《测量基础知识》课件.ppt

,测量基础,1,第1章测绘基础知识,2,3,第1章测绘基础知识1.1测绘学的任务及作用,测绘学的内容和任务测绘是指对自然地理要素或者地表的形状、大小、空间位置及其属性等进行测定、采集、表述以及获取的数据、信息、进行处理和提供的活动。测绘学研究的主要对象是地球的自然表面，研究测定和推算地面点的几何位置、地球形状及地球重力场，据此测量地球表面自然形态和人工设施的几何分布，并结合某些社会信息和自然信息的地球分布，编制全球和局部地区各种比例尺的地图和专题地图的理论和技术的学科。它是地球科学的重要组成部分。,4,第1章测绘基础知识1.1测绘学的任务及作用,测绘学研究的具体内容：（）测量学研究地球形状和大小(包括地球重力场)确定地面点的空间位置(含地下和空间)（）地图制图学研究社会和自然信息的地理分布绘制全球和局部地区各种比例尺的地形图,5,第1章测绘基础知识1.1测绘学的任务及作用,测绘学的分科,大地测量学摄影测量与遥感学工程测量学海洋测量学地图制图学测绘仪器学普通测量学,几何(天文)大地测量学、物理(重力)大地测量学、卫星(空间)大地测量学地面(近景)摄影测量学、航空摄影测量学、航天遥感测量学普通工程测量学（包含土木、建筑、水利、交通、矿山测量等）、精密工程测量学、特种工程测量学海洋水体测量学、水下地形测量学、航道测量地图学与GIS、地图制图工程光学测绘仪器学、电子测绘仪器学局部地区地形测量与一般工程测量,6,第1章测绘基础知识1.1测绘学的任务及作用,在国家经济建设中的作用1.工程建设的尖兵2.军事作战的眼睛3.科学研究的工具4.现代管理的基础（数字地球、数字中国和数字城市）,7,第1章测绘基础知识1.2地球的形状和大小,8,第1章测量学的基础知识1.2地球的形状和大小,9,第1章测量学的基础知识1.2地球的形状和大小,10,第1章测量学的基础知识1.2地球的形状和大小,11,第1章测量学的基础知识1.2地球的形状和大小,一、地球形状和大小1.地球是一个表面起伏较大的椭球地球表面最高峰：8844.43m海洋底部最深处:11022.00m地球表面最大高差近20km2.地球又是一个近似光滑的水球大陆面积:占29%海洋面积:占71%3.地球平均半径:6371km,2020年5月12日星期二,合肥工业大学土建学院测量工程系,12,测量工作是在地球表面进行的。地球表面虽然很不规则，有高山、平原、丘陵、海洋等。但这些起伏相对于地球本身十分微小。,13,实际地球,地球表面,大地体,旋转椭球体,大地水准面,参考椭球面,一、地球的形状,14,1.2地球的形状和大小,二、基本概念1.重力方向线即铅垂线,是测量工作的基准线2.水准面自由静止的水面;是等位面,有无数个,地心O,离心力,地心引力,重力G,15,设想当海洋处于静止均衡状态时，将它延伸到陆地内部所形成的封闭曲面。,大地水准面,静止海水面,陆地,大地水准面,16,大地水准面,大地水准面和铅垂线示意图,17,大地水准面,E,18,WDM94模型描述的地球形状,19,1.2地球的形状和大小,二、基本概念3.大地水准面静止平衡状态下的平均海水面,向大陆岛屿延伸而形成的闭合水准面特性:唯一性、等位面、不规则曲面作用：测量野外工作的基准面4.大地体由大地水准面包围的地球形体，是不规则球体。,20,二、基本概念5.旋转椭球与大地体非常接近的数学椭球长半径为a，短半径为b扁率数学模型地球平均半径R=6371km,1.2地球的形状和大小,Z,Y,X,21,1.2地球形状和大小,旋转椭球理论上是唯一的数学球体旋转椭球参数，难以全球统一确定；各国自己测定并采用的旋转椭球称为参考椭球同时顾及地球几何参数和物理参数的旋转椭球称为地球椭球体，又称为参考椭球体参考椭球面是测量计算和制图的基准面,22,1.3测量中常用的坐标系统地面点位的坐标与选用的地球椭球和坐标系统有关，测量中常用的坐标系统有：天文坐标系、大地坐标系、高斯平面直角坐标系、独立平面直角坐标系,一、天文坐标系球面坐标，称为地理坐标基准面：大地水准面基准线：铅垂线地面点位用天文经度和天文纬度来表示,23,二、大地坐标系基准面：参考椭球面基准线：法线地面点位用大地经度和大地纬度来表示1.1954年北京坐标系2.1980国家大地坐标系3.WGS-84世界大地坐标系,1.3测量中常用的坐标系统,三、空间直角坐标系三维坐标(X,Y,Z),24,1980国家大地坐标系大地原点位于陕西省泾阳县永乐镇,25,1.3测量中常用的坐标系统四、大地坐标和空间直角坐标的转换五、高斯投影和高斯平面直角坐标系,1.高斯投影横切椭圆柱正形投影。又称为高斯克吕格投影。同时满足等角和高斯投影条件。目的：将球面坐标转换为平面坐标。,26,中央子午线,高斯投影的概念,27,1.高斯投影,中央子午线和赤道投影后成相互垂直的直线。中央子午线长度不变，离中央子午线越远变形越大。为保证投影精度，必须采用分带投影。,6度投影带：中央子午线经度为,28,2.高斯投影分带,（1）6度投影带：中央子午线经度为,（2）3度投影带：中央子午线经度为,29,五、高斯投影和高斯平面直角坐标系,3.