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第四章地图数据源 地面测量数据多源遥感数据GPS数据 第一节地面测量数据 控制测量 一 控制测量的意义 测量过程中 不可避免地会产生误差 因此必须采取正确的测量程序和方法 即遵循 由高级到低级 由整体到局部 先控制后碎部 的原则进行测量作业 以防止误差的积累并加快测量作业的速度 由于控制点数量少 并且使用较精密的仪器和方法测定 所以易于保证较高的精度 而碎部点测量的精度虽较控制点低 但由于各碎部点是根据较高精度的控制点测定的 它们之间是独立的 因此误差不会积累 其精度也可保证 二 控制测量的方法控制测量分为高程控制测量和平面控制测量 高程控制测量的目的是为了测定高程控制点的高程 建立高程控制网 其测量方法采用水准测量和三角高程测量 平面控制测量的目的是为了测定平面控制点的平面位置 建立平面控制网 其测量方法主要采用导线测量和三角测量 高程控制网和平面控制网一般是独立布设的 但它们的点也可以共用 即一个点既可以是高程控制点 同时也可以是平面控制点 控制测量也可以用GPS仪器进行观测 1 1小区域控制测量 由于全国性控制点的密度比较小 远远不能满足大比例尺地形测图和工程建设测量的需要 为此还必须进行小地区控制测量 图根控制测量 小地区控制测量的目的在于 进一步加密精度低一级而有足够数量的控制点 以直接供测图之用 小地区控制网 也有高程控制网和平面控制网 高程控制采用四等及等外水准测量和三角高程测量的方法进行 平面控制采用经纬仪导线测量 经纬仪交会法和小三角测量等方法进行 1 平面控制测量 1 1平面控制测量 建立平面控制网 测定各平面控制点的坐标X Y 一 三角测量 在测区内从大地控制点起 选择控制点建立三角网进行三角测量 二 角度交会 测定某些角度进行控制点加密的方法 前方交会侧方交会后方交会 前方交会 前方交会是采用经纬仪在已知点A B上分别向新点P观测水平角 和 从而可以计算P点的坐标 但是为检核 有时从三个已知点A B C上分别向新点P进行角度观测 由两个三角形分别解算P点的坐标 同时为了提高交会点的精度 选择P点时 应尽可能使交会角r接近于90 并保证30 r 150 侧方交会 实质上与前方交会法相同 也是利用两个高级控制点测定另一未知点的坐标 后方交会 为了测定P点的坐标 将仪器安置在P点 对三个已知点观测水平角 求P点坐标 后方交会法的应用条件是 需要有四个高级控制点 且P点不在A B C三点所构成的圆周上或该圆周的附近 否则将算不出结果或计算结果误差很大 所以称这个圆为危险圆 1 平面控制测量 三 导线测量以导线测量的方法来建立平面控制网得到了广泛应用 导线布设形式灵活 适用于平原和人口密集的地区 导线的布设形式有下述几种 闭合导线附合导线支导线 2 高程控制测量 水准测量三角高程测量 水准测量 水准测量是使用水准仪和水准尺 根据水平视线测定两点之间的高差 从而由已知点的高程推求未知点的高程 三角高程测量 三角高程测量是一种间接测定两点之间高差的方法 要求观测两点之间的水平距离D 或斜距S 以及两点之间的垂直角 使用于山区或不便于进行水准测量的地区 3 测量仪器 经纬仪是一种测角仪器 3 测量仪器 水平角度为 b a 3 测量仪器 1 2碎部测量 一 展绘坐标点 二 距离量测 三 碎部点的选择与施测 四 绘图 1 3地面测量的现代方法 1 全站仪测图2 数字测图系统 第二节多源遥感数据 遥感 RemoteSensing 其含义就是遥远的感知 即通过非直接接触目标的方式 获取被探测目标的信息 并能通过识别与分类 了解该目标的质量 数量 空间分布及其动态变化的有关特征 2 2航空像片 1 像片性质 航摄像片为中心投影 地形图为正射投影 地形图的特点 1 图上任意两点间的距离与相应地面点的水平距离之比为一常数 等于图比例尺2 图上任意一点引画的两条方向线间的夹角等于地面上对应的水平角 