国家科技进步奖申请

国家科学技术进步奖推荐项目一、项目名称跨区域现代大地基准精化与应用二、推荐单位意见由于我国及省市大地基准采取分区分期观测、时间跨度长，跨区域基准不统一、不连续等问题，严重影响了跨区域的地理空间信息的无缝连接，影响了跨区域大型工程的建设，甚至影响了政府的宏观决策。该项目经过十余年的生产实践与研究，建立了跨区域大地基准精化与应用体系，实现了不同区域、不同几何与高程基准的跨区域统一；建立了连续的跨区域高精度似大地水准面模型，解决了跨区域似大地水准面的无缝拼接；建立了高精度高分辨率的地理信息坐标转换格网改正模型，实现了参心坐标系成果向2000国家大地坐标系的高效转换。项目在现代大地基准建设关键技术上有重大创新，多项关键技术、总体技术水平和主要技术经济指标达到了国际先进水平。项目成果已成功应用于20个省份与95个城市的大地基准建立、31个省地理信息成果转换以及矿产核查、西气东输、南水北调等国家重大工程。项目研究成果完善了现代大地基准理论与技术，推动了国家大地基准与省市基准的建设与发展，为“一带一路”、京津冀协同发展、长江经济带、国家主体功能区建设、生态环境保护、自然资源资产管理等国家重大战略部署实施提供了测绘技术保障。项目制定了4项现行国家标准，获取2项发明专利、7项软件著作权；获省部级科技进步一等奖3项、二等奖5项；发表学术论文290篇，其中SCI/EI检索70篇。推荐该项目为国家科学技术进步奖一等奖。三、项目简介中国幅员辽阔，省市大地基准多为独立建设，涉及区域多、时间跨度长，存在基准不统一、区域间不连续等诸多问题。项目针对跨区域大地基准的统一、维持和转换以及跨海高程精密传递等关键技术，通过十余年的科学研究和生产实践，建立了跨区域现代大地基准精化与应用技术体系。（一)关键技术内容1）跨区域现代大地基准建立与精化。提出了平面、高程、重力基准控制网并置的布测方法，实现了现代大地基准的快速建立、动态监测与维护；提出了基于GNSS连续运行基准站控制网布测与数据处理的新方法，实现了大地基准的有效传递，确保了跨区域大地基准统一与连续。2）跨区域厘米级似大地水准面精化与统一。提出了FFT与严格积分相结合确定精密地形及均衡改正的方法，提高了重力似大地水准面精度和效率；利用自适应最小二乘配置和BP神经网络相结合，区域间采用附有限制条件的平差方法，实现了重力似大地水准面与GNSS水准的最佳融合及跨区域无缝拼接。3）跨区域基础地理信息数据无缝隙、精度无损坐标转换。首次基于CGCS2000参考椭球面建立了全国高精度高分辨率坐标转换模型；提出了基于CGCS2000的城市坐标系建立与改造方法；研制了不受比例尺、成图范围限制的跨区域地理信息数据转换软件系统，实现了无缝隙、精度无损的高效转换。4）受损大地控制网快速恢复。首次准确分析了汶川地震对震区和青藏板块地形变化、大地基准的影响，并采取跨区域大地基准建设的布测理念与技术原则，实现了汶川及周边地区大跨度受损大地控制网的快速恢复。5）跨海高程精密传递。提出了利用GNSS技术结合高精度似大地水准面实现长距离跨海精密高程传递的技术方法与流程，实现了跨海高程精密传递。（二)支撑材料项目制定了4项现行国家标准，获取2项发明专利、7项软件著作权；获省部级科技进步一等奖3项、二等奖5项；发表学术论文290篇，其中SCI/EI检索70篇。（三)促进行业科技进步作用及应用推广情况项目实现了跨区域大地基准与似大地水准面的精化从分米级至厘米级的跨越，支撑了国家重大工程和重大战略的实施，推动了我国测绘基准体系的现代化建设。项目完成20多个省份与百余个城市的1200个GNSS连续运行站、4.4万个GNSS大地控制网点、23.5万千米水准网的大地基准建设与约400万平方千米的高精度似大地水准面确定。项目广泛应用于矿产核查、西气东输、南水北调等国家重大工程项目。四、客观评价项目在跨区域现代大地基准建立与精化，跨区域厘米级似大地水准面精化与统一，跨区域基础地理信息数据无缝隙、精度无损的坐标转换，受损大地控制网快速恢复，跨海高程精密传递等方面实现了关键技术突破，得到了国家测绘地理信息局、权威媒体、国内外知名专家以及专业机构的高度评价：（一）鉴定与验收意见由陈俊勇院士为主任、魏子卿院士为副主任的鉴定委员会一致认为：项目率先提出了基于GNSS连续运行基准站的控制网布测、数据处理的新技术方法，大幅度提高了作业效率；首次提出了基于2000国家大地坐标系（CGCS2000）的城市坐标系建立方法，并在国内得到广泛应用；基于GNSS与精密三角高程测量结合高精度大地水准面技术，首次在琼州海峡实现了跨度达22千米、精度优于1.2厘米的跨海高程精密传递。