水北調、西電東送、西氣東輸等重大工程，實現國民經濟和社會信息化，有效應對各類自然災害、妥善處置突發(fā)公共事件等，都迫切需要現代化測繪基準服務。通過基準工程建設，初步建成了我國現代化的測繪基準體系，從而為經濟社會發(fā)展和信息化建設夯實根基。

　　二是建立現代測繪基準體系是我國建設測繪強國的必然要求。測繪基準體系發(fā)展水平是一個國家測繪綜合實力的重要體現。目前，我國測繪基準體系建設水平與歐美發(fā)達國家相比還有不小的差距。通過實施基準工程建設，我國在測繪基準領域已步入世界先進行列，這對于我國加快建設測繪強國意義重大。

　　三是建立現代測繪基準體系是推動測繪地理信息事業(yè)轉型升級發(fā)展的迫切需要。當前，我國測繪地理信息事業(yè)確定了“加強基礎測繪、監(jiān)測地理國情、強化公共服務、壯大地信產業(yè)、維護國家安全、建設測繪強國”發(fā)展戰(zhàn)略和“五大業(yè)務”發(fā)展新格局，發(fā)展戰(zhàn)略目標的實現和“五大業(yè)務”的建設，都離不開現代化測繪基準體系的基礎支撐，需要通過實施基準工程建立起高精度、三維、動態(tài)、陸海統一的現代測繪基準體系，從而推動“五大業(yè)務”協調發(fā)展，促進基礎測繪管理體制、投入機制和服務方式的創(chuàng)新，構建與經濟社會發(fā)展大局相適應的測繪地理信息保障服務體系，為推進測繪地理信息事業(yè)實現轉型升級奠定基礎。

　　記者：基準工程主要包含哪些基礎設施?

　　李維森：基準工程在現有測繪基準基礎設施基礎上，利用現代測繪空間信息技術，建設地基穩(wěn)定、分布合理、利于長期提供服務的新一代測繪基準基礎設施，具體包括5個方面：

　　一是國家級衛(wèi)星導航定位基準站網。完成210座國家級衛(wèi)星導航定位基準站建設(其中新建150座，改造60座)，共享利用已有衛(wèi)星導航定位基準站200座，構成全國410座規(guī)模的國家級衛(wèi)星導航定位基準站網，形成國家大地基準框架的主體，可獲得高精度、穩(wěn)定、連續(xù)的觀測數據，維持國家三維地心坐標框架，同時具備提供站點的精確三維坐標及其變化信息、實時定位和導航信息以及高精度連續(xù)時頻信號等的能力。

　　二是國家GNSS大地控制網。建設完成了4503點規(guī)模(其中新建2503個、利用2000個)的GNSS大地控制網，形成了全國統一、高精度、分布合理、密度相對均勻的國家大地控制網，與國家衛(wèi)星導航定位基準站網共同組成新一代國家大地基準框架，用于維持我國大地基準和大地坐標系統。

　　三是國家高程控制網。建設完成了26327點規(guī)模的國家一等水準網(新埋設7227點)，全網路線長度12.56萬公里，包含148個環(huán)、246個結點、431條水準路線。建立了全國統一、高精度、分布合理、密度相對均勻的國家高程控制網，提高了局部薄弱地區(qū)的高程基準穩(wěn)定性，并獲取到高精度水準觀測數據，全面升級和完善了我國高程基準基礎設施，形成了我國新一期高程基準成果。

　　四是國家重力基準點。在國家已有絕對重力點分布的基礎上，選擇50座新建衛(wèi)星導航定位基準站，進行100點次的絕對重力屬性測定，屬性測定結果優(yōu)于設計指標。實現每300公里有一個絕對重力基準點，改善了國家重力基準的圖形結構和控制精度，形成了分布合理、利于長期保存的國家重力基準基礎設施。

　　五是國家現代測繪基準管理服務系統。建成了由數據管理、數據處理分析、共享服務及全國衛(wèi)星導航定位基準服務4個業(yè)務子系統組成的國家現代測繪基準數據中心，具備高效實用的現代測繪基準數據管理、處理分析和共享服務等業(yè)務化功能，有效提升和拓展了現代測繪基準成果應用服務的能力和范圍。

　　記者：相比我國現有測繪基準，請您談談新一代測繪基準有哪些突出特點?

