第12章测绘新技术

1、.12. 测绘新技术测绘新技术.12.1 全球定位系统GPS 12.2 地理信息系统GIS 12.3 遥感RS 12.4 电子数字水准仪 12.5 全站仪概述 12.5.1 日本TOPCON GTS-301D全站仪 12.5.2 瑞士leica TS700全站仪 12.5.3 日本索佳全站仪 12.5.4 中国南方全站仪. 全球卫星定位系统 GPS ( Global Positioning System ) 地理信息系统 GIS ( Geographic Information System ) 遥感 RS ( Remote Sensing )目前测量界最先进的理论和技术是“3S”，即:.12

2、.1 全球定位系统GPS12.1.1 GPS简介简介12.1.2 GPS的应用的应用12.1.3 GPS技术在测绘应用中的特点技术在测绘应用中的特点12.1.5 GPS施测施测.全球定位系统（全球定位系统（Global Positioning System，简称，简称GPS）.12.1.1 GPS简介简介 授时与测距导航系统及全球定位系统（Navigation System Timing and Ranging/Globle positioning System-NAVSTAR/GPS）,通常简称为“全球定位系统”，即GPS。GPS是以人造卫星组网为基础的无线电导航定位系统。利用设置在地面或运

3、动载体上的专用接收机，接收卫星发射的无线电信号实现导航定位。它是根据美国国防部1973年12月批准的国防导航卫星计划而建设的。它由三部分组成，即：空间的卫星、地面控制系统、用户的接收处理装置。.12.1.1 GPS简介简介 空间部分空间部分有24颗卫星，其中3颗为备份卫星。24颗工作卫星均匀分布在约二万公里高的六个轨道平面上，每个轨道面4颗，运行周期约为12小时。工作卫星以L1=1575.42兆赫和L2=1227.6兆赫两种频率发送导航信号，导航信号采用伪随机噪音编码调制，L1用P码和C/A码调制；L2用P码调制。C/A码开放民用。地面控制系统地面控制系统由一个主控站、四个监控站和三个注入站组

4、成，任务是保证卫星导航数据的质量。用户的接收装置用户的接收装置由天线、接收机、计算机和数据处理软件等组成。.12.1.2 GPS的应用的应用 GPS具有精度高、速度快、全天候、距离远等特点，促使大地测量的作用大大向外扩展延伸。其作用有：(1)为飞机、船舶、运载体提供定位和导航信息；(2)布设城市、矿山、海洋等各类控制网，不需造标观测，可灵活方便又廉价的满足经济建设和国防建设的需要；(3)布设地面监测网，可监测地壳形变、板块运动、固体潮、海平面升降等地球动力学现象；(4)可用于标定国界、海疆和联测沿海岛屿；(5)用于建立以地球质心为坐标系原点的地心坐标系，为建立大地测量参考框架提供资料；(6)利

5、用GPS和水准测量资料精化大地水准面；(7)应用在已知点上的GPS观测资料，可反求大气对流层的气象元素等。.12.1.3 GPS技术在测绘应用中的特点技术在测绘应用中的特点(1)观测站间无需通视； (2)定位精度高； (3)观测时间短； (4)提供三维坐标； (5)操作简便，工作强度小； (6)全天候作业。.12.1.4 GPS定位方式定位方式(1)绝对定位： 静态定位、动态定位 (2)相对定位： 静态定位、动态定位.12.1.5 GPS施测施测GPS测量工作与经典的测量工作相类似，可以分为外业和内业两大部分。其中，外业工作主要包括：选点、建立测站标志、野外观测作业以及成果质量的检核等；内业工

6、作主要包括：GPS测量的技术设计、测后数据的处理以及技术总结等。.12.2 地理信息系统GIS 12.2.1 地理信息系统概述地理信息系统概述12.2.2 GIS的分类的分类12.2.3 GIS迅速发展的原因迅速发展的原因.12.2.1 地理信息系统概述地理信息系统概述 地理信息系统在国际上称为GIS，即Geographic Information System的缩写。在我国又称为资源与环境信息系统。在国际上虽然许多学者对GIS有不同的表述，但其基本概念是大体相同的。地理信息系统是利用计算机存贮、处理地理信息的一种技术与工具,是一种在计算机软、硬件支持下，把各种资源信息和环境参数按空间分布或地