高斯平面直角坐标系x坐标：中央子午线向西平移500km，向北为正。y坐标：赤道，向东为正。为区分点位所在的高斯投影带，在Y坐标前必须加两位数的带号。如：,我国六度带带号N=1323，三度带带号n=2545,30,xy高斯平面直角坐标系,yx笛卡尔平面直角坐标系,3.测量高斯平面直角坐标系与数学笛卡尔平面直角坐标系的区别,31,六、墨卡托投影等角正圆柱投影七、独立平面直角坐标系,在半径R15的卫星4颗以上,GPS卫星,（目前轨道上实际运行的卫星个数已经超过了32颗）,116,GPS卫星在轨道上的分布,宁夏国土资源厅,117,2020年5月12日星期二,118,GPS地面监控部分,119,GSP地面控制站,一个主控站：科罗拉多斯必灵司三个注入站：阿松森(Ascencion)大西洋迭哥伽西亚(DiegoGarcia)印度洋卡瓦加兰(kwajalein)太平洋五个监测站=1个主控站+3个注入站+夏威夷(Hawaii),120,GPS用户部分,宁夏国土资源厅,2020年5月12日星期二,121,1.GPS接收机的功能跟踪、接收、放大、处理卫星信号，测量出信号从卫星到天线的传播时间。解译导航电文，实时解算测站三维位置。2.GPS接收机的类型3.GPS接收机的发展1981年GPS接收机问世测地型已从第一代发展到第三代,目前还在飞速发展。,（2）按信号频率分：单频（L1）双频（L1和L2）,（1）按用途分：导航型授时型测地型,122,GPS天线部分将微弱的卫星电磁波信号转变为电信号,并放大,GPS主机部分1.变频器2.信号通道3.微处理器4.存储器5.显示器,GPS电源部分,123,测地型GPS接收机,导航型GPS接收机一般情况下无数据输出的记录存储设备(手持机),124,（四）GPS的功能导航海空导航、车辆引行、导弹制导等测速其精度可达0.1m/s测时与授时其精度可达340ns（1纳秒=10-9秒）定位,125,二、GPS定位原理,宁夏国土资源厅,126,2020年5月12日星期二,（一）GPS坐标系,WGS-84坐标系WorldGeodeticSystem-1984坐标是GPS所采用的坐标系统，GPS发布的星历参数都是基于此坐标系的。WGS-84的椭球参数：a=6378137m,1/f=298.2572.1954北京坐标系(C54)克拉索夫斯基椭球参数：a=6378245m,1/f=298.33.1980西安坐标系(C80)IUGG1975椭球参数：a=6378140m,1/f=298.257,127,2020年5月12日星期二,X轴=0经度X轴在赤道平面内,Y轴=东经90度Y轴在赤道平面内,地心坐标为（0，0，0）,Z轴=旋转轴（极轴BIH1984.0）,地球质心为原点的坐标系统（空间直角坐标系）,128,2020年5月12日星期二,依定位时的状态动态定位静态定位依定位模式绝对定位（单点定位）相对定位差分定位,依定位采用的观测值伪距测量（伪距定位）载波相位测量依时效实时定位事后定位,（二）GPS测量定位的分类,129,2020年5月12日星期二,GPS定位的误差来源,与GPS卫星有关的因素SA技术：人为的降低广播星历精度(技术，2000年5月取消),AS技术：防电子欺骗技术；卫星星历误差；卫星钟差与传播途径有关的因素电离层延迟；对流层延迟；多路径效应与接收机有关的因素接收机钟差；天线相位中心误差；接收机软件和硬件误差另外有接收机的对中、整平误差等,130,2020年5月12日星期二,常规GPS的测量方法，如静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分(Real-TimeKinematic)方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。RTK定位时要求基准站接收机实时地把观测数据(伪距观测值，相位观测值)及已知数据传输给流动站接收机。,什么是RTK技术,131,2020年5月12日星期二,发射电台,GPS主机,基准站,移动站,GPS主机,RTK测量原理图,采集器,接收电台,132,2020年5月12日星期二,2020年5月12日星期二,133,第6章控制测量,134,2020年5月12日星期二,135,6-1控制测量概述,一.控制测量的概念二.平面控制测量三.高程控制测量,第6章控制测量,2020年5月12日星期二,136,一.控制测量的概念,1.目的与作用,为测图或工程建设的测区建立统一的平面和高程控制网控制误差的积累作为进行各种细部测量的基准,2.控制测量分类按内容分：平面控制测量、高程控制测量按精度分：一等、二等、三等、四等；一级、二级、三级,按方法分：天文测量、常规测量(三角测量、导线测量、水准测量)、卫星定位测量,2020年5月12日星期二,137,控制点：对整个测区起控制作用的测量标志点。控制网：由按一定规范布设，由一系列相互联系的控制点所构成的网状几何图形。图根控制网：直接为测图而建立的控制网。图根点：图根控制网中的控制点。,3.有关名词,一.