　　李維森：基準工程全面升級和完善了我國現代測繪基準基礎設施，提升和拓展了現代測繪基準成果應用服務能力和服務范圍。歸納起來，主要具有以下幾方面特點：

　　一是規(guī)模大?；鶞使こ淌瞧駷橹谷珖?guī)模最大的綜合測繪基準基礎設施建設工程。全國范圍內(除港澳臺外)一次性完成12.6萬公里一等水準路線布設，是我國最高等級、最高精度的高程控制網;4503點規(guī)模的GNSS大地控制網和360座規(guī)模的衛(wèi)星導航定位基準網建設，全面支持BDS，兼容GPS、GLONASS、GALILEO 3個系統，也是全球最大規(guī)模的綜合地面觀測設施。

　　二是精度高?；鶞使こ探ㄔO的是我國最高等級的國家平面、高程和重力控制網，施工的技術要求和精度指標在所有的大地測量技術標準、規(guī)范中是最高的。其中，衛(wèi)星導航定位基準站、大地控制點的絕對地心坐標精度達到毫米級;國家一等水準觀測精度每公里優(yōu)于1毫米，重力基準點觀測精度優(yōu)于5微伽。國家測繪基準服務管理系統具備每天處理600座衛(wèi)星導航定位基準站觀測數據的能力，處理精度和技術性能達到國際先進水平。

　　三是設計新。基準工程首次將平面、高程、重力基準一體化理念融入布網設計，在3個方面實現了三網融合。第一個方面是設計了一體化的新型測量標石，既是大地控制點、也是水準點，同時又可作為重力控制點，實現了測繪基準屬性的融合;第二個方面是綜合考慮大地控制網與國家一等水準網布設的點位位置和相互關系，盡可能將大地控制點納入一等水準路線中，在全國范圍形成大量同期建設的大地控制點和水準點，為我國厘米級(似)大地水準面建立提供基礎保障;第三個方面是在衛(wèi)星導航定位基準站上并置重力基準點，建立平面基準與重力基準的聯系。另外，與已有工程建設成果進行聯合數據處理，建立了陸地與海域測繪基準的聯系。

　　四是難度大。完成了世界上覆蓋范圍最廣、線路最長、地勢最復雜、精度最高的國家一等水準網的建設與更新，尤其在世界超級水準大環(huán)閉合觀測方面取得了歷史性突破，環(huán)長5460公里，平均海拔4000米以上，橫跨新疆、西藏、青海3省區(qū)沙漠和無人區(qū)地帶超級水準大環(huán)，僅用4個月會戰(zhàn)就實現一次性高精度閉合觀測，環(huán)閉合差優(yōu)于1/2限差，達到我國一等水準觀測的歷史最高水平。

　　五是能力強。建立了國家測繪基準管理服務數據中心，基于地理信息技術和數據庫技術，建成了國家測繪基準數據庫管理平臺，實現了測繪基準數據成果的海量存儲、高效管理與精確處理;基于全國衛(wèi)星導航定位基準站網，建立了全國基準站管理服務平臺，實現了全國范圍2700多座衛(wèi)星導航定位基準站的數據匯集、統一管理、共享服務，能夠提供實時米級、分米級衛(wèi)星導航定位服務，全面提升了我國測繪基準數據成果管理和應用服務能力。

　　記者：基準工程建設如此大規(guī)模、高標準，請問如何保障建設成果質量?

　　李維森：“科學精準、優(yōu)質高效”是基準工程追求的目標。基準工程建設的是我國最高等級的測繪基準，其質量關系到各地區(qū)、各等級測繪基準的建設，關系到今后幾十年乃至更長時期測繪地理信息事業(yè)的發(fā)展，因此，基準工程實施過程中多措并舉，狠抓質量，以確保優(yōu)質成果。

　　一是建立管理機構，健全質量管理制度。為加強基準工程的統籌協調、科學管理，確保施工規(guī)范、質量可靠，國家測繪地理信息局成立了工程實施領導小組、專家咨詢委員會、工程項目部，分別負責工程建設領導、重大技術問題咨詢和具體組織實施?；鶞使こ讨朴喠送晟频墓こ坦芾硪?guī)章制度，實行全過程質量控制，從第一個點、第一條線開始，就以優(yōu)質工程的標準來要求。同時層層落實實施單位、承擔單位、技術人員、作業(yè)人員、質檢人員、監(jiān)理人員的質量責任，出現質量問題問責到人。

　　二是研制系列技術規(guī)程，嚴格按照設計施工。為保證工程高標準、高水平科學實施，基準工程在已有標準規(guī)范基礎上，制訂了更為細致的衛(wèi)星導航定位基準站建設技術規(guī)程、GNSS大地控制網建設外業(yè)技術規(guī)程、高程控制網建設外業(yè)技術規(guī)程。基準工程嚴格按照設計和有關技術規(guī)程施工，不允許隨意更改技術方案和指標，不允許隨意變更技術流程?；鶞使こ添椖坎砍檎{技術骨干組成專門的技術質量組，及時解答技術問題，嚴把質量關口。

　　三是開展全員系統培訓，實行上崗技術考核?；鶞使こ虒y繪隊伍實行全員上崗培訓，使每個作業(yè)隊員能夠熟練掌握施工要求。培訓后，項目部對每一個作業(yè)隊員、每一個作業(yè)小組進行考核，合格后方能持證上崗。同時要求小組成員相對固定，保證最優(yōu)組合，以減少人員變動引起的重新磨合、影響工作效率等問題。