项目成果丰富、创新性强、应用范围广、社会与经济效益显著，总体技术达到了国际先进水平。我国参心坐标系测绘成果向地心坐标系转换研究科技成果鉴定委员会（由陈俊勇、宁津生两名院士和五位专家组成）一致认为：项目首次实现了在椭球面上基于控制点成果整体计算全国参心坐标系向地心坐标系转换的方法，建立了全国参心坐标系向地心坐标系转换的高精度、高分辨率格网改正量模型。率先提出了参心坐标系下的地理信息数据向地心坐标系无缝的高精度转换方法，能满足大比例尺地形图坐标转换的精度要求。项目成果达到国际先进水平。区域似大地水准面拟合技术研究得到验收专家组的一致肯定：对于区域范围较大、地形变化复杂的典型地区，采用整体拟合方法实现了面积约2万平方千米大城市似大地水准面精度达到1.0厘米，省级似大地水准面精度达到2-5计算机软件著作权精密水准测量数据处理软件V1.0中国2015SR0412182015.03.09软著登字第0928304号国家测绘地理信息局大地测量数据处理中心其他有效的知识产权计算机软件著作权省市基础地理信息数据坐标转换系统V1.0中国2014SR1368972014.09.11软著登字第0806137号国家测绘地理信息局大地测量数据处理中心其他有效的知识产权发明专利强制对中观测墩用高度测量延伸臂装置及其制作方法中国ZL201110157257.42015.11.25第1861240号安徽省基础测绘信息中心段宗来、余建平、张耀波、张迁、杨友长、姚明、刘金斋、孙宏飞有效专利实用新型专利GPS-RTK对中杆高度改变提示装置中国ZL201520050602.82015.05.20第4323186号国家测绘地理信息局第一大地测量队刘胜震、尤中凯、陈永宏有效专利计算机软件著作权基于EM算法的稳健克里金插值软件[简称：BEMSKSW]V1.0中国2009SRBJ80752009.12.31软著登字第BJ25081号彭军还其他有效的知识产权计算机软件著作权基于EM算法的稳健主成分和方差分量软件[简称：BEMSDS]V1.0中国2009SRBJ72772009.11.16软著登字第BJ24283号彭军还其他有效的知识产权计算机软件著作权空间数据建模软件中国2009SRBJ80982009.12.31软著登字第BJ25104号彭军还其他有效的知识产权计算机软件著作权基于城市CORS的精密单点定位系统[简称：CORSPPP]V1.0中国2013SR0077032013.01.24软著登字第0513465号国家测绘地理信息局第一大地测量队其他有效的知识产权七、主要完成单位及创新推广贡献陕西测绘地理信息局：1、负责本项目总体方案设计和项目实施的组织与协调；2、组织完成了省市现代化测绘地理信息服务体系研究及应用项目，并将成果成功应用于20个省与95个城市；3、参加完成汶川地震地形形变监测与分析及灾后基准快速恢复重建工作；4、编制《全球定位系统（GPS）测量规范》、《国家一、二等水准测量规范》、《国家重力控制网测量规范》、《区域似大地水准面精化基本技术规定》四项现行国家技术标准；5、建立了全国高精度高分辨率坐标转换模型，开发了基于国内外通用地理信息平台的基础地理信息数据坐标转换软件，将成果应用于全国第二次土地调查等国家重大项目。国家基础地理信息中心:1、负责组织实施浙江等15个省、直辖市的现代测绘基准体系建设工作；2、主持项目申报、整体协调和质量控制工作；3、负责国家GPS连续运行站和地壳运动监测网络数据共享子系统的维护与管理工作；4、负责管理全国GPS连续运行站数据，在省市现代化测绘基准体系建设项目中提供技术支持与成果服务。中国地质大学（北京）:1、组织完成了跨区域厘米级似大地水准面数据处理体系与质量保障理论、算法以及相应软件开研究；2、提出用广义非线性M方法与混合模型处理观测数据方法；3、提出用混合模型描述高程、重力等空间分布数据，并开发基于EM算法的稳健空间数据处理系列算法。