控制测量的概念,控制测量：为建立控制网所进行的测量工作。,2020年5月12日星期二,138,二.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。,1.一般概念等级关系：分一等、二等、三等、四等，前一等级作为以后各等的控制基准；小地区内布置一级、二级、三级和图根控制。,布置形式：三角锁、三角网(三边网、边角网)、导线网、交会定点、GPS测量等。,布网原则：从整体到局部，由高级到低级，分级布网，逐级控制。,2020年5月12日星期二,139,2.常规平面控制测量的等级关系,城市平面控制网的等级关系,2020年5月12日星期二,140,一等三角锁为全国平面控制网的基础,3.各级平面控制网布置形式,二等连续网充填一等三角锁，成为全国平面控制网的骨干。,一等三角锁,二等连续网,2020年5月12日星期二,141,三等、四等三角网和导线网,根据测区的需要，在二等三角网的基础上进行加密，基本图形如下：,图7-3三角网或三边网,图7-4导线网,2020年5月12日星期二,142,4.常规平面控制测量的主要技术要求,城市三角测量的主要技术要求,表7-2,2020年5月12日星期二,143,2020年5月12日星期二,144,表7-4,城市导线控制测量的主要技术要求,2020年5月12日星期二,145,图根导线的技术要求,2020年5月12日星期二,146,三.高程控制测量,建立高程控制网，测定各控制点的高程H。,等级关系：分一等、二等、三等、四等，前一等作为以后各等的控制基准；地形测量时，布设图根水准(也称等外水准)。,布网原则：从整体到局部，由高级到低级，分级布网，逐级控制。,宁夏国土资源厅,2020年5月12日星期二,147,城市水准网主要技术要求,城市水准网主要技术要求,注：R为测段的长度；L为附合路线的长度，均以km为单位。,2020年5月12日星期二,148,7-2导线测量,6-2导线测量,一.导线测量概述二.导线测量的外业三.导线测量的内业计算,2020年5月12日星期二,149,导线测量是平面控制测量中最常用的方法。,导线测量概述,导线的已知点和新建点组成的若干条直线(即导线边)联结成一系列折线或闭合多边形。,闭合导线和附合导线也称为单导线，结点导线和两个环以上的导线称为导线网。,导线测量概述,导线测量时，通常只需要前后两点相互通视。,2020年5月12日星期二,150,一.单导线的布置形式,一.单导线的布置形式,1.闭合导线2.附合导线3.支导线,2020年5月12日星期二,151,1.闭合导线,已知数据：AB，XB，YB,观测数据：连接角B；导线转折角0，1，,5；导线各边长DB1，D12，D51。,1.闭合导线,闭合导线图,A、B为已知点，1、2、3、4、5为新建导线点。,2020年5月12日星期二,152,2.附合导线图,2.附合导线,A,B,1,2,3,4,C,D,已知数据：AB,XB,YB；CD,XC,YC。,AB、CD为已知边，点1、2、3、4为新建导线点。,AB,CD,(XB,YB),观测数据：连接角B、C；导线转折角1,2,3,4；导线各边长DB1，D12，D4C。,(XC,YC),B,C,1,2,3,4,附合导线图,2020年5月12日星期二,153,3.支导线,3.支导线图,观测数据：转折角B,1边长DB1，D12,2020年5月12日星期二,154,二.导线测量的外业,二.导线测量的外业,1.踏勘选点（选点）2.导线边长测量（测边）3.导线角度测量（测角）4.导线连接测量（连测）,2020年5月12日星期二,155,导线测量外业的准备工作,准备工作：收集资料：测区旧地形图、已知点(平面和程控制点)资料、测量规范；仪器工具：所用仪器(包括仪器的检验和校正)、工具、记录手簿、材料。,1.踏勘选点及建立标志,(1).踏勘测区实地了解测区地形；了解已知点状况。,(2).图上(指原有旧图)设计布网方案导线网形、等级；导线边长、总长、点位密度等符合规范要求。,1.踏勘选点及建立标志,2020年5月12日星期二,156,(3).实地选点(4).建立标志,(3).实地选点(考虑以下因素)：,视野开阔，便于测图(重要)；,2020年5月12日星期二,157,临时性标志,大铁钉,沙石路、沥青、砖石缝,临时性标志图,2020年5月12日星期二,158,(5).绘制点位图在现场丈量23个攀距，便于以后寻找或确定点位。用红油漆标出攀距出发点，并写点号与攀距尺寸。画出攀距关系的平面示意图，作为控制点资料。攀距交会角度要好。,(5).绘制点位图,电杆,房屋,道路,控制点,2020年5月12日星期二,159,点号D5桩别大铁钉埋设日期1999年5月20日备注,导线点的点位图,导线点的点之记,2020年5月12日星期二,160,2.导线边长测量测定导线各边长(往返丈量)。,精度要求：符合规范规定。,2.导线边长测量,例：图根导线,2020年5月12日星期二,161,3.导线角度测量观测导线各转折角、连接角。,DJ6一个测回(图根导线)。边长较短时，采用光学对点。