珠峰基于珠峰高程的成功测量探讨我国测绘地理信息产业的现状及发展

基于珠峰高程的成功测量探讨我国测绘地理信息产业的现状及发展

2020年5月27日珠峰高程测量登山队8名攻顶人员成功从北坡登上珠峰峰顶完成了珠峰高程的测量任务时隔15年我国再次完成了珠峰高度的测量工作。本次珠峰测量工作综合运用了GNSS卫星高精度定位测量、精密水准测量、广电测距、雪深雷达测量、重力测量、天文测量、卫星遥感、似大地水准面精化等多种传统和现代测绘技术 并且是人类首次在珠峰上开展重力测量工作。本次测量结果为地球动力学板块研究、冰川监测、生态环境保护、 区域重力场模型的建立、似大地水准面的精确优化等多个方面提供精确可靠的数据资料支撑。 同时珠峰高度的精确测定也体现了同一时期我国地理信息领域科技综合发展的最高水平是我国大地测量技术发展的重要历程。而本次珠峰高度测量最能体现我国综合测绘水平的创新与突破是“国产测绘装备仪器在珠峰高度测量中全面担纲” 所需高精度测量仪器装备均由我国自主研发。

1、珠峰高程测量的基本过程

珠峰高程测量目的是为了获取珠峰的实际高度而珠峰常年厚度积雪且受地壳板块运动和地震等因素的影响珠峰高程一直在发生长期性和随机性的变化所以珠峰高程测量是一个多种测量手段和数据处理方法综合运用、严禁科学的测量过程。

(1)采用卫星导航系统与传统三角高程观测相结合的方法获取珠峰峰顶的雪面大地高。

(2

)

基于重力仪、以及航空三维影像数据、卫星导航数据、水准观测数据利用似大地水准面优化技术解算珠峰区域的似大地水准面模型即珠峰区域的高程异常格网模型。

(3

)

通过建立的珠峰区域高程异常格网模型将雪面大地高换算成雪面正常高。

(4

)

结合珠峰区域的重力数据、三维地形资料采用地球物力严密算法将雪面正常高换算为雪面正高。

(5

)

通过雪深雷达探测仪探测峰顶雪深将雪面正高扣除相应雪深获取珠峰无雪覆盖情况下的岩石面正高即我们所说的珠峰高程。

(6

)

对珠峰测量过程中获取的所有观测资料进行综合处理和分析获得珠峰高程的最终数据。

2、珠峰测量中我国测绘装备的创新和突破

2020年是我国1975年首次完成精确测量并公布珠峰高程的45周年也是“十三五”规划的收官之年 2020年珠峰高程测量具有重要的历史意义也是对“十三五”测绘事业发展目标的一次重要的实践检验是我国传统测绘技术体系向信息化测绘体系转变的一次重要里程和重要标志。 2020年珠峰高程测量是我国从未放弃尝试利用新的科学技术探求更精确的高程测量的重要标志 并实现了我国信息化测绘技术的创新和突破[1]。

(1

)

依托北斗卫星导航系统开展定位测量工作。 2019年9月我国自行研发的全球卫星导航系统 中国北斗卫星导航系统正式向全球提供服务可以在全球范围内提供全天候、全天时、高精度的定位导航服务。 2020年珠峰高程测量首次采用北斗系统获取峰顶平面位置峰顶雪面大地高等数据信息相比15年前的卫星定位测量来说本次测量完全摆脱了对GPS定位系统的依赖。

(2

)

国产测绘仪器装备全面担当测量任务。珠峰测量过程中测量人员登上峰顶后树立测量觇标与珠峰周边布设的交会点开展峰顶交会测量和GNSS联测获取珠峰高程数据使用雪深雷达探测仪探测峰顶雪深利用重力仪进行峰顶重力测量利用实景三维技术只管展示珠峰的自然资源概况。这些装备均为我国自行研发的测绘装备其中珠峰高程测量主力装备“高原冰雪探测雷达系统”和“觇标”来自中国南方测绘公司。本次的“高原冰雪探测雷达系统”与2005年珠峰测量所使用探测系统相比重量更轻雷达和GNSS均为国产 并且实现了系统集成、时间同步、位置同步数据存储空间更大数据处理效率更高。重力测量所用高精度重力仪 “珠峰号”是由北京奥地探测仪器有限公司和自然资源部第一大地测量队联合研制的这是国机集团向地球深部进军的一个缩影也是国家高精度重力仪向高质量发展的新起点。

(3

)

应用航空重力技术提升测量精度利用实景三维技术 直观展示珠峰自然资源状况。 6月2日 “航空地质一号”飞机完成任务标志着我国首次完成对珠峰及周边区域的高精度航空重力测量。在珠峰测量中 “航空地质一号”飞机主要执行了珠峰区域航空重力和遥感测量任务 并且能够快速、高效、高精度地获取珠峰高程的关键数据以及大范围、高精度的珠峰及周边区域三维地形测量数据 并且在测量任务中应用到了多种处于世界先进水平的机载国产测绘设备装备包括两套国产航空重力仪、一套激光雷达测量仪等精度和分辨率高而且体积小、重量轻、 自动化程度高。 “航空地质一号”飞机飞行高度可达10500米是一架集成航空重力、磁力、摄影和高光谱4中航空载荷的全疆域飞行平台。