7、理坐标，以一定格式和分类编码输入、处理、存贮、输出，以满足应用需要的人-机交互信息系统。它通过对多要素数据的操作和综合分析,方便快速地把所需要的信息以图形、图像、数字等多种形式输出，满足各应用领域或研究工作的需要。地理信息系统在国民经济建设中得到了广泛运用，特别是在地域开发、环境保护、资源利用、城市管理、灾情预测、人口控制、交通运输等方面发挥着积极的作用。.地理信息系统 GIS.12.2.2 GIS的分类的分类(1)全国性的综合系统。它是以一个国家为其研究和分析对象的系统，如日本的“国土信息系统”、加拿大的“国家地理信息系统”等，都是按全国统一标准、存贮包括自然地理和社会经济要素的全面信息，为

8、全国提供咨询服务。(2)区域性的信息系统。它是以某个地区为其研究和分析对象的系统，如瑞典斯德哥尔摩地区信息系统。(3)专题性信息系统。它是以某个专业、问题或对象为主要内容的系统，也是发展最多、最为普遍的系统，如美国的地震分析系统、法国的地球物理信息系统等。.12.2.3 GIS迅速发展的原因迅速发展的原因地理信息系统（GIS）是一个新兴的科学技术领域，它是从 20世纪 60年代中后期发展起来的。初期出现的系统主要是一些关于城市和土地利用方面的信息系统进入80年代，由于西方国家工业化进程的加快，城市人口迅猛膨胀，出现水源匮乏、能源短缺、用地紧张、良田锐减的严重局面，地球生态环境屡遭破坏，迫使人们

9、寻找保护生态环境和资源的有效办法，地理信息系统提供了有效的手段。例如，美国三里岛核扩散事件中，美国政府就用地质调查局建立的GIS在24小时里作出了各种可能扩散范围和损失的估计。日本筑波科学城的选址，应用国土信息系统作出了决策分析。加拿大的GIS对全国土地资源和土地适应能力作出了快速的清查和综合分析。全球性大面积小麦估产、世界海洋测深的自动制图、火山爆发的预测、周期性全球天气的分析预报等都是在不同类型的地理信息系统支持下进行的。.(1)由于遥感、遥测等新技术的应用和迅速发展，使资源与环境信息的数量激增。社会上对这些信息的需求日趋迫切，对质量的要求也越来越高。从定性分析发展到定性、定量和定位相结合

10、，从单一要素发展到多要素、多时空的综合分析，传统的方法不能适应资源与环境信息科学管理和综合开发的需要，必须充分从现代科学技术中吸取营养。 (2)由于信息科学、计算机科学、网络技术、人工智能特别是数据库技术的发展，促进了数字测图技术和制图自动化技术的发展，使资源与环境信息的数字化采集、存贮、处理、显示和自动输出成为可能。. (3)随着信息时代以多学科跨领域为特征的科学思维的发展，使社会发展和国家宏观决策更趋向于从纵观全局的高度进行系统分析，必须把自然界和人类社会作为一个整体，必须将资源与环境作为一个巨大的系统来对待。这就促进了各种类型的经济信息系统与自然环境信息系统相结合的综合性信息系统的相继建

11、立。(4)地理信息系统的广泛运用，大大提高了资源与能源的利用率，带来了巨大的经济效益和社会效益。(5)国际上有关学术组织的诞生，也是促进GIS迅速发展的重要原因之一。.12.3 遥感RS.遥感遥感，顾名思义，就是从遥远处感知，泛指各种非接触的、远距离的探测技术。当直升飞机旋停在葛洲坝上空，用遥感设备向地面的电视转播系统传输长江截流的盛况图像时，我们就说这是遥感。登月的宇航员发现月球表面是干粉状的，虽然他远离地球，也不能算是遥感，因为他是身临其境的。非接触性是遥感的一大特点。从狭义上讲，遥感是一门新兴的科学技术，主要指从远距离、高空或外层空间的平台上，利用可见光、红外、微波等探测仪器，通过摄影或