　　四是實施全過程質量監(jiān)督，加強隱蔽工程質量管理。要求隱蔽性工程如埋石及基準站標墩建設，引入全過程留存建設資料的管理措施，即從基坑開挖、鋼筋骨架、基座澆灌到標石安裝、標石整飾等過程使用帶定位功能的照相機或攝像機進行全程記錄，并作為必要資料成果上交。在土建過程中，對建成的標石采用回彈儀測試，測試結果作為標石建造質量檢查的參考依據。

　　五是運用信息化科技手段，加強建設過程監(jiān)管?；鶞使こ虒⑿畔⒒夹g應用到實施管理、生產監(jiān)控、質量檢查、經費管理等工程建設各個環(huán)節(jié)，有力提高了基準工程生產效率和監(jiān)管力度。水準觀測是基準工程質量監(jiān)管的重點環(huán)節(jié)，為此專門研發(fā)了數字水準儀控制程序，對觀測時間進行記錄和控制，對觀測位置記錄并可回溯，確保作業(yè)人員在規(guī)定時間段進行水準觀測，并在水準記簿過程中引入加密技術，以杜絕人為修改觀測成果。

　　六是嚴格質量檢查驗收，確保工程總體質量。GNSS大地控制網、高程控制網、重力基準網建設嚴格執(zhí)行“兩級檢查、一級驗收”制度。衛(wèi)星導航定位基準站建筑工程和測繪基準管理服務系統機房改造管理采用監(jiān)理制，引入第三方監(jiān)理單位進行全過程監(jiān)理。經過嚴格的質量檢查，確保打造出一個質量一流、經得起歷史檢驗的優(yōu)質工程。

　　記者：基準工程在全國范圍建設了210座衛(wèi)星導航定位基準站，請問這些基準站是如何選址的?與各省、行業(yè)、部委已經建設的基準站又是如何統籌發(fā)揮作用的?

　　李維森：我們在國家衛(wèi)星導航定位基準站的選址設計中，考慮了國家坐標系統的維持，同時兼顧了系統的實用性及地方、行業(yè)應用需求?？偨Y起來說，主要從4個方面考慮：

　　一是基準站選址要覆蓋我國陸域國土，全國均勻分布，具有合理的分布密度，在全國各直轄市、省會城市及主要城市設站，保證這些地區(qū)基礎測繪及經濟建設發(fā)展的需要。同時滿足省級基準控制，平均每省至少布設3至5站，形成穩(wěn)定的基準控制結構，建立地方與國家基準的緊密聯系。二是基準站站址要選擇穩(wěn)定的地質環(huán)境，遠離中國板塊活動斷層和密集斷裂帶50公里以上，避開地震活動帶等不穩(wěn)定區(qū)域。三是要充分利用各地方和行業(yè)已有的基準站或新建基準站。四是基準站布設要考慮選擇與國家一、二等水準結點相鄰，建立國家衛(wèi)星導航定位基準站與國家高等級高程控制點的關聯。

　　當前，我國絕大部分省(區(qū)、市)都建設完成或正在規(guī)劃建設衛(wèi)星導航定位基準站網，氣象、地震、國土、交通及林業(yè)等部門也積極開展衛(wèi)星導航定位基準站建設工作，形成了衛(wèi)星導航定位基準站快速發(fā)展的局面。但也存在較多的問題，如建設標準不統一，水平參差不齊，資源共享機制建立難度較大等。

　　基準工程將國家級和地方衛(wèi)星導航定位基準站進行了統一設計。各省(區(qū)、市)已經建設完成的、地質條件及運行環(huán)境良好、符合省內均勻分布等條件的部分地方站，直接納入或升級改造后納入到國家級衛(wèi)星導航定位基準站網。

　　國家局協同各省(區(qū)、市)測繪地理信息主管部門，研究制定了全國導航定位服務系統統籌方案，以國家級衛(wèi)星導航定位基準站為核心、地方衛(wèi)星導航定位基準站作為加密和補充，建設層次清晰、分工明確、基準統一、服務范圍合理的全國衛(wèi)星導航定位基準服務系統，實現國家與地方基準站網資源的共建共享，形成更加豐富的數據資源服務于各行各業(yè)。

　　記者：您剛才提到，基準工程完成的國家一等水準網建設與更新是一次歷史性突破，能否具體介紹一下該工作的難點和亮點?

