　“數(shù)字地球”需要“全數(shù)字測(cè)繪信息體系”的支持，該體系常稱為國(guó)家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施(NSDI)，該測(cè)繪信息體系需要7類基本數(shù)據(jù)：大地控制、境界、地塊、高程(正高)、水源、交通和數(shù)字影像，過(guò)程包括信息采集(陸地、海洋、航空、航天采集)、信息處理、信息管理、信息傳輸。

　　中國(guó)大地測(cè)量蒸蒸日上

　　經(jīng)過(guò)幾代大地測(cè)量工作者的共同努力，中國(guó)大地測(cè)量取得了輝煌的成就。1933年參加第二屆國(guó)際無(wú)線電經(jīng)度測(cè)量，建立了天文經(jīng)度基本站;完成一等三角鎖共有930個(gè)一等三角點(diǎn);測(cè)量一等基線22條;測(cè)設(shè)一等天文點(diǎn)73個(gè);一等水準(zhǔn)測(cè)量截至1933年共完成約5000公里。

　　1951年開始布設(shè)全國(guó)天文大地網(wǎng)。首先是從北京出發(fā)向東部沿海地區(qū)推進(jìn)，然后轉(zhuǎn)向中部、東北、西南和西北。1959年延伸到青藏高原，限于自然條件，連續(xù)三角鎖網(wǎng)改為電磁波測(cè)距導(dǎo)線，于1961年完成。

　　1951-1975年間，全國(guó)建成一等三角鎖系5206個(gè)三角點(diǎn)，構(gòu)成326個(gè)鎖段，這些鎖段形成120個(gè)鎖環(huán)，全長(zhǎng)7.5萬(wàn)公里;二等三角鎖網(wǎng)14149個(gè)點(diǎn)，二等三角全面網(wǎng)19329個(gè)點(diǎn);青藏高原一等導(dǎo)線22條，約1.24萬(wàn)公里，含426個(gè)點(diǎn);二等導(dǎo)線48條，約6800公里，含400個(gè)點(diǎn);二等起始邊467條;拉普拉斯方位角458個(gè);用于推算垂線偏差的天文點(diǎn)2218點(diǎn);天文水準(zhǔn)和天文重力水準(zhǔn)路線全長(zhǎng)6.4萬(wàn)公里。

　　1953年，我國(guó)東北地區(qū)一等三角鎖與蘇聯(lián)大地網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)測(cè)。1954年，以聯(lián)測(cè)點(diǎn)蘇聯(lián)大地坐標(biāo)為起算，平差了東北地區(qū)緯度42°以北地區(qū)的一等三角鎖，建立了“1954年北京坐標(biāo)系”。解決了國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)急需。

　　我國(guó)適時(shí)開展了空間大地測(cè)量。1976布測(cè)了全國(guó)DOP網(wǎng)37點(diǎn);之后布測(cè)了衛(wèi)星動(dòng)力測(cè)地(WDC)網(wǎng)7個(gè)點(diǎn)。20世紀(jì)90年代以來(lái)，我國(guó)相繼建成了國(guó)家GPS A、B級(jí)網(wǎng)，全國(guó)GPS一、二級(jí)網(wǎng)和中國(guó)地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)。1991-1997年布測(cè)了全國(guó)GPS一、二級(jí)網(wǎng)共553點(diǎn)，之后布測(cè)了GPS A、B級(jí)網(wǎng)共818個(gè)點(diǎn)，中國(guó)地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)(包括基準(zhǔn)網(wǎng)、基本網(wǎng)和區(qū)域網(wǎng))1222個(gè)點(diǎn)。

　　2000-2003年完成了2000國(guó)家GPS大地控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理，構(gòu)建了“2000中國(guó)大地坐標(biāo)系”，精度優(yōu)于3厘米，使我國(guó)國(guó)家大地控制網(wǎng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

　　在重力網(wǎng)控制網(wǎng)建設(shè)方面，先后采用相對(duì)重力測(cè)量建立了57網(wǎng)和85網(wǎng)，分別構(gòu)建了57重力基準(zhǔn)和85重力基準(zhǔn);近年又建立了2000國(guó)家重力網(wǎng)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)：21個(gè)，高精度基本點(diǎn)126個(gè)，引點(diǎn)112個(gè)。包含1個(gè)國(guó)家重力長(zhǎng)基線網(wǎng)(點(diǎn)位與2000網(wǎng)重力點(diǎn)重合)，6條復(fù)測(cè)國(guó)家重力短基線(60點(diǎn))，新建2條國(guó)家重力短基線(4點(diǎn))。經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的聯(lián)合平差構(gòu)建了“2000國(guó)家重力基準(zhǔn)”。

