大学专业课学习资料-《测绘学概论》第三版补充知识点

补充知识点

1.大地测量学的作用与服务对象

大地测量是组织、管理、融合和分析地球海量时空信息的一个数理基础、也是

描述、构建和认知地球,进而解决地球科学问题的一个时空平台。各种测绘只

有在大地测量基准的基础上，才能获得统一的、协调的、法定的坐标和高程系

统,才能获得正确的点位和海拔高以及点之间的空间关系和尺度。

2.大地测量坐标系统分类

一种固定在地球上，随地球一起转动的非惯性坐标系统。

1）根据其原点位置不同，分为地心坐标系统和参心坐标系统。前者的原点

与地球质心重合，后者的原点与参考椭球中心重合（参考椭球是指与某

一地区或国家地球表面最佳吻合的地球椭球）。

2）从表现形式上分，大地测量坐标系统乂分为空间直角坐标系统、大地坐

标系统和球坐标系统三种形式V空间直知坐标一般用表示;大地坐

标用（经度入华度出地高表示。

3.高程系统和高程框架

1）高程基准

区域性高程基准：脸潮站的长期平均海面，定义该平均海面的高程为零。

我国高程基准采用黄海平均海水面，验潮站是青岛大港验潮站、观象山“中华人

民共和国水准原点”。

1987年以前，我国采用“1956国家高程基准”。1988年1月1日,我国正式启用

“1985国家高程基准”，水准原点高程为72.2604m。“1985国家高程基准”的平均

海水面比“1956年黄海国家高程基准”的平均海水面高0.029mo

2）高程系统

我国采用正常高系统。由地面点沿垂线向下至似大地水准面之间的距离、就是

该点的正常高，即该点的高程。

4.•深度基准

深度是指在海洋（主要指沿岸海域）水深测量所获得的水深值，是从测量时的海

面（即瞬时海面）起算的。狭义的海图基准面就是深度基准面。

我国1956年以前采用略最低低潮面作为深度基准面。1956年以后采用理论最

低潮面，作为深度基准面。

5.控制网系统

平面控制网是以一定形式的图形、把大地控制点构成网状，通过测定网中的角

度、边长和方位角，推算网点的坐标。

高程控制网由连接各高程控制点的水准测量路线组成。

重力控制网是由绝对重力点和相对重力点构成的网，作为一个国家重力基准

的实现。

6.国家高程控制网

目的和任务:一是在全国范围内建立统一的高程控制网，为地形测图和工程建

设提供必要的高程控制;二是为地壳垂直运动、海面地形及其变化和大地水准

面形状等地球科学研究提供精确的高程数据。

7.前方交会

在空间物体前面的两个已知位置放置两台经纬仪，利用望远镜分别在测站1、

2照准同一个点(A),这样就可以根据两个测站的已知坐标(X1、Y1,Z1),(X2,Y2Z2)