,全部测左角，或全部测右角；闭合导线测内角。,4.导线连接测量导线定向（包括连接角和连接边测量）,2020年5月12日星期二,162,三.导线测量的内业计算,三.导线测量的内业计算,1.附合导线的计算2.闭合导线的计算3.支导线计算4.无定向附合导线的特点,导线计算目的：计算各导线点的坐标。要求：合理分配测量误差，评定导线测量的精度。,2020年5月12日星期二,163,三、导线测量的内业计算,思路：,由水平角观测值，计算方位角；由方位角、边长D，计算坐标增量X、Y；由坐标增量X、Y，计算X、Y。,（计算前认真检查外业记录，满足规范限差要求后，才能进行内业计算）,2020年5月12日星期二,164,1、坐标计算公式：,（1）坐标正算（由、D，求X、Y）,已知A（），求B点坐标。,2020年5月12日星期二,165,注：计算出的AB，应根据X、Y的正负，判断其所在的象限。,（2）坐标反算（由X、Y，求、D，）,已知A（）、B（）,求。,2020年5月12日星期二,166,2、附合导线的计算,如图，A、B、C、D是已知点，起始边的方位角和终止边的方位角为已知。外业观测资料为导线边距离和各转折角。,2020年5月12日星期二,167,B,（1）计算角度闭合差：,如图：以右转折角为例计算。,一般公式：,同理：以左角计算,2020年5月12日星期二,168,即：,（各级导线的限差见规范）,检核：,（2）闭合差分配（计算角度改正数）：,式中：n包括连接角在内的导线转折角数,2020年5月12日星期二,169,（3）计算改正后的角度改：,计算检核条件：,（4）推算各边的坐标方位角：（用改正后的改）,计算出的，否则，需重算。,2020年5月12日星期二,170,（5）计算坐标增量X、Y：,（6）计算坐标增量闭合差：,由于的存在，使导线不能和CD连接，存在导线全长闭合差：,导线全长相对闭合差：,2020年5月12日星期二,171,（7）分配闭合差：,检核条件：,（8）计算改正后的坐标增量：,检核条件：,2020年5月12日星期二,172,（9）计算各导线点的坐标值：,依次计算各导线点坐标，最后推算出的终点C的坐标，应和C点已知坐标相同。,2020年5月12日星期二,合肥工业大学土建学院测量工程系,173,2053648,2904054,2024708,1672156,1753125,2140933,12560744,-13,-13,-13,-13,-13,-12,-77,2053635,2904042,2024655,1672143,1753112,2140920,12560625,2364428,2110753,1002711,774016,901833,944721,603801,125.36,98.71,114.63,116.44,156.25,641.44,+0.04-107.31,+0.03-17.92,+0.04+30.88,+0.03-0.63,+0.05-13.05,-108.03,-0.02-64.81,-0.02+97.12,-0.02+141.29,-0.02+116.44,-0.03+155.70,+445.74,-107.27,-17.89,+30.92,-0.60,-13.00,-64.83,+97.10,+141.27,+116.42,+155.67,+445.63,1536.86,837.54,1429.59,772.71,1411.70,869.81,1442.62,1011.08,1442.02,1127.50,1429.02,1283.17,-107.84,2020年5月12日星期二,174,3.闭合导线的计算,闭合导线的计算步骤与附合导线基本相同，需要强调以下两点：,(1)角度闭合差的计算,n边形闭合导线内角和的理论值应为：,2020年5月12日星期二,175,（2）坐标增量闭合差的计算,根据闭合导线本身的特点：,理论上,实际上,北,2,1,4,3,78.16m,105.22m,129.34m,80.18m,2020年5月12日星期二,176,辅助计算,点号,观测角（右角）,改正数,改正角,1,2,3,4,坐标方位角,距离Dm,点号,1,2,3,4,增量计算值,改正后增量,坐标值,xm,ym,xm,ym,xm,ym,1,2,1,2,闭合导线坐标计算表,1074830,893630,893350,531843,1253000,730020,+13,+13,+12,+12,+50,3595910,1074843,730032,893402,893643,3600000,1253000,3061915,2155317,105.22,80.18,129.34,78.16,392.90,-0.02-61.10,-0.02+47.90,-0.03+76.61,-0.02-63.32,+0.02+85.66,+0.02+64.30,+0.02-104.21,+0.01-45.82,+0.09,-0.07,+64.32,+47.88,+76.58,-104.19,-45.81,-63.34,-61.12,+85.68,0.00,0.00,585.68,545.81,563.34,438.88,650.00,486.76,500.00,500.00,500.00,500.00,2020年5月12日星期二,177,1.