12、扫描、信息感应、传输和处理，从而识别地面物质的性质和运动状态的现代化技术系统。.1957年，前苏联成功地发射了人造地球卫星，标志着人类宇航时代的开始。接着，在1959年从人造卫星上发回了第一张地球像片，又在1960年从气象卫星上获得了全球的云图。于是在1962年，专家们来到美国的密执安大学，讨论侧视雷达和红外扫描图像的应用问题，会议取名“环境遥感”。从此，遥感（Remote Sensing，简称RS）一词就成了从高空探测地球表面及其环境信息的获取、处理及其应用技术的专用术语。.遥感是在航空摄影测量的基础上，随着空间技术、电子技术和地球科学的发展而发展起来的，它的主要特点是：已从以飞机为主要运载

13、工具的航空遥感发展到以人造卫星为主要运载工具的航天遥感；它超越了人眼所能感受到的可见光的限制，延伸了人的感官；它能快速、及时地监测环境的动态变化；它涉及天文、地学、生物学等科学领域，广泛吸取了电子、激光、全息、测绘等多项技术的先进成果；它为资源勘测、环境监测、军事侦察等提供了现代化技术手段。概言之，遥感是运用物理手段、数学方法和地学规律的现代化综合性探测技术。.遥感 RS遥感卫星 气象卫星的旱情监测 嘉陵江上游水土侵蚀遥感调查 河南省有效灌溉面积遥感调查 山东省可发展灌溉面积遥感调查 .12.4 电子数字水准仪 DL-101C/102C拓普康精密型电子数字水准仪图片拓普康DL-101C/102

14、C应用先进的图象处理技术使其水准测量精度更高，操作更方便，因而特别适用于一、二等水准测量和变形监测等高精度测量。.DL-101C/102C拓普康精密型电子数字水准仪特点拓普康精密型电子数字水准仪特点1. 快速自动测量：快速自动测量：使用拓普康独特的条码水准尺，DL-101C/102C即可自动测定水平视线在水准尺上的读数和视线长度，并以数字形式显示，由于这是全自动电子测量，因此无须进行光学读数！观测员只需将望远镜对准水准尺，调焦并按下测量钮，整个操作就这么简单！启动测量，4秒钟之后即可在显示屏上清晰地显示出测量结果。2. 内置水准测量程序内置水准测量程序，可进行下列模式水准测量：BF（后前）,B

15、FFB（后前前后）和FBBF（前后后前），且奇偶站观测顺序可自动交替更换。.DL-101C/102C拓普康精密型电子数字水准仪特点拓普康精密型电子数字水准仪特点3. PCMCIA存储卡系统：存储卡系统：DL101C/102C采用国际标准的PCMCIA存储卡系统，容量为256KB/128KB/64KB的存储卡可以作为仪器400KB内存的补充，仪器内存可以存储8000个水准测量数据。PCMCIA存储卡槽隐藏在仪器内部电池的后面，这可确保PCMCIA卡防水。4. 数据输出功能：数据输出功能：标准的RS-232C端口可供水准仪与数据采集器之间的实时通讯或将数据直接输出到计算机。.精度精度放大倍数放大倍

16、数主要特点主要特点DL-101C 电子读数：0.4mm/km（用铟瓦尺） 光学读数：1.0mm/km32X内置PCMCIA卡带RS-232接口，可作BFFB（后前前后）和FBBF（前后后前）水准测量DL-102C 电子读数：1.0mm/km（用玻璃钢尺） 光学读数：1.5mm/km30X仪器仪器.12.5 全站仪概述 随着科学技术的不断发展，由光电测距仪，电子经纬仪，微处理仪及数据记录装置融为一体的电子速测仪（简称全站仪）正日臻成熟，逐步普及。这标志着测绘仪器的研究水平制造技术、科技含量、适用性程度等，都达到了一个新的阶段。 全站仪是指能自动测量角度和距离，并能按一定程序和格式将测量数据传送给

17、相应的数据采集器。全站仪自动化程度高，功能多，精度好，通过配置适当的接口，可使野外采集的测量数据直接进入计算机进行数据处理或进入自动化绘图系统。与传统方法相比，省去了大量的中间人工操作环节，使劳动效率和经济效益明显提高，同时避免了人工操作、记录等过程中差错率较高的缺陷。.全站仪ETS ( Electronic Total Station ). 全站仪的厂家很多，主要的厂家及相应生产的全站仪系列有：瑞士徕卡公司生产的TC系列全站仪；日本TOPCN（拓普康）公司生产的 GTS系列；索佳公司生产的SET系列；宾得公司生产的PCS系列；尼康公司生产的DMT系列及瑞典捷创力公司生产的GDM系列全站仪。我