与在两个测站所测得的水平角、垂直角。，01)&2图),求得点A的坐标(X,Y,Z)。

&地图的内容

地图的内容由数学要素、地理要素和辅助要素构成。

1)数学要素：地图的坐标网、控制点、比例尺和定向等内容。

2)地理要素：自然要素、社会经济要素和环境要素等。

自然要素包括地质、地球物理、地势、地貌、气象、土壤、植物、动物等现

象或物体:社会经济要素包括政治行政、人口、城市、历史、文化、经济等现

象或物体;环境要素包括自然灾害、自然保护、污染与保护、疾病与医疗等。

3)辅助要素

为阅读和使用地图者提供的具有一定参考意义的说明性内容或工具性内容，

主要包括图名、图号、接图表、图廓等。

9.普通地图要素

1）海洋要素：海岸和海底地貌,有时还要表示海流、潮流、冰界、海上航

行标志等。

2）陆地水系：陆地上各水系物体的总合

3）地貌：等高线等

4）居民地：居民地的形状、建筑物的质量、行政等级和人口数等。

5）交通网：包括陆地交通（包括铁路、公路和其他道路）、水路交通（内

河航线和海洋航线）、空中交通（航空站）和管线运输等几类。

6）境界：政区境界和其他境界。

7）土质、植被

10.地图制图综合的基本方法：选取和概括

1）选取是指从大量的制图物体中选出较大的或较重要的物体表示在地图上，舍掉

次要的物体。选取的顺序一般为:从主要到次要;从等级高的到等级低的;从大的到

小的;从整体到局部。（选取的方法通常有资格法和定额法。资格法是按一定的数

量或质量指标作为选取的资格而进行选取的方法。定额法是规定出单位面积内应

选取的制图物体的数量。）

2）概括主要包括制图物体的形状、数量特征和质量特征的概括。制图物体的形

状概括就是通过删除、夸大、合并等方法来实现图形的化简。

⑴删除

制图物体中的碎部图形无法清晰表示时应予删除

⑵夸大

为了显示和强调制图物体的特征,需要夸大一些本来应删除的碎部。

⑶合并

合并物体细部的方法来反映物体的主要特征。

11.当前高新技术在海洋测量中的发展和应用

1）卫星定位技术

以GPS为代表的卫星全球定位系统，其全球覆盖、全天候、实时、高精度提供定

位服务的特性，极大地提高了海洋测绘中各种测量载体（如船）和遥测设备的定位

精度和工作效率。

2）水深测量技术

多波束测深、机载激光测深以及卫星遥感测深技术。

特别是多波束测深技术,其水深测量覆盖面、精度、分辨率、声学图像质量等有了

大幅度提高,不仅满足了大面积高精度进行海底地形测绘工作的要求，而且由于获

取的信息量丰富,还能进行海底沉积物分析.海底地质过程研究，矿产调查等0

3）卫星测高技术

币.星测高是利用卫星上装载的微波雷达测高仪、福射计和合成孔径雷达等仪器，

实时测量卫星到海面的距离、有效波高和后向散射系数等、处理和分析这些数据

能研究全球海洋大地水准面和重力异常以及海面地形、海底构造等多方面的问题。

4）GIS技术

在进行海洋工程建设、资源开发、抗灾防灾以及军事活动等的决策或管理时，迅

速、准确、及时地获取海洋地理信息。

12.海洋水文要素及其观测

水文观测：在江河、湖泊、海洋的某一点或断面上观测各种水文要素，并对

观测资料进行分析和整理的工作。

测定海水温度、盐度或密度可以计算声速；波浪改正可提高测深精读及定位

精度；海水流速流向用ADCP测量。潮汐观测值一方面用于获取当地潮位资

料、分析潮汐变化特征，另一方面为水下地形测量提供垂直参考面。可采用

水尺验潮、超声波验潮、浮子式验潮、压力式验潮等。

13.海洋地形测量特点(与陆地区别)见笔记。

14.海图与陆地地图区别

1)海图多选用墨卡托投影编制以利于航船等航行时进行海图作业；

2)没有固定的比例尺系列；

3)深度起算而不是平均海面，是选用有利于航海的特定深度基准面；

4)分幅主要沿海岸线或航线划分，邻幅见存在叠幅；

5)有自己的符号系统；

6)更需要及时、不间断地进行更新，保持其现势性，以确保船舶航行安全。

15.航海图六大要素：海岸、海底地貌、航行障碍物、助航标志、水温及各种界

限。

16.海图基本功能

1)海洋区域的空间模型

2)海洋信息的载体

3)海洋信息的传输工具

4)海洋分析的依据

17.绝对定位:直接确定信息、事件和目标相对于参考坐标系统的坐标位置测量。

相对定位:确定信息、事件和目标相对于坐标系统内另一已知或相关的信息、

事件和目标的坐标位置关系。

18.惯性导航定位技术

惯性导航系统INS(InertialNavigationSystcm)是一种不依赖于任何外部信息、

也不向外部辐射能量的自主式导航定位系统、具有很好的隐蔽性。惯性导航定

位不仅可用于包括空中、陆地的运动物体的定位导航，还可以用于在水下和地

下,的运动载体的定位导航。

惯性导航定位的基本原理是惯性导航设备里安装有两种基本的传感器:陀螺

传感器测量角速度矢量，加速度计传感器测量运动载体在运动过程中的加速

度矢量，通过加速度、速度与位置的关系,最终得到运动我体的相对位置、速度

和姿态(航向偏转、横向摇摆，纵向摇摆)等导航参数。

优点:不依赖任何外界系统的支持而能独立自主地进行导航,能连续地提供包

括姿态参数在内的全部导航参数，具有良好的短期精度和短期稳定性。

但结构复杂、设备造价较高:导航定位误差会随时间积累而增大,需要经常校准.

校准时间也较长:不能满足远距离或长时间航行以及高精度导航的要求。

19.无线电导航定位技术

利用无线电波来确定动态目标至已知参考坐标系统坐标的定位导航中心台站

之间距离或时间差的定位导航技术。其定位方法可分为被动式定位方式和主

动式定位方式两种。被动式定位只接收定位系统发射的信号而无须用户发射

信号就能自主进行定位，如船舶的无线电差分定位等;主动式定位需要用户发

射信号或同时需要接收和发射信号，如目标的雷达定位、全站仪定位等。

20.卫星导航定位技术

无线电定位技术的一种。用卫星作发射信号源。卫星导航定位系统克服了地

基无线电导航系统的局限,能为世界上任何地方（包括空中、陆上、海上甚至外

层空间）的用户全天候、连续地提供精确的三维位置、三维速度以及时间信息。

全球卫星定位导航系统完全实现了从局部测量定位到全球测量定位,从静态

定位到实时高精度动态定位、从限于地表的二维定位到从地表到近地空间的

全三维定位，从受天气影响的间歇性定位到全天候连续定位°

21.组合导航定位技术

1NS/GPS组合导航系统最为先进，应用最为广泛。GPS具有长期的高精度，而

INS具有短时的高精度，并且GPS和1NS两种运动传感器输出的定位数据速

率不同，对它们进行组合可以得到高精度的实时定位数据,克服了INS无限制

的位置误差和独立GPS的慢速率输出定位数据的缺陷。

22.卫星定位系统结构：

卫星定位系统一般包含三个部分:

1）空间运行的卫星星座。多个卫星组成的星座系统向地面发送某种时间信号、

测距信号和卫星瞬时的坐标位置信号。

2）地面控制部分。通过接收上述信号来精确测定卫星的轨道坐标、时钟差异，发

现其运转是否正常，并向卫星注入新的卫星轨道坐标，进行必要的卫星轨道纠正等。

3）用户部分。它通过用户的卫星信号接收机接收卫星广播发送的多种信号并进

行处理计算，确定用户的最终位置。

23.GPS的控制部分:

1）监控站:接收卫星下行信号数据并送至主控站，监控卫星导航运行和服务状态。

2）主控站:卫星轨道估计，卫星控制，定位系统的运行管理。

3）注入站:卫星轨道纠正信息，卫星钟差纠正信息、控制命令的上行注入卫星。

24.GNSS卫星定位的主要误差来源

与卫星相关的误差

1）轨道误差

2）卫星钟差:GNSS卫星钟的钟面时间同标准GNSS时间之差。

3）卫星几何中心与相位中心偏差:可以事先确定或通过一定方法解算出来。

通过因特网提供事后或近实时的精密星历可以克服广播星历中卫星坐标和卫

星钟差精度不高的缺点.

与接收机相关的误差：

1）接收机安置误差:接收机相位中心与待测物体目标中心的偏差，一般可事先确

定。

2）接收机钟差:接收机钟与标准的GNSS系统时间之差。

3）接收机信道误差:信号经过处理信道时引起的延时和附加的噪声误差。

4）多路径误差:接收机周围环境产生信号的反射，构成同一信号的多个路径入射

天线相位中心。

5）观测量误差:伪距偶然误差，误差与信号载波频率有关，故可用双频或多频率信

号予以显著减弱。

与大气传输有关的误差

1）电离层误差:高空大气被太阳高能粒子轰击后电离，产生大量自由电子，使

GNSS无线电信号产生传播延迟，一般白天强液晚弱，可导致载波天顶方向最

大

2）对流层误差:无线电信号在含水汽和干燥空气的大气介质中传播而引起的信

号传播延时、其影响随卫星高度角、时间季节和地理位置的变化而变化,与信号

频率无关，不能用双频载波予以消除，但可用模型削弱。

25.GPS定位技术在科学研究中的应用

1.GPS精密定时和时间同步的应用

科研活动对时间的要求非常严格。要求在国际上各相关实验室的原子钟之间

进行精密的时间传递。卫星时间传递可以测定地球自转参数,GPS精密测时可

以测量引力对地方时间尺度的影响。

2.GPS精密定位在地球板块运动研究中的应用

GPS在几十千米到数千千米的范围内能以毫米级和亚厘米级的精度水平测量

大陆板块的位移，以确定全球板块运动模型，并用来研究板块运动的现今短时

间运动规律，与地球物理和地质研究的长时期运动规律进行比较分析、研究地

球板块边沿的受力和形变状态，预测地震灾害。

3.GPS精密定位在大气层气象参数确定和灾害天气预报中的应用

利用GPS理论和技术来遥感地球大气，可以进行气象学的理论和方法研究，如

测定大气温度及水汽含量，监测气候变化等。在GPS/MET中，确定GPS信号

中的电离层延迟参数和对流层延迟参数,测定出对流层中水汽含量。可以得到

我们所需的大气折射量,进而可以求得大气折射率，建立起大气折射量与气象

元素之间的关系。

26.GPS定位技术在工程技术中的应用

1.全球和国家大地控制网的建设

2.在工程施工测量、精密监测中的应用。

GPS具有高精度、观测时间短、测站间不需要通视和全天候作业等优点，是

监测各种工程形变极为有效的手段。

3.在测绘工程中的应用。

建立不同等级的测量控制网;获取地球表面的三维数字信息并用于生产各种

地图;为航空摄影测量提供位置和姿态数据:测绘水下地形图；地质灾害监测等。

27.地理信息系统空间对象的计算机表达

有两种主要形式:一种是基于矢量的表达，另一种是基于栅格的表达。

矢量形式最适合空间对象的计算机表达。矢量就是坐标串，在地理信息系统

中，每个点、线、面空间对象直接跟随它的空间坐标以及属性，每个对象作为一

条记录存储在空间数据库中。

栅格数据结构是利用规则格网划分地理空间，形成地理覆盖层。每个空间对象

根据地理位置映射到相应的地理格网中。

矢量数据结构精度高但数据处理复杂、栅格数据精度低但空间分析方便。视地

理信息系统的内部数据结构和地理信息系统的用途而定。

28.测量平差的科学任务：

1）研究观测误差