軍事大地測量

軍事大地測量的歷史悠久。公元前4世紀，古希臘科學家亞里士多德首先提出“大地測量”一詞。前3世紀，古希臘學者埃拉托色尼，利用處於同一子午線上的兩個觀測點，在同一天中午觀測立桿的影子求出中心角，並根據商隊運行時間和速度估算出兩地間的弧長，從而計算出地球的半徑和圓周的長度，首次估算出地球的大小。中國唐代開元十二年（公元724），南宮說等人在張遂（一行）的指導下，首次在今河南省境內實測了一條長約300千米的子午弧。此後，一些國家也相繼進行過類似的測量工作。由於當時使用的測量工具簡單，技術落後，所測結果精度不高。17世紀以後，隨著科學技術的進步，軍事大地測量得到了迅速發展。1617年，荷蘭人W.斯涅耳創立了三角測量方法。隨後，望遠鏡、測微器、游標和水準器等的發明，使測量儀器的製造逐漸完善，為近代大地測量奠定了基礎。期間，西歐和中國相繼用三角測量方法測定地麵點作為控制基礎，不僅擴大了測圖範圍，而且提高了軍用地圖的精度。1743年，法國人A.C.克萊洛發表《地球形狀的理論》，奠定了用重力測量方法研究地球形狀的理論基礎。1794、1806年，德國人C.F.高斯和法國人A.M.勒讓德分別獨立提出最小二乘法準則，為測量平差計算奠定了理論基礎。19世紀，隨著三角測量的普遍展開，提供了推算地球橢球大小的大量資料，各國先後確定了30多個地球橢球的參數。19世紀80年代，因火炮射程增大，需要建立炮兵控制網、聯測炮兵戰鬥隊形和確定目標位置，軍用大地測量成果不僅作為測圖的控制基礎，而且直接用於炮兵戰鬥保障。20世紀40年代以來，科學技術迅速發展，軍事大地測量也進入一個嶄新的發展階段。1948、1956年，先後發明了光電測距儀和微波測距儀，提高了距離測量的精度，使導線測量得以廣泛開展。1957年，蘇聯發射第一顆人造地球衛星之後，人們開始利用觀測人造地球衛星開展衛星大地測量。1960年，美國國防部利用對15顆人造地球衛星的觀測資料，推算出地球扁率為1∶298.3，以後又利用衛星攝影觀測、雷射測距、衛星都卜勒觀測等資料，以及綜合利用大量的大地測量和重力測量資料，推算出許多精確的地球橢球參數。20世紀60年代末至70年代初，開始利用甚長基線干涉測量和慣性測量技術，開展了大地測量。90年代，隨著美國導航衛星――“全球定位系統”（GPS）技術套用的實用化，衛星大地測量方法在眾多領域取代了常規大地測量，標誌著軍事大地測量的發展進入了現代大地測量新階段。進入21世紀，衛星定位連續運行基準站網、衛星重力測量、航空重力測量等技術的成熟，使現代大地測量獲取數據的時空採樣率、精度等大大提高。軍事大地測量包含空間大地測量、邊角測量、高程測量、大地天文測量、重力測量、慣性大地測量和大地測量數據處理等。①空間大地測量。包括衛星大地測量、甚長基線干涉測量等。衛星大地測量是利用人造地球衛星進行大地測量的技術，用於精確測定地麵點的三維坐標、高程及其相關量。甚長基線干涉測量是一種獨立站射電干涉測量技術，用於測定長距離高精度的基線。②邊角測量。包括三角測量、導線測量等。三角測量是在地面上選定一系列的點構成連續三角形，觀測所有三角形的內角，推算各三角形頂點的水平坐標，是經典大地測量時期布設天文大地網和工程控制網的主要技術。導線測量是在地面上選定一系列點，構成折線形，測量各折線邊的長度和各轉折角，推算各點的水平坐標，是建立水平大地控制網和工程控制網的常用技術。③高程測量。包括水準測量、三角高程測量等。水準測量是藉助水準儀和水準標尺測定地面兩點間高差的技術，用於建立國家和地區的高程控制網。三角高程測量是觀測兩點間的垂直角和距離以推求兩點間高差的技術，是測定大地控制點高程的方法之一。④大地天文測量。是觀測恆星，以測定地麵點的天文經度、天文緯度和至相鄰點天文方位角的技術，用於推算垂線偏差，控制大地網中方位誤差的積累，提供起始方位和精確定向等。