地形起伏引起的像点位移 像片倾斜引起的像点位移 航摄像片的特点 当像片倾斜 地面起伏时 地面点在航摄像片上构像相对于理想情况下的构像所产生的位置差异称像点位移 S J i 航摄像片中的重要点 线 面 面 地面E像片面P主垂面W真水平面Es线 迹线TT主光线SoO主垂线SnN摄影方向线VV主纵线vv等角线ScC主合线hihi主横线hoho等比线hchc 重要的点线面 点 摄影中心S像主点o地主点O像底点n地底点N等角点c地面等角点C主合点i主遁点J 航摄像片的方位元素 确定摄影时摄影中心 像片与地面三者之间相关位置关系的参数 确定摄影物镜后节点与像片之间相互位置关系的参数 内方位元素 x0 y0 f 可恢复摄影光束 像片内方位元素 f x0 y0 确定摄影瞬间像片在地面直角坐标系中空间位置和姿态的参数 像片外方位元素 Zs Xs Ys 外方位线元素 描述摄影中心在地面空间直角坐标系中的位置 Xs Ys Zs 外方位角元素 描述像片在摄影瞬间的空间姿态 像片外方位角元素 以Y轴为主轴的 转角系统 航向倾角 旁向倾角 像片旋角 OX 共线方程 像片重叠 沿航线方向相邻两张像片应有60 左右的航向重叠 相邻航线间的像片应有30 左右的旁向重叠 航空摄影 立体像对 人眼立体视觉 人用双眼观察景物可判断其远近 得到景物的立体效应 这种现象称为人眼的立体视觉 立体像对 立体量测原理 2 像片判读 一 像片种类全色像片红外像片彩色像片彩红色像片 二 判读标志直接判读标志形状尺寸色调阴影间接判读标志形态位置活动 3 像片调绘 根据规范对地物进行注记 包括大部分的图上数据 4 数字正射影像图 DOM digitalorthophotomap 是利用数字高程模型对扫描处理的数字化的航空像片 遥感影像 单色 彩色 经逐像元进行数字微分纠正 再按影像镶嵌 根据图幅范围剪裁生成的影像数据 数字正射影像图的特点 消除由于地面起伏引起的投影差 恢复地物在像片平面上正确的几何关系 建立可以量测的影像图 同时具有地图几何精度和影像特征的图像 具有精度高 信息丰富 直观真实等优点 数字正射影像图的类型 平面图注记平面图图廓内 公里网 外整饰平面图 数码摄影机 香港卫星遥感正射影像图 Photogrammetry 第三节制图数据与处理 一 数据类型定性数据和定量数据自然资源数据和社会经济数据空间数据 二 数据的预处理1 量表系统量表系统方法 描述被观察到的特征并将其划入某一组变量的最有效方法 是按照四级精确度来划定的 通常叫做量表系统的方法 地图学者为了在地图上直接或间接描述空间的数量特征采用量表法对数据进行数学处理 这四种量表按其精度排列为 定名量表 顺序量表 间距量表和比率量表 量表系统表达的是制图中的属性数据 定名量表 在众多事物中只根据固有特征进行分区时 可采用定名量表 即在分区制图现象时只根据定性关系 而不涉及定量关系 众数是最佳的数字统计量 以一个群体中出现频率最大的类别定名 顺序量表 按某种标志把制图物体或现象排序 表现为一种相对的等级 称为顺序量表 它只能区分出相对的等级 不能产生对象的数量概念 顺序量表显示地图符号的量为优 良 中 差或大 中 小 无单位 也不能表明差别的具体量 分位法是其中一种常用的定量分类方法 间距量表 采用该量表可以区分空间数据量的差别 常用的统计量是算术平均值 描述数据的平均使离散度是标准差 Xx n x 2d x d x x d x 2d 分级间隔值 比率量表 实际上是间隔量表的精确化 它有计量单位 有起始点 可以描述客体的绝对量 是一种完整的定量化方法 等比数列是常用的方法之一 L kLr kLr2 kLr3 kLr4 kLr5 H 2 两种现象的相关分析 为了研究地图上表示现象之间的相关性 通常利用统计上相关系效的计算 为此 首先要选取两种以上现象在不同空间 或一定时间范围内 的数量特征 制图对象数量指标的读取 可利用一幅或成套地图按设计好的形状和大小相同的坐标网格进行 较为方便是利用等值线图或分级统计