18、国南方测绘仪器公司90年代生产的NTS系列全站仪填补了我国的空白，正以崭新的面貌走向国内国际市场。.全站仪的工作特点全站仪的工作特点1.能同时测角、测距并自动记录测量数据；2.设有各种野外应用程序，能在测量现场得到归算结果；3.能实现数据流。.12.5.1 日本TOPCON GTS-301D全站仪1. GTS-301D全站仪全站仪2. GTS-301D全站仪的的组成全站仪的的组成3. GTS-301D全站仪的基本操作全站仪的基本操作4. 测站上基本操作测站上基本操作.1. GTS-301D全站仪全站仪GTS-301D全站仪设计比较合理，它充分利用了仪器现有的空间，在望远镜的上、下方、支架内部空

19、间、旋转部内部空间都装置了电子设备，优化了光学及电子部件的运行通道，巧妙地设计了手提把式电池，使其美观、实用。仪器的主颜色为橘黄色，F/ESC键为粉红色，凹键为绿色，其余各键为灰色，以方便使用和警示特种操作。.GTS-301D电子全站仪是日本TOPCON公司生产的2秒级测角精度及（3mm+2ppm）测距精度的全站仪，它不仅具有使用方便、操作简单、仪器性能稳定等特点，而且具有精度高及有双轴补偿等功能。所谓双轴补偿或单轴补偿是指在观测过程中抵偿或减弱电子经纬仪的三轴误差对观测的影响所采取的特殊的装置及技术措施。因电子经纬仪与传统的经纬仪一样都存有三轴误差，为了提高作业速度，仪器整平的程度只需在允许

20、的倾斜补偿范围内即可，不要花很多的时间精密整平。其倾斜误差及观测过程中各轴系所发生的变化对观测的影响，都由补偿装置给以修正。.GTS-301D系列全站仪图片系列全站仪图片 .GTS-301D系列全站仪图片系列全站仪图片 .GTS-301D系列全站仪图片系列全站仪图片 .GTS-301D系列全站仪图片系列全站仪图片 .2. GTS-301D全站仪的的组成全站仪的的组成第一类第一类是转动部分的制动与微动螺旋，该类螺旋采用复合式装置，手基本上在同一位置上就可完成两种操作，另外还有下盘的制动螺旋，为复测功能而设；第二类第二类是操作键与显示窗（屏），在望远镜两端下方的旋转部上各设有相同的6个主操作键和显

21、示窗，以方便在正、倒镜位置观测时人机对话的操作方便，8个功能键设在盘左位置仪器支架的右侧；第三类第三类为整平、对中、接口等部件。.GTS-301D全站仪的基本情况及主要技术指标、规格全站仪的基本情况及主要技术指标、规格1. 望远镜望远镜望远镜长：150mm物镜直径：45mm（测距仪：50mm）放大镜： 30 x成像： 正立视场： 130分辨率： 2.5最小调焦距离：1.3m.2. 电磁波测距电磁波测距精测尺： 10m精测频率：14985432Hz光源： 红外光测量精度：（3mm2ppm）m.s.e测程： 一棱镜2.4-2.7km，三棱镜3.1-3.6km，棱镜组3.7-4.4km最小读数： 单

22、/重复测量： 1mm/0.2mm 跟踪/粗测： 10mm/1mm.2. 电磁波测距电磁波测距重复测量时间： 2.5秒跟踪测量时间： 0.5秒观测值显示： 8digits：max.display 99999。999m气象改正范围： - 99ppm 到99ppm，以1ppm递增棱镜常数改正范围：-99mm到干+99mm，以1mm递增换算系数： 米/英尺，1米=3280833英尺环境温度： -20到50C.3. 电子角度测量电子角度测量方法： 增量法精度： 2测量时间： 小于0.3S度盘直径: 71mm倾斜传感器补偿范围：3最小读数: 1.4. 水准器参数水准器参数圆盒水准器： 10/2mm管水准器