⑤重力測量。包括地面重力測量（常稱重力測量）、航空重力測量、衛星重力測量等。地面重力測量是用重力儀測定地面重力加速度值的技術，分為絕對重力測量和相對重力測量。航空重力測量是利用機載重力、定位感測器組合系統進行空中重力測量的技術。衛星重力測量是利用星載重力感測器、定位感測器、姿態感測器和星間距離跟蹤感測器組合系統進行空間重力測量的技術。重力測量的結果主要用於地球重力場模型的建立，重力異常、垂線偏差和高程異常的計算等。⑥慣性大地測量。是套用慣性測量系統，測定地麵點的位置、垂線偏差和重力異常，主要用於部隊快速定位，聯測飛彈、炮兵陣地等。⑦大地測量數據處理。一是套用數學原理，對各種大地測量數據進行測量平差，用於推求觀測量的最佳估值並評定精度；二是套用信息系統工程方法，建立各類大地測量資料庫和信息系統，用於實現大地測量過程的一體化和信息化。軍事大地測量的主要任務是：國家基礎大地測量、軍用地圖測圖控制測量、航天和中遠程飛彈試驗場大地測量、中遠程飛彈陣地大地測量及其他軍事大地測量保障。①國家基礎大地測量。主要任務是建立全國統一的測繪基準和測繪系統。測繪基準是進行測繪工作的各類起算面、起算點及其相關的參數，包括大地基準、高程基準、重力基準、深度基準等。它們是國家測繪工作的起算依據，是建立各個測繪系統的基礎。測繪系統是通過布設全國範圍的各類大地控制網而實現的各類基準的延伸，包括大地坐標系統、平面坐標系統、高程系統、地心坐標系統和重力測量系統等。②軍用地圖測圖控制測量。主要任務是：將國家水平大地控制網和國家高程大地控制網進一步加密，以滿足軍事攝影測量方法測制基本比例尺地形圖外業像片控制測量和室內控制點加密的需要；建立高程異常數字模型，滿足地形圖測繪中套用衛星大地測量獲得海拔高套用的需要。③航天和中遠程飛彈試驗場大地測量。又稱靶場大地測量。主要任務是：建立試驗場高精度三維軍用大地控制網，提供發射點、落點、測控設備點、方位標（距離標）的坐標、方位、距離等基準信息；提供發射點、設備點的垂線偏差數據；提供發射首區地球重力場數據。④中遠程飛彈陣地大地測量。主要任務是：建立陣地三維軍用大地控制網，提供陣地聯測的坐標和方位基準；提供發射點垂線偏差、重力值和發射首區地球重力場數據；建立機動陣地高程異常數字模型。⑤其他軍事大地測量保障。主要任務是為中近程飛彈陣地、巡航飛彈陣地、炮兵陣地、雷達陣地、機場、港口、邊防、海防、重要城市以及除航天和中遠程飛彈試驗場以外的其他武器試驗基地等重點軍事地區和軍事設施的聯測建立基礎軍用大地控制網點，並為這些套用場合提供地球重力場數字模型和坐標轉換模型。①空間大地測量。將以衛星定位連續運行基準站網，作為新一代國家高精度坐標基準；套用衛星大地測量技術，以衛星定位連續運行基準站為參考，建立新一代軍用大地控制網；在衛星定位連續運行基準站的控制下，精確、實時地測定運動體的點位坐標，擴展大地測量的套用領域；進一步套用衛星大地測量技術和甚長基線干涉測量技術，精化和維持本國或本地區的大地坐標系。②重力測量。將利用航空重力測量和衛星重力測量技術，並繼續擴展地面重力測量，建立局部地區高精度大地水準面模型和精化地球重力場模型。③邊角測量、高程測量、大地天文測量。經典地面測量技術也在向高科技、信息化方向發展，測量儀器呈現高精度、智慧型化、數位化和集成化的發展勢頭，測量作業模式向內外業一體化方向發展日趨成熟，測量產品在多樣化、實時性方面不斷開拓著套用服務面。④大地測量數據處理。套用數學領域的新理論、新方法將繼續引入測量平差中，計算機網路化的大地測量生產和服務模式將日趨成熟。

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