【转】国家天文大地网

    全国天文大地网整体平差系国家重大科技项目，是在全国领土范围内，由互相联系的大地测量点（简称大地点）构成，大地点上设有固定标志，以便长期保存。此网1952年起布测,1978年完成,历时26年。1978年4月国家测绘总局与总参谋部测绘局在西安召开会议,决定联合进行中国天文大地网整体平差。平差按序分为资料分析、数据归算、椭球定位、大地基准数据确定、数据准备、程序编制、平差解算和精度分析等部分。由陕西省第四测绘大队、解放军57659部队、总参二测绘大队和国家测绘总局测绘科学研究所等单位共同承担,前三个单位为陕西和中央驻陕测绘单位。参加此项任务的工程技术人员有朱梅珍、鲁福、王贞玺、顾旦生等数百人。其中陕西省第四测绘大队和总参二测绘大队,主要承担了全国天文大地网的资料分析、数据归算、程序编制、平差试算、解算、精度分析和技术总结编写等项目工作。
一、方案选择
    (一)方案与数据。
    为避免逐级控制平差导致全网精度损失,采用了全国天文大地网整体平差。参加平差的控制点(包括一、二等三角点)、导线点和部分三等三角点,共计48433点,311199个方向,导线边1404条;并采用一、二等起始边467条,,一等拉普拉斯方位角458个。参加计算各类数据量达420万条。

    国家大地网采用逐级控制、分级布设的原则，分一、二、三、四等。主要由三角测量法布设，在西部困难地区采用导线测量法。

    一等三角锁沿经线和纬线布设成纵横交叉的三角锁系，锁长200～250公里，构成许多锁环。一等三角锁内由近于等边的三角形组成，边长为20～30公里。二等三角测量有两种布网形式：一种是由纵横交叉的两条二等基本锁将一等锁环划分成4个大致相等的部分，这4个空白部分用二等补充网填充，称纵横锁系布网方案。另一种是在一等锁环内布设全面二等三角网，称全面布网方案。二等基本锁的边长为20～25公里，二等网的平均边长为13公里。一等锁的两端和二等网的中间，都要测定起算边长、天文经纬度和方位角。所以国家一、二等网合称为天文大地网。

    (二)地球椭球参数。选用国际大地测量学协会(IAG)1975年推荐值。地球椭球参数数值为:
    长半轴a=6 378 140米;
    动力形状因子J₂=1 082.63×10^-6;
    地心引力常数GM=3.986005× 10¹⁴米³/秒²;
    自转角速度 ω=7.292115× 10^-5弧度/秒。根据上述数据求得地球椭球扁率:
    α=1:298.257
    (三)经度起算。
    建立国家大地坐标系,需确定首子午面和经度零点。国家测绘总局和总参谋部测绘局共同委托上海、北京、陕西天文台,武汉测量与地球物理研究所,武汉时辰站,南京大学等单位完成。
    确定全国天文大地网整体平差的天文经度值,以上海天文台相对于格林尼治平均天文台的经度起算。天文经度首子午面为通过JYD (1968.0)平北极和国际时间局(BIH) 1968系统的格林尼治平均天文台的子午面。此子午面与JYD (1968.0)对应的赤道交点为经度零点。
    (四)椭球定位。
    以中国范围内高程异常平方和最小为条件进行椭球定位。
    1954年北京坐标系椭球定位结果,中国范围内椭球由西向东倾斜,在东部低于大地水准面最大达67米(见图10～1)。这次定位,按定位后绘制的高程异常图显示,有两条零等值线穿过中国东部和西部,一般地区高程异常值均在+20～-20米之间,达到了地球椭球与中国大地水准面较好的拟合(见图10～2)(4)。
    (五)大地原点。
    确定大地原点设立在陕西省泾阳县。

二、平差计算
    平差以国家大地原点为起算点。网中天文方位角和起始边作为固定值,观测方向和导线长度作为元素,按不同等级、不同精度的观测值分级定权。采用附有条件方程的间接观测平差法,计算在椭球面上进行。平差时组成误差方程式达3 1万个,解算了15万阶线性方程组。
    为确保平差过程和结果的准确性,平差计算分别在陕西省第四测绘大队和总参二测绘大队平行进行。采用相同的起算数据、固定值,相同的观测数据和权数,按两种不同的实施方案,分别在CDC·CYBER 172型和国产013型电子计算机上解算。全部解算工作于1982年5月完成。

三、成果精度
    我国天文大地网全网约有5万个大地点。历时20多年。共布设一等三角锁401条，一等三角点6182个，构成121个一等锁环，锁长7.3万公里。一等导线点312个，构成10个导线环，导线环总长约1万公里。

    两队平差结果,同名坐标值比较,较差绝大部分在±2厘米内,仅有3点在±4～±5厘米间。平差后,相对于大地原点最远点位误差0.7～0.8米,边长最大误差1:5.4万,方位角最大误差为±2.2秒。
    平差的最后结果和精度推算结果,都证明这次大规模的天文大地网整体平差,从理论、方法到计算都是正确的。此次建立的1980西安坐标系,地球椭球参数科学,椭球指向明确,大地水准面和椭球面符合较好,有明显的优越性。 建立了我国自己的1980国家大地坐标系，并为精化地心坐标提供了条件。
    全国天文大地网整体平差工作,历时5年,于1982年完成。1984年6月通过部级鉴定。鉴定意见:该平差方案先进,归算严格、方法严密、成果精度高、准确可靠、科学技术上达到了先进水平。
    中国国家天文大地网规模之大、网形之佳和质量之优，在全世界居于前列；布设速度之快也是空前的，这是我国测绘界几代人艰苦奋斗的结果。此项目于1984年获国家测绘局科学技术进步一等奖;1985年获国家科学技术进步二等奖。