(4

)

登顶观测获取可靠观测数据。本次珠峰登顶观测比以往测量时间都长且获取的数据资料也是最多的为了保证测量数据信息的高质量通信在5300米、 5800米和6500米三个阶梯新增了3个4G信号基站和5个5G信号基站保证了珠峰顶部数据信号的稳定覆盖以及数据传输的高速率上行满足测量数据传输、相关视频传输的实时性和登顶测量过程的多路径直播。通过建立的高速率信息通信平台珠峰峰顶观测数据可以直接进行回传并且通过网络传输链路直接传输到数据中心数据中心就可以第一时间对获取的数据进行质量分析以便提出更可靠的观测决策。观测人员完成观测任务后测量仪器可以相对多测量一段时间获取更多的测量数据 并通过5G通信回传这样测量结果会更精确。

3、我国测绘装备的现状及发展

“十三五”规划对测绘事业的发展提出了相应的发展目标即形成适应经济发展新常态的测绘地理信息管理体制机制构建新型信息化测绘公益性保障服务体系开创测绘地理信息事业发展的新格局地理信息资源更加丰富、测绘保障服务更加完善。该目标的提出体现了信息化测绘对国家经济发展和国防建设的重要性 同时也对我国测绘装备的发展提出了更高的要求即我国测绘装备应当在现代科学技术和信息化国家平台的依托下大力提升自主研发能力大力开展高精度、高稳定性、适应性强、满足信息化测绘事业发展的仪器设备研发和制造[1,2,3]。

目前我国已经成为大地工程测量仪器的生产大国 并且在世界市场上所占份额也逐年提升随着我国现有科技水平的不断提升我国测绘技术装备也迅速崛起 并且在高端测绘装备领域与世界先进水平的距离越来越小甚至在某些领域已经赶超其他国家例如在本次珠峰测量中的北斗定位导航系统、高原冰雪探测雷达系统、以及“珠峰号”高精度重力仪在测绘装备领域可以见到越来越多的“中国制造” 。大数据平台、高速率的数据通信

技术、航空摄影与遥感技术、无人机遥感技术等在信息化地理信息平台建设中的应用使我国的信息化测绘技术走在了世界前沿而信息化测绘体系的构建也直接推动了我国测绘产业的不断创新发展测绘产业在技术方面有新的创新突破产品、服务和业态创新有新的探索北科天绘的全球最轻的无人机激光雷达系统 四维图新位置大数据平台MineData基于实时获得的海量数据与可视化、算法和服务高度融合高德的智能车盒实现AR实景导航、车家互联等车辆智能化服务超图软件的新一代三维GIS在三维场数据模型与分析、倾斜摄影和BIM等多源数据多尺度融合等方面获得突破华测的惯导RTK将惯导技术与RTK创新结合起来。

4、我国测绘装备发展存在的不足

虽然我国测绘装备产业在一定程度上取得了喜人的成绩 并且在信息化测绘体系构建中凸显出越来越多的高新技术装备以及构建了更为完善的产业环境但与先进国家的测绘装备综合进行比较我国测绘装备的创新发展仍旧不能停止。从产业结构来讲我国高新技术的测绘装备企业规模较小而业务来源仍旧以传统测绘和政府用户为主 国际市场的开拓存在很大的发展空间。从产品质量来讲我国的传统测绘装备与先进国家仍旧存在一定的差距主要表现在测绘装备的稳定性和精度例如我国目前大型高精度工程施工中所需的全站仪大都选择徕卡、拓普康等而三角架腿也选择国外进口的木质架腿我国国产的全站仪设备及三角架腿等稳定性和精度都存在一定的差距。产业环境上基础设施建设仍旧不能满足测绘地理信息发展的需求虽然我国建立了自己的北斗卫星导航系统摆脱了GPS对我国测绘地理信息的束缚但我国在遥感资源卫星方面仍旧存在很大空缺我国目前正处于卫星遥感影像逐渐向商业化迈进阶段商业性的高分辨率、高时间的遥感卫星数量较少高效率的传输系统、高分辨率、足够数量的组网卫星都限制了商业遥感的发展 目前的遥感产业的发展空间仍旧很大。

参考文献

[1]李德仁,苗前军,邵振峰.信息化测绘体系的定位与框架[J].武汉大学学报(信息科学版),2007(3):189-192.

[2]中华人民共和国自然资源部.全国测绘地理信息事业“十三五”规划[EB/OL].

[3]李德仁,王艳军,邵振峰.新地理信息时代的信息化测绘[J].武汉大学学报(信息科学版),2012,37(1):1-6.

芦金鑫.从珠峰高程的成功测量看我国测绘装备的发展[J].科技创新与应用,2020(26):68-69.