（山東中交航務(wù)工程有限公司測(cè)量隊(duì)，264000）

【摘要】當(dāng)今我國社會(huì)、科技日新月異，在建設(shè)方面還是管理方面，都會(huì)用到測(cè)量技術(shù)，隨著技術(shù)難度越來越大，而測(cè)量技術(shù)也會(huì)相應(yīng)的隨著提高。人們的生活水平也會(huì)隨著測(cè)量技術(shù)的發(fā)展的得到改善。隨著空間及衛(wèi)星定位技術(shù)的迅猛增長，大地測(cè)量技術(shù)尤其是空間大地測(cè)量技術(shù)也得到了相應(yīng)的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】大地測(cè)量；數(shù)據(jù)；隨機(jī)誤差；系統(tǒng)誤差

1 引言

作為國家重點(diǎn)學(xué)科大地測(cè)量學(xué)與測(cè)量工程源于學(xué)科測(cè)繪科學(xué)技術(shù)下的，兩個(gè)二級(jí)學(xué)科大地測(cè)量學(xué)和工程測(cè)量學(xué)。大地測(cè)量學(xué)具有測(cè)繪學(xué)科的基礎(chǔ)學(xué)科性質(zhì)，工程測(cè)量學(xué)是測(cè)繪學(xué)科在國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)中的直接應(yīng)用。大地測(cè)量學(xué)與工程學(xué)科就是這兩個(gè)二級(jí)學(xué)科的基礎(chǔ)理論和實(shí)際應(yīng)用的相互結(jié)合與交融。

2 當(dāng)今大地測(cè)量學(xué)的特征

2.1 從多維式大地測(cè)量發(fā)展到整體三維大地測(cè)量。傳統(tǒng)大地測(cè)量技術(shù)主要是采用光學(xué)儀器為基礎(chǔ)，進(jìn)行地面的距離、角度高度和重力等方面的多種測(cè)量，而現(xiàn)在可以采用空間大地測(cè)量直接測(cè)定相對(duì)于地球質(zhì)心的三維絕對(duì)位置；

2.2 從靜態(tài)大地測(cè)量發(fā)展到動(dòng)態(tài)大地測(cè)量。傳統(tǒng)的大地測(cè)量只能測(cè)出靜態(tài)剛性地球假設(shè)下的地面點(diǎn)坐標(biāo)和地球重力值，而現(xiàn)代的大地測(cè)量技術(shù)可以測(cè)到非剛性（彈性、流變性等）地球表面點(diǎn)以及重力場元素隨時(shí)間的變化。從在空間幾何描述地球發(fā)展到物理—幾何空間描述地球。傳統(tǒng)的大地測(cè)量技術(shù)任務(wù)是測(cè)定地球橢球的幾何參數(shù)和地球橢球在地球體內(nèi)的定位，而這些只是在幾何空間中描述地球，但現(xiàn)代大地測(cè)量技術(shù)是在物理—幾何空間中描繪地球的參數(shù)的；

2.3 從局部參考坐標(biāo)系中的地區(qū)性（相對(duì)）大地測(cè)量發(fā)展到統(tǒng)一地心坐標(biāo)系中的全球性（絕對(duì)）大地測(cè)量。傳統(tǒng)的大地測(cè)量受儀器的限制，而現(xiàn)代大地測(cè)量從由于空間尺度的擴(kuò)大，可以建立全球統(tǒng)一的地心坐標(biāo)系，并且將全球各個(gè)局部大地參考系納入到這個(gè)全球統(tǒng)一的參考系中，測(cè)定地面點(diǎn)在其中的絕對(duì)坐標(biāo)。地球表面的大地測(cè)量到發(fā)展到地球內(nèi)部物質(zhì)結(jié)構(gòu)的大地測(cè)量反演。傳統(tǒng)的大地測(cè)量只限于在地球表面進(jìn)行位置和地球外部重力場的測(cè)定，而現(xiàn)代大地測(cè)量中以空間大地測(cè)量為標(biāo)志的大地變形測(cè)量技術(shù)不論在測(cè)量的空間尺度上還是精度水平都已經(jīng)有能力監(jiān)測(cè)地球動(dòng)力學(xué)過程產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和物理場的微變

3 大地測(cè)量數(shù)據(jù)的融合作用

通常情況下，以獨(dú)立信息觀測(cè)為基礎(chǔ)的融合是一種相對(duì)比較嚴(yán)密的融合。本文對(duì)基于各類信息觀測(cè)平差結(jié)果的融合和基于信息觀測(cè)的融合模式進(jìn)行了討論。

3.1 參數(shù)選擇的原因。人們?cè)诮⒁粋€(gè)平差模型時(shí)，在平差前，由于不可能對(duì)所有參數(shù)的規(guī)律全部了解掌握，往往造成過度參數(shù)化，使得參數(shù)之間存在著某些程度的復(fù)共線性，從而導(dǎo)致模型病態(tài)。例如，在測(cè)邊網(wǎng)中，要用多臺(tái)測(cè)距儀測(cè)量邊長，為了補(bǔ)償不同儀器的系統(tǒng)誤差，在數(shù)據(jù)處理中，經(jīng)常要附加參數(shù)，這樣常常會(huì)造成過度參數(shù)化，引起模型病態(tài)。