四川测绘地理信息局：1、参加完成福建、山西、安徽、湖北、成都、西安、深圳、乌鲁木齐等省市的现代测绘基准体系建设外业施测工作；2、完成四川汶川地震灾后测绘基准稳定性和地表形变监测工作；3、应用省市测绘地理信息基准恢复重建技术，全面建成了四川省GNSS连续运行基准站系统；4、完成了四川全省GPSB级点、C级点以及一、二、三等水准点的勘选、外业观测及精度检测工作。黑龙江测绘地理信息局：1、参与全国15个省市似大地水准面精化项目前期预研、论证及初步设计编写工作；2、参加完成浙江省区域似大地水准面精化试点外业工作；3、完成浙等省与大连等市似大地水准面精化外业工作。长安大学：1、分析了提高重力基准精度的理论模型和措施，研究了提高精度的方法和途径；2、发明了一种基于磁悬浮落体舱的绝对重力仪系统，将本成果成功应用于：青藏高原地壳形变监测与地球动力学研究测绘基准分析、北斗卫星地面测轨监控站建立的速度场与陕煤集团柠条塔矿区大地水准面精化。安徽省测绘局：1、在安徽省境内建立了高精度的、统一的、现势性好的与国家CGCS2000坐标系相一致的大地基准；2、创新地在省级CORS系统中采用基于IPSecVPN的加密网络通信技术、控制中心与专网间的信息安全隔离与交换技术，光闸的单向传输技术，为CORS的应用建立了严密的信息安全防护系统；3、提出了新的观测墩墩高严密测量方法，研制了“强制对中观测墩用高度测量延伸臂装置及其制作方法”重庆市规划局：1、组织实施了“数字重庆”地理信息公共平台建设，以及地理空间信息定位基准建设项目；2、建立了重庆市三维空间、平面基准框架；3、完成重庆市B、C级GPS控制网观测及与国家控制点和城市独立坐标系的联测；4、建立了实用、高精度的三维地心动态区域坐标框架。大连市测绘院：1、组织完成大连市现代测绘基准体系建设与大地水准面精化总体方案的设计工作。2、完成了大连市GPS框架网建设、大连市一二水准网建设及大连市连续运行基准站综合服务系统建设；3、协助构建了大连市不同坐标系统之间的坐标转换关系。兰州市勘察测绘研究院：1、完成了兰州市卫星定位连续运行参考站系统建设；2、建立了兰州市高分辨率高精度似大地水准面模型；3、进行了CORS观测墩稳定性研究，提出了相对位置法和绝对位置法。八、完成人合作关系说明该项目成果主要由陕西测绘地理信息局和国家基础地理信息中心长期合作研发，同时针对不同研究内容、任务和目标又分别联合了其它单位共同完成。白贵霞：自2008年5月1日至2010年6月30日，主持完成汶川地震地形形变监测与分析项目。研究参心坐标系测绘成果向2000国家大地坐标系转换。对科技创新中的第1、3、4、5四项内容做出了突出贡献。在项目过程中，共同获得省部级一等奖2项。彭军还：自2007年5月1日至2012年6月30日，系统研究跨区域厘米级似大地水准面数据处理体系与质量保障。研究用广义非线性M方法与混合模型等处理大地测量观测数据处理方法；开发基于EM算法的稳健空间数据处理系列算法。对科技创新中的第1、2、4、5四项内容做出了突出贡献。合作发表论文1篇。王斌：自2003年1月1日至2012年6月30日，参加区域似大地水准面拟合技术研究等多项科研项目，提出了自适应最小二乘配置方法，有效控制了系统误差的影响。对科技创新中的第1、2、3、5四项内容做出了突出贡献。在项目过程中，共同获省部级一等奖1项、二等奖1项，共同编制规范2项，合作发表论文2篇。程传录：自2003年1月1日至2012年6月30日，参加完成了汶川地震地形形变监测与分析；研究基于跟踪站模式下的GPS技术，提出了超大GNSS基准站网解算改进算法。对科技创新中的第1、2、5三项内容做出了突出贡献。共同获取省部级一等奖2项、二等奖2项。张全德：自2003年1月1日至2012年6月30日，参加省市现代测绘地理信息基准服务体系研究与应用项目，主持完成15省、直辖市测绘基准框架的建立及似大地水准面精化。撰写项目立项报告、实施方案、项目设计书，编写项目技术总结，工作总结。主持完成了国家测绘地理信息局承担的中国地壳运动观测网络基本网、区域网建设、观测工作的组织实施。对科技创新中的第1、2、3三项内容做出了突出贡献。项目期间，共同获省部级一等奖2项、二等奖1项，发表论文1篇。