　　李維森：根據一等水準網應每隔15年復測一次的國家規(guī)范要求，我國自20世紀70年代起，對國家水準環(huán)線進行了3次觀測，最近一次觀測時間為1991年至1996年。這次基準工程開展的國家一等水準網建設與更新，是世界上覆蓋范圍最廣、線路最長、地勢最復雜、精度最高的水準環(huán)線測量。按照以往3期國家水準網觀測經驗，完成如此規(guī)模的水準網觀測任務需10至15年的時間，基準工程在國家局正確指導、工程項目部精心組織、各承擔單位的積極配合與努力下，僅用4年時間就完成全部觀測工作。

　　其中世界最長(全長5460公里)、平均海拔最高(平均海拔4000米以上)、高差落差最大的第139號水準大環(huán)，橫跨新疆、西藏、青海3省區(qū)沙漠和無人區(qū)地帶，自然環(huán)境和氣候條件相當惡劣，施測難度最大，是基準工程建設的攻堅任務。139水準大環(huán)的測量工作時間緊，任務重，國家局調集所屬第一、二、三大地測量隊200余名具有豐富水準觀測經驗的測繪隊員，投入60余套儀器設備，克服重重困難，憑借著艱苦奮斗的精神和過硬的技術，在4個月內完成超大環(huán)的閉合觀測，實現了超大水準環(huán)最短時間、最高精度的閉合觀測，環(huán)閉合差63.22毫米，優(yōu)于1/2限差，達到我國一等水準觀測的歷史最高水平。

　　記者：請您展望一下基準工程建設成果在服務經濟社會發(fā)展以及推進地理信息產業(yè)發(fā)展等方面將發(fā)揮哪些作用?

　　李維森：基準工程建設全面升級和完善了我國大地、高程和重力基準基礎設施，為國家地心坐標框架和區(qū)域坐標框架的建立和維持提供了一套新一代統一的測繪基準成果。這些成果將在我國國民經濟建設、國防建設和社會發(fā)展中發(fā)揮重要作用，為國土資源調查、能源資源開發(fā)、重大工程建設、城鄉(xiāng)規(guī)劃、國防建設、地球科學研究、智能交通、精細農業(yè)、智慧城市、天氣預報、防災減災以及大眾位置服務等提供高精度、動態(tài)、三維的測繪基準支持與服務。在高速鐵路、南水北調、西電東送等國家重大工程建設方面，可以基于國家高等級測繪基準點，布設工程所需的局部基準控制網。基準工程建設大幅提高了我國高等級平面基準和高程基準的密度和精度，解決了高等級測繪基準點不足的問題，從而使國家重大工程建設布設控制網變得更加便捷，精度也將更高。

　　在城市應急系統建設方面，以現代測繪基準體系為基礎，建立城市綜合服務體系，提供實時位置服務、氣象預報、車輛監(jiān)控、城市信息管理與應急調度服務等綜合信息，實現水、電、氣、油、醫(yī)院、通訊、消防、公安等行業(yè)部門的協同與聯動。在應對地震、泥石流等自然災害方面，基于現代測繪基準建立的長期連續(xù)監(jiān)測系統是防災減災、重建規(guī)劃的有效途徑。比如，根據對衛(wèi)星導航定位基準站長期觀測數據進行處理分析所得到的結果，可以監(jiān)測地球板塊運動、重點發(fā)震區(qū)域的地殼運動;通過定期復測的大地控制點數據，可用于大壩變形監(jiān)測，及時發(fā)現災害隱患。在氣象預報方面，全球定位系統氣象探測技術應用作為傳統氣象預報的重要補充手段，能夠獲得更加精確的預報結果。如上海氣象監(jiān)測網站的觀測結果表明，利用空間定位技術探測水汽分布，氣象預報準確性大大提高。在地理信息產業(yè)發(fā)展方面，地理信息數據獲取、處理、服務等產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)，都離不開測繪基準的支撐。通過整合利用衛(wèi)星導航定位基準站，能夠加快形成全國統一的衛(wèi)星導航定位基準站網，提供高精度導航與位置服務，促進導航定位及位置服務市場迅猛發(fā)展，帶來巨大的經濟效益。

　　當然，基準工程建設成果在為各領域提供應用服務的同時，測繪基準也會根據新的技術發(fā)展和新的應用需求進行新的開拓與發(fā)展。我們將進一步推進各類大地測量技術的發(fā)展和融合，繼續(xù)加大大地測量基礎設施(如GNSS、VLBI、SLR、DORIS、海洋驗潮以及衛(wèi)星重力等)的建設力度，促進全球統一的大地測量參考框架的建立與維持，實現全球基準的有效統一以及幾何與物理基準的有機結合，不斷提升測繪基準的服務能力和水平，能夠為“一帶一路”倡議、經濟全球化、“走出去”戰(zhàn)略的實施以及全球地理信息資源建設、全球信息化建設、國防建設、外交服務保障等提供統一的空間定位基準，在我國乃至全球經濟建設、社會發(fā)展、生態(tài)文明建設、科學研究進程中貢獻測繪力量，發(fā)揮應有作用。