3.2 觀測(cè)的原因。觀測(cè)的原因是指統(tǒng)計(jì)分析中的采樣不足或測(cè)量當(dāng)中觀測(cè)量不夠。在統(tǒng)計(jì)分析中，由于某些條件限制，子樣采樣為局部結(jié)果。此時(shí)設(shè)計(jì)矩陣表現(xiàn)出嚴(yán)重的復(fù)共線性，其實(shí)質(zhì)為采樣不足而引起的模型病態(tài)。在測(cè)量實(shí)踐中，因觀測(cè)數(shù)據(jù)不足引起的系統(tǒng)病態(tài)也很常見的，主要發(fā)生在后方交會(huì)的觀測(cè)模式中。比如，在GPS定位中，理論上只需要兩個(gè)歷元的雙差觀測(cè)值就可以進(jìn)行LS估計(jì)并且解算模糊度，但是實(shí)踐證明，如果歷元間隔很小(例如1秒，2秒或30秒等)，Ls估計(jì)結(jié)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(fā)現(xiàn)Ls估計(jì)的法矩陣存在嚴(yán)重的病態(tài)性。

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

4 大地測(cè)量的模式作用

4.1 函數(shù)模型。運(yùn)用綜合平差模型，利用綜合平差方法。保持行政界線的復(fù)雜程度及曲線特征，實(shí)施平差處理。在工程實(shí)踐中，附不等式約束的最小二乘平差模型經(jīng)常被使用，在不等式約束條件不太多的時(shí)候，沒有必要像lemke算法那樣引入人工變量，只需要借助整標(biāo)集法來求解線性互補(bǔ)問題時(shí)。如果求解線性互補(bǔ)問題在其解只有一解時(shí)，求得解后可以停止計(jì)算，不過當(dāng)不等式約束條件較多時(shí)，那么整標(biāo)集法的計(jì)算量將會(huì)變大需要引入人工變量。在測(cè)繪領(lǐng)域應(yīng)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(cè)繪時(shí)應(yīng)結(jié)合實(shí)際，利用不等式先有效地測(cè)試信息，確保將不等約束平差的方法在測(cè)繪方面能夠被更好地應(yīng)用。附加系統(tǒng)參數(shù)的混合平差模型同時(shí)包含隨機(jī)和非隨機(jī)兩類系統(tǒng)參數(shù)，相對(duì)具有的普適性。在實(shí)際操作中，只需要將平差公式和假設(shè)檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行相應(yīng)的變換就可以實(shí)現(xiàn)模型變換，根據(jù)實(shí)際觀測(cè)把混合模型進(jìn)行變換，變換為所需要的模型。實(shí)施過程中常常存在著補(bǔ)償系統(tǒng)誤差的完整性和解的穩(wěn)定性之間的矛盾，也就是參數(shù)過度化和系統(tǒng)間的相關(guān)性極大可能影響到平差模型主參數(shù)的精度。除了進(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn)外，解決此問題還應(yīng)考慮將部分較次要的系統(tǒng)參數(shù)的影響歸到隨機(jī)模型中。大地測(cè)量數(shù)據(jù)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(jī)模型。由于測(cè)量平差對(duì)象已從過去同類型、單一的觀測(cè)量推廣到不用精度、不同類型的觀測(cè)量，許多學(xué)者將經(jīng)典方法改進(jìn)為方差和協(xié)方差分量估計(jì)法，主要包括BIQ UE法、MINQUE法、Helmert法和極大似然估計(jì)法等等，還建立了廣義方差模型，將方差和協(xié)方差分量的估計(jì)拓展到更為一般的情形。在整體大地測(cè)量中方差分量估計(jì)對(duì)協(xié)調(diào)幾何觀測(cè)、物理觀測(cè)的權(quán)重起到很大的幫助。長期實(shí)踐中，方差分量估計(jì)在自適應(yīng)卡爾曼濾波、精密定軌、重力場恢復(fù)方面、自適應(yīng)融合導(dǎo)航均得到成功應(yīng)用;對(duì)于大規(guī)模GPS網(wǎng)數(shù)據(jù)處理，方差分量估計(jì)對(duì)協(xié)調(diào)和改進(jìn)各GPS子網(wǎng)的隨機(jī)模型也是很好的方法。

5 大地測(cè)量的戰(zhàn)略目標(biāo)

我國大地測(cè)量的戰(zhàn)略目標(biāo)是為我國地球科學(xué)和社會(huì)發(fā)展提供完善和深層大地測(cè)量支持的，建立以空間大地測(cè)量為主體的現(xiàn)代大地測(cè)量完整體系，滿足地球科學(xué)，空間技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求也是我國大地測(cè)量發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)之一。其中GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展最為主要。GPS動(dòng)態(tài)定位日益受到重視，全動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)定位應(yīng)用日益廣泛。

6 結(jié)語

進(jìn)入二十一世紀(jì)我國大地測(cè)量工作取得了重要進(jìn)展，用新一代大地坐標(biāo)系的趨勢(shì)勢(shì)在必行，在技術(shù)條件成熟的今天，采用新的坐標(biāo)系仍然要解決大量測(cè)繪產(chǎn)品的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問題。在今后如何維護(hù)國家的大地坐標(biāo)系，使大地參考框架得到及時(shí)有效地加密以及更新，這些都需要測(cè)繪工作者的不懈努力。在大地測(cè)量手段日益豐富和不斷增強(qiáng)的形勢(shì)下，大地測(cè)量與地學(xué)的其他學(xué)科進(jìn)行交叉和融合，將會(huì)更好地推動(dòng)地球科學(xué)的發(fā)展。

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