附合导线的计算,计算器的角度及坐标计算,计算器的角度运算计算器直角坐标与极坐标换算功能,2020年5月12日星期二,178,2020年5月12日星期二,179,2020年5月12日星期二,180,2020年5月12日星期二,181,2020年5月12日星期二,182,SHARP极坐标直角坐标,例：坐标正算D=67.58，=3410554，求x、y,(3).计算器：SHARPEL5812D.x.y.,341.0983333,67.58,67.58,341.0554,0.,DEG,63.93581176,(,x,-21.89219895,y,2020年5月12日星期二,183,2020年5月12日星期二,184,4.支导线计算,已知数据：AB,XB,YB,A、B为已知边，点1、2为新建支导线点。,支导线没有多余观测值,因此不会产生闭合差,从而无须进行任何改正。,3.支导线计算,由于支导线没有多余观测值,因此没有检核条件，无法检验观测值的差错，施测与计算时必须十分小心。,观测数据：转折角B,1；边长SB1，S12。,2020年5月12日星期二,185,支导线的计算步骤,支导线的计算步骤,2020年5月12日星期二,186,四、查找导线测量错误的方法,1、个别测角错误的检查,基本方法：通过按一定比例展绘导线来发现测角错误点。,闭合导线,附合导线,4,A,D,2020年5月12日星期二,187,2、个别边错误的检查,例：,导线全长闭合差f的坐标方位角,凡坐标方位角与或相接近的导线边，是可能发生量边错误的边。,2020年5月12日星期二,188,6-3控制点加密,需要加密个别控制点时，可用交会定点的方法,一.前方交会二.后方交会,2020年5月12日星期二,189,一.前方交会的计算,一.前方交会的计算,A,B,P,已知点：A(XA,YA)、B(XB,YB)待定点：P观测数据：、,(=180-),2020年5月12日星期二,190,前方交会计算公式,直接计算待定点坐标的公式：,A,B,P,余切公式,正切公式,2020年5月12日星期二,191,A、B、C、P处于共圆(也称危险圆)时，无法确定P点坐标。,二.后方交会计算,二.后方交会计算,在待定点P观测三个已知点的水平方向值Ra、Rb、Rc(用以计算夹角、)，以计算待定点P的坐标。,2020年5月12日星期二,192,后方交会的图形编号(三种情况),A,B,C,P,A,B,C,P,A,B,C,P,、取负值,2020年5月12日星期二,193,后方交会计算方法重心公式：,A,B,C,P,A、B、C由A、B、C坐标反算得。,2020年5月12日星期二,194,7-5三、四等水准测量,6-4三、四等水准测量,三、四等水准测量一般用于建立小地区测图以及一般工程建设场地的高程首级控制。,一、三.四等水准测量及其技术要求三、四等水准点的高程应从附近的一、二等水准点引测；如在独立地区，可采用闭合水准路线；三、四等水准点一般须长期保存，点位须建立在稳固处。,三、四等水准测量可用精密水准测量方法进行，而本节主要介绍用S3水准仪进行三、四等水准测量的方法；,2020年5月12日星期二,195,三、四等水准测量的技术要求,2020年5月12日星期二,196,二、三.四等水准测量作业方法,二、三四等水准测量作业方法,1.采用双面尺法作测站检核2.每站观测次序：后视(黑面)上丝读数，下丝读数，中丝读数前视(黑面)上丝读数，下丝读数，中丝读数前视(红面)中丝读数后视(红面)中丝读数,后视尺,前视尺,2020年5月12日星期二,197,三、四等水准测量记录,2020年5月12日星期二,合肥工业大学土建学院测量工程系,198,测站编号,点号,后尺,前尺,下丝,上丝,下丝,上丝,后视距,前视距,视距差d(m),d(m),方向及尺号,水准尺读数（m）,黑面,红面,K+黑-红,平均高差（m）,备注,K为尺常数：K5=4.787K6=4.687,三、四等水准测量记录（双面尺法）,（1）,（4）,（2）,（5）,（9）,（10）,（11）,（12）,后,前,后-前,（3）,（6）,（8）,（7）,（15）,（16）,（14）,（13）,（17）,（18）,1,2,BM.1-TP.1,TP.1-TP.2,1.536,0.947,58.9,+0.1,1.954,1.373,58.1,-0.2,1.030,0.442,58.8,+0.1,1.276,0.694,58.3,-0.1,后5,前6,后-前,后6,前5,后-前,1.242,0.736,+0.506,6.030,5.422,+0.608,1.664,0.985,+0.679,6.350,5.773,+0.577,-1,+1,-2,+0.5070,+1,-1,+2,+0.6780,2020年5月12日星期二,199,三、四等水准测量成果整理,三、三四等水准测量成果整理,附合水准路线、闭合水准路线的计算方法与等外水准路线相同。