　　中國(guó)大地測(cè)量的未來(lái)發(fā)展主要集中在如下幾個(gè)方面：一是加大自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的研制與應(yīng)用;二是利用多衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)及其他空間大地測(cè)量手段，建立范圍更廣、密度更高、分布更均勻、精度更高的國(guó)家大地控制網(wǎng)，不斷更新國(guó)家大地坐標(biāo)框架;三是加大海洋大地測(cè)量數(shù)據(jù)采集和全球重力測(cè)量數(shù)據(jù)采集手段建設(shè)，構(gòu)建精度和分辨率都更高的全球重力場(chǎng)模型和大地水準(zhǔn)面;加大大地測(cè)量服務(wù)體系建設(shè)，建立中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)處理與服務(wù)中心，實(shí)時(shí)提供大地測(cè)量動(dòng)態(tài)服務(wù);加強(qiáng)大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)、大地測(cè)量與災(zāi)害預(yù)測(cè)的交叉研究，拓寬大地測(cè)量的服務(wù)面。

　　在測(cè)量?jī)x器的發(fā)展方面，我國(guó)先后研制了流動(dòng)VLBI觀測(cè)系統(tǒng)、流動(dòng)SLR觀測(cè)系統(tǒng)、GPS/GLONASS兼容機(jī)等，目前又研制了多種型號(hào)的北斗導(dǎo)航接收機(jī)以及多模多頻為導(dǎo)航與測(cè)量型接收機(jī)。

　　2020年中國(guó)“北斗”將與國(guó)際水平媲美

　　北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BeiDou/COMPASS)是中國(guó)正在實(shí)施的自主發(fā)展、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，可在全球任何地點(diǎn)、任何時(shí)間、任何氣候條件下，為用戶提供高精度、高可靠的定位、測(cè)速、授時(shí)服務(wù)，并兼具特有的短報(bào)文通信能力。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成，空間段由30顆左右的衛(wèi)星組成，地面段由主控站、注入站和監(jiān)測(cè)站等若干個(gè)地面站組成，用戶段包括北斗用戶終端以及與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容終端組成。

　　在目前正在運(yùn)行的北斗試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，2012年左右將建成區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)。該系統(tǒng)將具備由10余顆衛(wèi)星覆蓋亞太地區(qū)的區(qū)域服務(wù)能力(西至伊朗，東至中途島;北至俄羅斯，南至新西蘭)。

　　2020年左右，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將建成30顆左右衛(wèi)星組成的覆蓋全球的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，系統(tǒng)性能達(dá)到同期國(guó)際先進(jìn)水平。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將面向全球用戶提供高質(zhì)量的衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)，包括開放和授權(quán)兩種服務(wù)類型。開放服務(wù)將面向大眾用戶免費(fèi)提供高可靠的定位、測(cè)速和授時(shí)服務(wù)，定位精度10米，測(cè)速精度0.2米/秒，授時(shí)精度10納秒;授權(quán)服務(wù)面向?qū)I(yè)用戶提供更高精度的定位、測(cè)速、授時(shí)、短報(bào)文通信以及系統(tǒng)完好性信息服務(wù)。

　　未來(lái)我國(guó)將積極穩(wěn)妥地推進(jìn)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展，不斷完善服務(wù)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)各階段的無(wú)縫銜接，確保用戶服務(wù)質(zhì)量;在系統(tǒng)建設(shè)的同時(shí)，同步開展衛(wèi)星導(dǎo)航國(guó)際交流與合作、應(yīng)用推廣與產(chǎn)業(yè)化，積極完善產(chǎn)業(yè)支撐和保障體系，加強(qiáng)市場(chǎng)開拓，充分發(fā)揮北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用效益。

　　測(cè)繪技術(shù)為“數(shù)字地球”提供“基礎(chǔ)框架”

　　“數(shù)字地球”或稱數(shù)字化的地球，是一個(gè)建立在信息論、系統(tǒng)論和控制論基礎(chǔ)上的新概念。“數(shù)字地球”是一個(gè)多分辨率的、三維表示的行星體，在該數(shù)字地球上，我們可以嵌入大量的以地球要素為參考的(georeferenced)數(shù)據(jù)。“數(shù)字地球”本身是基于地理參考框架而建立的，它也為我們提供以地理參考框架為基準(zhǔn)的其它數(shù)據(jù)信息，并為這些信息的存放、流動(dòng)、處理、使用和更新提供載體和技術(shù)。在技術(shù)上，“數(shù)字地球”又是基于超大容量的存貯倉(cāng)庫(kù)，(信息存貯)，寬帶網(wǎng)絡(luò)(信息流通)、空間信息基礎(chǔ)設(shè)施(信息參考框架)等發(fā)展起來(lái)的綜合技術(shù)。

　　作為“數(shù)字地球”的基礎(chǔ)設(shè)施，全數(shù)字測(cè)繪系統(tǒng)將不同地點(diǎn)、不同生產(chǎn)部門的地理數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一集成，為“數(shù)字地球”提供一個(gè)全球地理空間框架。該框架將提供一個(gè)可供漫游、縮放、量測(cè)的基礎(chǔ)設(shè)施。并將分布在全球各地的數(shù)據(jù)統(tǒng)一于同一參考基準(zhǔn)，從而為“數(shù)字地球”生成其它信息提供基礎(chǔ)和框架，即為“數(shù)字地球”的其它信息或數(shù)據(jù)庫(kù)提供空間分析的地理參考(georeferenced)和地理編碼(geocoded)，為“數(shù)字地球”的信息顯示和分析提供一個(gè)公共背景。