张远：自2005年7月1日至2012年1月30日，负责重庆市现代测绘基准体系建设项目整体实施。提出优化的网型和合适的基线长度进行平面控制网的布设；创造性地提出统一市级平面坐标系的技术路线，提出了完善重庆独立坐标系建设方案，并建立高精度转换关系的技术方法。对科技创新中的第1、2两项内容做出了突出贡献。项目期间，共同获省部级一等奖1项。马新莹：自2003年1月1日至2012年6月30日，参与研究基于GNSS与精密三角高程测量结合高精度大地水准面长距离跨(河)海高程传递技术。参加完成参心系基础地理信息数据向地心系转换的技术方法研究工作。对科技创新中的第1、5两项内容做出了突出贡献。项目期间，共同获省部级一等奖2项。王文利：自2003年1月1日至2012年6月30日，参与研究全国高精度坐标转换格网改正量模型；研究基于CGCS2000下独立坐标系的改造与建立方法。对科技创新中的第3、5两项内容做出了突出贡献。项目期间，共同获省部级一等奖1项、二等奖1项。肖学年：自2003年1月1日至2012年6月30日，作为第一编写人，编制现行国家标准《全球定位系统（GPS）测量规范》、《国家一、二等水准测量规范》，作为主要参与者，编制国家标准《国家重力控制网测量规范》、《区域似大地水准面精化基本技术规定》等现行国家技术标准。对科技创新中的第1、2两项内容做出了突出贡献。项目期间，参与编制4项国家标准。伊海波：自2003年1月1日至2012年6月30日参加该项目，参与全国15省市似大地水准面精化项目的前期预研、论证及参与项目初步设计编写工作。提出外业重大测绘项目合理化建议。参与完成了浙江测区似大地水准面精化试点项目，并参与完成了华北地区（河北省），华东华中区域（山东、湖南省）似大地水准面精化项目。对科技创新中的第1、2两项内容做出了突出贡献项目期间，共同获省部级一等奖2项。陈现春：自2003年1月1日至2012年6月30日，作为单位技术负责人，组织完成福建等省市现代测绘基准体系建设外业工作；组织完成四川汶川地震灾后测绘基准稳定性和地表变形监测、四川省GNSS连续运行基准站系统建设任务；主持完成四川全省GPSB、C级点和一、二、三等水准点勘选、外业观测和精度检测工作。对科技创新中的第3项内容做出了突出贡献。项目期间，共同获省部级一等奖1项。陈惠军：自2003年1月1日至2012年6月30日，组织实施并参加完成江西等城市的现代测绘基准体系建设外业施测工作。负责完成琼州海峡跨海高程传递点GPS测量、天文外业测量、高程传递点精密测距三角高程导线测量及水准联测工作。对科技创新中的第5项内容做出了突出贡献。项目期间，共同获省部级一等奖1项。王小瑞：自2003年1月1日至2012年6月30日，参与研究汶川地震对震区和青藏板块地形变化的影响。参与研究GPS长距离跨海高程传递关键技术。对科技创新中的第4项内容做出了突出贡献。项目期间，共同获省部级一等奖2项。韩买侠：自2003年1月1日至2012年6月30，参与研究地理信息数据参心系向地心系高精度转换方法。开发了基于国内外通用地理信息平台的基础地理信息数据坐标转换软件。研发了省级基础地理信息数据坐标转换软件系统。对科技创新中的第4项内容做出了突出贡献。项目期间，共同获省部级一等奖1项。完成人合作关系情况汇总表序号合作方式合作者/项目排名合作时间合作成果证明材料备注1共同获奖白贵霞/22008.5.1~2010.6.301.汶川地震地形变形监测与分析2.跨区域现代大地基准精化与应用附件E5、E62论文合著彭军还/32007.5.1~2012.6.301.合作发表学术论文附件E143工艺规范共同获奖论文合著王斌/42003.1.1~2012.6.301.跨区域现代大地基准精化与应用2.编制国家现行标准与规范3.合作发表2篇学术论文附件E3～E5、E12～E13、E164共同获奖程传录/52003.1.1~2012.6.301.汶川地震地形变形监测与分析2.跨区域现代大地基准精化与应用3.数字兰州卫星定位连续运行参考站系统与似大地水准面精化研究4.大连市现代测绘基准体系建设项目附件E5、E6、E8、E105共同获奖论文合著张全德/62003.1.1~2012.6.301.跨区域现代大地基准精化与应用2.