23、： 30/2mm.5. 光学对点器光学对点器成像: 正立放大倍率： 3x调焦距离: 0.5m到无穷大视场(1.3m): 5.6. 仪器的尺寸与重量仪器的尺寸与重量包括提把式电池： 346xl90 x150mm不包括提把式电池：291xl90 x150mm仪器重量（不包括提把式电池）：5.2Kg塑料箱： 3.7Kg.7. 提把式电池提把式电池BT-24Q输出电压： 7.2V容量： 2.8AH充满时最大工作时间（20）： 测距： 6小时 只测角： 24小时 正常： 13.5小时重量： O.9Kg.8. 电池充电器电池充电器BC-20B/20C输出电压： AC120V/BC-20B,AC-230V/

24、BC-20C频率： 5060Hz充电时间（20）： 提把式电池BT-24Q 充电： 1.5小时工作温度： 10-40充电信号： 红灯重量： 0.4Kg.3. GTS-301D全站仪的基本操作全站仪的基本操作测站上观测前的工作（一）仪器对中、整平（一）仪器对中、整平（二）电源的连接（二）电源的连接GTS-300系列全站仪一般都由提把式BT-24Q电池由内部通道连接供电。如果需要配置外接电池，应使用配套的电缆线连接。.（三）开机（三）开机打开仪器上的电源开关，整个系统进行自检。仪器经自检后，显示屏的上、下半部分各出现有10个8，前面冠以+号并由小数点分隔，这说明系统都处于正常状态，自检通过，可以进

25、行后续的各项测量工作。.（四）垂直角和水平角的零设置信息（四）垂直角和水平角的零设置信息（OSET）仪器自检显示全部符号约2秒钟后显示屏面信息，各信息的含义及相应的操作为：需对垂直角零位置选择。将望远镜上下绕动一下，并将望远镜停在大致水平位置，便出现约90的数值（或约0的数值），说明零位置在天顶（或水平）位置。水平角模式设置非零位置的操作是：当水平角模式设置在0时，则也显示OSET信息，这时要使照准部转动一周，则显示一任意数值。当垂直角与水平角同时显示OSHT时，应先转动望远镜，后转动照淮部，否则将出现不正常信息。.（五）倾斜改正（五）倾斜改正由于仪器的整平精度不太好，以及在作业过程中，受到各

26、方面因素的影响，从而导致了垂直轴及水平轴倾斜误差，它们严重影响水平角和垂直角观测成果。GTS-301D全站仪安装了液体类型双轴倾斜传感器自动补偿系统，在一定的补偿范围内，该系统可自动对垂直角和水平角进行倾斜改正，使得仪器在倾斜的情况下，仍能获得正确的测量结果。当仪器的倾斜超出了补偿范围时，屏面上将出现“b”字母。这时，测量员应利用脚螺旋重新将仪器整平，其整平程度应在允许的倾斜补偿范围以内。.4. 测站上基本操作测站上基本操作（一）（一） 角度测量角度测量1 根据需要选择左、右角测量模式。2 将仪器处在测角状态，旋转照准部使屏面读数为所设置的水平度盘读数（借助于水平制动与微动螺旋）再按HOLD键

27、，这时水平读数不应变化。3 照准目标。4 进行角度测量。.（二）（二） 距离测量距离测量1 置入温度、气象和棱镜常数。2 选择单次或多次距离测量方式进行测量。.（三）（三） 坐标测量坐标测量1 置入测站点（OCC.POINT）坐标值。将仪器（测站）的坐标作为原点坐标，即起始点坐标，则在以后的测量中，仪器将自动地换算并显示出未知点（棱镜）的坐标值。2 输入仪器高和棱镜高。3 三维坐标测量。.（四）（四） 其它功能其它功能1 遥测高测量2 对边测量3 偏心测量.12.5.2 瑞士leica TS700全站仪瑞士徕卡测量有限公司有世界一流的硬件设备，也拥有一流的软件供选择。TPS700是该公司最新生产全站仪，其主要性能如下：面板：面板：8行*24字符/行的宽大显示屏幕，可容大量信息，是字母数字式混合键盘，给输入数据、代码带来极大方便。热触键：机身一侧有一个弧形热触键，可将它设置成ALL测量并记录成果，或DIST仅测距不记录。照准目标后，