结点水准路线、水准网的平差计算，要考虑“权”。,2020年5月12日星期二,200,7-6三角高程测量,6-5三角高程测量,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。,一、三角高程测量原理二、较远距离的三角高程测量三、三角高程测量的其他特点,2020年5月12日星期二,201,一.三角高程测量原理,一、三角高程测量原理,A点高程已知，在测站A观测AB水平距离D和垂直角，则：,或,B点的高程：,2020年5月12日星期二,202,二.较远距离的三角高程测量,二、较远距离的三角高程测量,距离较远时，考虑地球曲率差和大气折光差对高差的影响，应对观测得到的高差加“两差”改正：,球差改正：气差改正：,两差改正：,o,2020年5月12日星期二,203,三角高程测量中的“球气差”改正,经研究，因大气折光引起的视线曲率半径约为地球曲率半径的7倍，取k=1/7,上式中地球半径R=6371km，水平距离D以km为单位,2020年5月12日星期二,204,三.三角高程测量的其他特点,三角高程测量两点距离较远时，应考虑加两差改正；两点间对向观测高差取平均，能抵消两差影响；三角高程测量通常组成附合或闭合路线，以检验精度；三角高程测量通常用于代替等外水准测量，而不用于代替等级水准测量；据有关资料称，用电子全站仪进行三角高程测量，能代替四等水准测量。,三、三角高程测量的其他特点,GPS静态定位主要用于建立各级测量控制网，其优点为：定位精度高，其基线的相对精度非常高选点灵活、不需要造标、费用低全天候作业观测时间短观测数据处理自动化,6-6GPS用于控制测量1、GPS静态定位的主要应用领域,2020年5月12日星期二,205,在15截止高度角以上不存在障碍物周围没有反射面，不致引起多路径效应安全避开过往行人和车辆附近不应该有强辐射源(如无线电台、电视发射天线等)可靠的电源供应足够的内存容量正确的配置参数(观测类型、记录速率)检查天线高和偏差仪器的正确检测,2、GPS测量前注意事项,2020年5月12日星期二,206,3、GPS布网方法,充分考虑建立GPS控制网的应用范围采用分级布网的原则GPS测量的精度标准,2020年5月12日星期二,207,国家测绘局1992年制订的我国第一部“GPS测量规范”将GPS的精度分为AE五级(见下表)。其中A、B两级一般是国家GPS控制网。C、D、E三级是针对局部性GPS网规定的。,2020年5月12日星期二,208,GPS网设计的一般原则应通过独立观测边构成闭合图形，以增加检核条件，提高网的可靠性。应尽量与原有地面控制网相重合，重合点一般不少于3个，且分布均匀。应考虑与水准点相重合，或在网中布设一定密度的水准联测点。点应设在视野开阔和容易到达的地方，联测方向。可在网点附近布设一通视良好的方位点，以建立联测方向。根据GPS测量的不同用途，GPS网的独立观测边均应构成一定的几何图形，基本形式有：1.三角形网2.环形网3.星形网,2020年5月12日星期二,209,(1)、三角形网,优点：图形几何结构强，具有较多的检核条件，平差后网中相邻点间基线向量的精度比较均匀。缺点：观测工作量大。一般只有在网的精度和可靠性要求较高时，才单独采用这种图形。,2020年5月12日星期二,210,(2)、环形网,优点：观测工作量较小，且具有较好的自检性和可靠性。缺点：非直接观测基线边(或间接边)精度较直接观测边低，相邻点间的基线精度分布不均匀。是大地测量和精密工程测量中普遍采用的图形，通常采用上述两种图形的混合图形。,2020年5月12日星期二,211,(3)、星形网,优点：观测中只需要两台GPS接收机，作业简单。缺点：几何图形简单，检验和发现粗差能力差。广泛用于工程测量、边界测量、地籍测量和碎部测量等。,2020年5月12日星期二,212,4、野外记录手簿内容,点标识:日期:天气:接收机序列号:设站类型:天线高读数:天线高偏差:跟踪开始时间:跟踪结束时间:观测历元数:观测卫星数(卫星号):GDOP:导航定位解:经度.纬度.高程作业员：,2020年5月12日星期二,213,5、时间和基线长度,观测时间取决于:基线长度卫星数卫星几何图形(GDOP)电离层电离层扰动随时间、日夜、月、年、地点而变化，静态或快速静态最短观测时间不要少于15分钟。根据实践经验，基线观测时间应该是基线长度每公里5分钟加上最短15分钟。