　　作為“數(shù)字地球”的建設(shè)的一部分，全數(shù)字測(cè)繪信息將與“數(shù)字地球”其它信息一起為用戶提供空間數(shù)據(jù)疊加、中間轉(zhuǎn)換、網(wǎng)絡(luò)分析、空間數(shù)據(jù)管理等功能，并為某些特殊應(yīng)用或?yàn)槟承C(jī)構(gòu)日常事務(wù)管理提供軟件平臺(tái)和模擬所需的地理環(huán)境。

　　大地測(cè)量信息工程將為“數(shù)字地球”的空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施提供：(1)已知點(diǎn)的基本點(diǎn)位。這些點(diǎn)位數(shù)據(jù)可以隨時(shí)輸入到數(shù)字地球的基礎(chǔ)空間框架中。精確的位置數(shù)據(jù)是集成地理數(shù)據(jù)集的最重要環(huán)節(jié)。(2)精度控制。精確的大地測(cè)量成果將為航空影像信息和GIS提供外部精度控制，避免影像及GIS數(shù)據(jù)的系統(tǒng)偏差。(3)統(tǒng)一的平臺(tái)和高程基準(zhǔn)及統(tǒng)一的參考面。該參考面作為“數(shù)字地球”建設(shè)的一部分，為全球空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施提供統(tǒng)一的高程基準(zhǔn)。(4)區(qū)域重力場(chǎng)信息。區(qū)域重力場(chǎng)可作為“數(shù)字地球”信息產(chǎn)品的一部分提供給用戶。

　　全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)將為“數(shù)字地球”空間基礎(chǔ)框架提供：(1)高分辨率的基本數(shù)字正射影像圖。這些影像圖的充分利用將縮短更新過(guò)時(shí)地圖的周期，并使更新后的地圖具有較好的現(xiàn)勢(shì)性。(2)各類遙感信息。這類信息可以與大比例尺測(cè)圖相結(jié)合，以滿足特殊用戶的需要。(3)決策服務(wù)。為政府或地方部門的水流域、生態(tài)系統(tǒng)、森林服務(wù)、農(nóng)場(chǎng)服務(wù)和其它分析提供劃界等兼容數(shù)據(jù)。(4)環(huán)境監(jiān)測(cè)服務(wù)。衛(wèi)星影像可用于快速更新大范圍的地理信息，對(duì)減災(zāi)防災(zāi)、農(nóng)作物狀況評(píng)價(jià)、城市變化監(jiān)測(cè)以及污染源監(jiān)測(cè)均有重要作用。(5)數(shù)字高程模型。

　　地圖制圖將為“數(shù)字地球”空間基礎(chǔ)框架提供：(1)統(tǒng)一的、高分辨率的基本地圖。這些基本地圖是空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)，也是國(guó)家和地方部門及各類規(guī)劃部門制圖的基本圖。(2)高分辨率的電子圖。這類數(shù)字化測(cè)繪信息將為用戶分析、顯示、輸出提供極大方便。(3)專題數(shù)字圖。在基本地圖的基礎(chǔ)上，各類地理數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)字化，集成于地理信息系統(tǒng)(GIS)中，并用于交通、農(nóng)業(yè)與自然資源、房地產(chǎn)開發(fā)、經(jīng)濟(jì)開發(fā)與資源保護(hù)等，也可用于打擊犯罪，消防選址等。(4)交通、水系、境界、地名注記。這些注記作為“數(shù)字地球”的產(chǎn)品將為用戶提供分析環(huán)境的背景。⑸土地調(diào)查數(shù)據(jù)。該類數(shù)據(jù)可用于土地管理，包括涉及到法律、稅收和轉(zhuǎn)讓土地所有權(quán)等提供參考信息。

　　歸納起來(lái)，測(cè)繪信息系統(tǒng)為“數(shù)字地球”提供空間數(shù)據(jù)“基礎(chǔ)框架”;另一方面又與“數(shù)字地球”其它信息產(chǎn)品一起作為全球用戶的地理“應(yīng)用框架”。

　　作者簡(jiǎn)介：楊元喜，男，1956年7月生，博士。大地測(cè)量學(xué)家。西安測(cè)繪研究所研究員。中國(guó)大地測(cè)量專業(yè)委員會(huì)副主任，陜西省大地測(cè)量專業(yè)委員會(huì)主任，2007年當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院院士。

　　楊元喜院士主要從事大地測(cè)量研究，發(fā)展了相關(guān)觀測(cè)抗差估計(jì)理論,構(gòu)建了雙因子等價(jià)權(quán)模型，提出了抗差方差分量估計(jì)，發(fā)展了抗差貝葉斯估計(jì)、抗差擬合推估理論和自適應(yīng)導(dǎo)航定位理論，主持完成了“2000中國(guó)GPS大地控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理工程”和“全國(guó)天文大地網(wǎng)與空間網(wǎng)聯(lián)合平差工程”，使我國(guó)國(guó)家大地控制網(wǎng)及相應(yīng)坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)行列。（楊元喜）