华东华中现代测绘基准建设与厘米级似大地水准面精化3.浙闽赣测绘基准现代化及厘米级大地水准面确定4.合作发表学术论文附件E5、E7、E12、E226共同获奖张远/72005.7.1~2012.1.301.跨区域现代大地基准精化与应用附件E57共同获奖马新莹/82003.1.1~2012.6.301.跨区域现代大地基准精化与应用2.汶川地震地形变形监测与分析3.大连市现代测绘基准体系建设项目附件E5、E6、E108共同获奖王文利/92003.1.1~2012.6.301.跨区域现代大地基准精化与应用2.大连市现代测绘基准体系建设项目附件E5、E109工艺规范肖学年/102003.1.1~2012.6.301.编制国家现行标准附件E1~E410共同获奖伊海波/112003.1.1~2012.6.301.华东华中现代测绘基准建设与厘米级似大地水准面精化2.跨区域现代大地基准精化与应用附件E5、E711共同获奖陈现春/122003.1.1~2012.6.30跨区域现代大地基准精化与应用附件E512共同获奖陈惠军/132003.1.1~2012.6.30跨区域现代大地基准精化与应用附件E513共同获奖王小瑞/142003.1.1~2012.6.301.汶川地震地形变形监测与分析2.跨区域现代大地基准精化与应用附件E5、E614共同获奖韩买侠/152003.1.1~2012.6.301、跨区域现代大地基准精化与应用附件E5九、主要完成人情况表姓名技术职称工作单位完成单位对本项目技术创造性贡献曾获国家科技奖励情况排名郭春喜正高级陕西测绘地理信息局陕西测绘地理信息局作为项目负责人，制定了整体研制方案，对项目研究工作进行组织、管理和协调。提出了快速Fourier变换与严格积分法的融合方法，提出了基于2000系参考椭球面和大地控制点建立全国高精度高分辨率坐标转换模型的方法，提出了基于2000系的城市坐标系建立与改造方法，保证了项目成果的先进性和高效性。本项目投入的工作量占本人工作量的75%。1白贵霞高工国家测绘地理信息局陕西测绘地理信息局主持完成汶川地震地形形变监测与分析项目作为主要技术负责人，完成参心坐标系测绘成果向地心坐标系转换的研究工作。本项目投入的工作量占本人工作量的70%。2彭军还教授中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）作为项目骨干，系统研究跨区域厘米级似大地水准面数据处理体系与质量保障。提出用广义非线性M方法与混合模型的大地测量数据处理方法，并开发基于EM算法的稳健空间数据处理系列算法。本项目投入的工作量占本人工作量的60%。3王斌高工陕西测绘地理信息局陕西测绘地理信息局承担项目技术设计和生产管理工作。参加完成陆海高程基准统一技术、基于多源数据的全球高程基准统一理论与方法研究、区域似大地水准面拟合技术研究等多项科研项目，提出了自适应最小二乘配置方法纠正重力似大地水准面方法。本项目投入的工作量占本人工作量的60%。4程传录正高级陕西测绘地理信息局陕西测绘地理信息局承担项目技术设计和技术管理工作。承担完成基于跟踪站模式下的GPS技术应用研究；参加了汶川地震地形形变监测与分析项目。本项目投入的工作量占本人工作量的60%。5张全德正高级国家基础地理信息中心国家基础地理信息中心参加省市现代测绘地理信息基准服务体系研究与应用项目；主持完成15省、直辖市测绘基准框架的建立及似大地水准面精化项目；主持完成了国家测绘地理信息局承担的中国地壳运动观测网络基本网、区域网建设、观测工作的组织实施。本项目投入的工作量占本人工作量的55%。6张远正高级重庆市规划局重庆市规划局负责重庆市现代测绘基准体系建设项目整体实施。提出了通过全面施测二等水准和采用1：1万DEM来提高山区和高山区似大地水准面精化精度的技术路线，提出优化的网型和合适的基线长度进行平面控制网的布设；创造性的提出统一市级平面坐标系的技术路线，提出了重庆独立坐标系建设方案。本项目投入的工作量占本人工作量的55%。7马新莹高工陕西测绘地理信息局陕西测绘地理信息局参加研究基于GNSS与精密三角高程测量结合高精度大地水准面的长距离跨(河)海高程传递技术；参加完成省市厘米级似大地水准面精化技术体系研究工作；参加完成多个项目技术设计、技术质量管理工作