,2020年5月12日星期二,214,基线长与同步观测时间长短的关系,根据经验，不同基线长所需同步观测时间如下：12公里3060分钟25公里4090分钟510公里90120分钟1020公里120分钟以上单频GPS一般只测20公里以内的基线,2020年5月12日星期二,215,一种描述纯粹因卫星几何因素对定点精度的影响精度因子指出在测量时被跟踪卫星几何结构上的强度GDOP(Geometrical)包括经度,纬度,高程和时间等因子，称为几何精度因子PDOP(Positional)包括经度,纬度和高程等因子，称为空间位置精度因子HDOP(Horizontal)包括经度和纬度等因子，称为平面位置精度因子VDOP(Vertical)仅包括高程因子，称为高程精度因子,较好的DOP,精度因子(DOP),2020年5月12日星期二,216,一种描述纯粹因卫星几何因素对定点精度的影响精度因子指出在测量时被跟踪卫星几何结构上的强度GDOP(Geometrical)包括经度,纬度,高程和时间等因子，称为几何精度因子PDOP(Positional)包括经度,纬度和高程等因子，称为空间位置精度因子HDOP(Horizontal)包括经度和纬度等因子，称为平面位置精度因子VDOP(Vertical)仅包括高程因子，称为高程精度因子,精度因子(DOP),2020年5月12日星期二,217,6.GPS的数据处理,数据传输基线向量解算闭合环检核(同步环和异步环)重复基线检核WGS-84自由网平差和三维约束平差二维约束平差(在C80或C54坐标系)高程拟合,2020年5月12日星期二,218,7.GPS高程拟合,测量中常用的高程系统有大地高系统、正高系统、正常高系统大地高系统是以参考椭球面为基准面的高程系统。某点的大地高是该点到参考椭球面的垂直距离。大地高也称为椭球高，一般用H表示。正高系统是以大地水准面为基准面的高程系统。某点的正高是该点到大地水准面的垂直距离，一般用符号Hg表示。正常高系统是以似大地水准面为基准面的高程系统。某点的正常高是该点到似大地水准面的垂直距离,2020年5月12日星期二,219,高程系统间的转换,似大地水准面到参考椭球面的距离称为高程异常，似大地水准面不规则，造成了各地高程异常值的不确定性。,2020年5月12日星期二,220,GPS高程拟合的方法,在国内一般适用高程拟合法求水准高。,2020年5月12日星期二,221,2012年6月,第7章基础地理信息采集及成图方法,222,2020年5月12日星期二,223,第7章基础地理信息采集及成图方法7.1基础地理信息概述7.2地形图的基本知识7.3大比例尺地形图的传统测绘方法7.4数字化测图方法7.5普通地形图的数字化,2020年5月12日星期二,224,一、信息与地理信息,客观性传输性共享性适用性时效性不完全性,1.信息：客观事物在人们大脑中的反映。,7.1基础地理信息概述,信息与数据的关系：信息由数据来表达；数据是对客观事物进行定位、定性、定量描述的原始材料；信息来源于数据；数据是信息的载体。,信息的本质特征：,2020年5月12日星期二,225,一、信息与地理信息,2.地理信息：与空间地理分布有关的信息。,7.1基础地理信息概述,地理信息不仅包含所研究实体的地理空间位置、形状，还包括对实体特征的属性描述。因此地理信息还具有区域性和多维数据结构的特征，并能实现动态变化。,它是地表物体及环境固有的数量、质量、分布特征、属性、规律和相互联系的数字、文字、影像和图形等的总称。,地理信息系统GIS：GeographicInformationSystem,2020年5月12日星期二,226,二、地理空间数据与地图,1.地理空间数据：表示地球表面地物和地貌空间位置的数据。是基础地理信息的载体，GIS的基础。,2.地图：由数学所表达的经过综合概括并用特定符号表示的地球表面地物和地貌在平面上的图形。,地图通常是经正射投影得到的等角投影图。,地图三要素：数学要素映射函数关系；地形要素统一规范的地形符号；地图综合合理取舍和综合概括。,2020年5月12日星期二,227,按用途分类：(1)地形图（全要素地图）(2)平面图（地物图）(3)专题地图（行政区划图、交通图、地籍图等）,地图的种类,2.按介质分类：(1)白纸地图(2)电子地图(3)数字地图,2020年5月12日星期二,228,某城市地图,2020年5月12日星期二,229,某市住宅小区分布图,2020年5月12日星期二,230,某城市主要交通图,2020年5月12日星期二,231,某市自来水管网分布图,2020年5月12日星期二,合肥工业大学土建学院测量工程系,232,某城市局部商业规划图,人口现状分布图,2020年5月12日星期二,233,航测或遥感正射影像图,2020年5月12日星期二,234,某学校校园数字化地形图（局部）,2020年5月12日星期二,合肥工业大学土建学院测量工程系,235,地形图样例,2020年5月12日星期二,236,地形图样例,2020年5月12日星期二,237,一、概述二、地形图的比例尺三、地形图的图式符号四、地形图的分幅与编号,7-2地形图的基本知识,2020年5月12日星期二,238,一.概述,2020年5月12日星期二,239,2020年5月12日星期二,240,地形图的定义注解,综合取舍：可选择欲反映的信息，可满足众多方面的要求(制成多种地图产品)。规定的符号：由国家测绘局统一制定各地物、地貌表示在地形图上的符号，即地形图图式。运用图式符号，使地形图形象生动(相似性)，简单明了。（我国目前使用由国家技术监督局发布的地形图图式，编号“GB/T7929-1995”，1996年5月1日实施）,2020年5月12日星期二,合肥工业大学土建学院测量工程系,241,地形图图例,2020年5月12日星期二,合肥工业大学土建学院测量工程系,242,地形图图例,2020年5月12日星期二,合肥工业大学土建学院测量工程系,243,地形图图例,2020年5月12日星期二,244,2020年5月12日星期二,245,比例尺的定义比例尺的表示方法比例尺的分类与大小比例尺精度比例尺选用,二、地形图的比例尺,2020年5月12日星期二,合肥工业大学土建学院测量工程系,246,1.比例尺的定义,2020年5月12日星期二,合肥工业大学土建学院测量工程系,247,3.比例尺的分类和大小,3.比例尺的分类和大小,1500110001200015000大比例尺地形图11万12.5万15万110万中比例尺地形图125万150万1100万小比例尺地形图,*图的比例尺越大，其表示的地物、地貌越详细，图上点位精度越高；但一幅图所代表的实地面积也愈小。并且测绘的工作量会成倍增加。,2020年5月12日星期二,248,5.地形图比例尺的选用,2020年5月12日星期二,249,三、地形图的图式符号,2020年5月12日星期二,250,(一)地物符号,1.比例符号轮廓大，按比例缩小；,3.半比例符号也称线形符号，即长度按比例、宽度不依比例。,4.地物注记用文字、数字对地形符号加以说明。,2020年5月12日星期二,251,2020年5月12日星期二,252,2020年5月12日星期二,253,4.地物注记用文字、数字对地形符号加以说明。,地名、路名、厂名、河流名等；地面高程注记；植被注记等。,2020年5月12日星期二,254,（二）地貌符号等高线,1用等高线表示地貌的原理2等高距、等高线平距、地面坡度3等高线分类4用等高线表示的典型地貌5等高线特性,2020年5月12日星期二,255,地貌是指地球表面的各种起伏形态，它包括山地、丘陵、高原、平原、盆地等。在地形测绘中，表示地貌的方法很多，对于大比例尺地形图通常用等高线表示。,（1）等高线的概念等高线是地面上高程相等的相邻点连接而成的闭合曲线。,用等高线表示地貌的原理,2020年5月12日星期二,256,等高距、等高线平距、地面坡度,等高距相邻等高线之间的高差h，也称等高线间隔。同一幅地形图中，等高距h相等。,等高线平距相邻等高线之间的水平距离d。等高线平距d随地面坡度变化而变化。,由于h为定值，所以i与d成反比，即：d大(等高线稀)，i小(地面坡度小,缓和)d小(等高线密)，i大(地面坡度大,陡峭),2020年5月12日星期二,257,等高线分类,（1）首曲线基本等高线，按测图规定的基本等高距勾绘(线粗0.15mm)。,（3）间曲线局部加绘，使地貌更祥细。采用1/2等高距，用长虚线表示。,注意：在同一幅地形图中间曲线与助曲线可不闭合,（2）计曲线将高程能被五倍基本等高距整除的等高线加粗(线粗0.25mm)，并注记高程。便于读图。,（4）助曲线局部加绘，使地貌更祥细。采用1/4等高距，用短虚线表示。,2020年5月12日星期二,258,3等高线分类,2020年5月12日星期二,259,等高线图例1,等高线图例,2020年5月12日星期二,260,用等高线表示的几种典型地貌,2020年5月12日星期二,合肥工业大学土建学院测量工程系,261,用等高线表示的几种典型地貌,地貌的基本组成,2020年5月12日星期二,262,（1）山头与洼地,地形相反，地貌图相似：山头向中心越高，洼地反之。示坡线指向低处，便于区分。,2020年5月12日星期二,263,（2）山脊与山谷,2020年5月12日星期二,264,雨水垂直于等高线、向下坡方向流淌。因此，山脊线成为分水线、山谷线成为集水线。,一系列山脊线可作为汇水范围的边界线。,分水线与集水线,2020年5月12日星期二,265,（3）鞍部,两个山头间的低凹处，一般也是两个山脊和两个山谷的会聚处。,2020年5月12日星期二,266,（4）绝壁与悬崖,2020年5月12日星期二,267,等高线的特性,（1）同一条等高线上高程必相等。(等高)（2）各条等高线必然闭合，如不在本幅图闭合，必定在相邻的其他图幅闭合。(闭合)（3）只有在悬崖处，等高线才相交，但交点必成双。(不相交)（4）同一幅图内等高距为定值，所以，地面缓和处等高线平距大、陡峭处平距小。(稀缓密陡)（5）等高线与山脊线、山谷线成正交。(正交性),2020年5月12日星期二,268,四、地形图的分幅编号与图廓注记,便于地形图的管理与使用。,两种分幅方法：梯形分幅用经线、纬线划分图幅范围。矩形分幅用纵横坐标格网线划分图幅范围。,2020年5月12日星期二,269,1.地形图的图名、图号和图廓,2020年5月12日星期二,270,地形图样例,2020年5月12日星期二,271,2.矩形分幅与编号,以坐标格网线划分图幅范围，通常使用于1:5000以下的大比例尺地形图分幅。,2020年5月12日星期二,合肥工业大学土建学院测量工程系,272,分幅与编号,矩形分幅与编号法,2020年5月12日星期