大地测量和海洋测绘(备选)资料

,大地测量综合测试知识,第三级,第四级,第五级,大地测量与海洋测绘,第一章 大地测量,201,5,大地测量考试大纲基本要求,1.1 大地测量概论,任务：建立精密控制网，为工程提供高精度的平面和高程控制，为空间科学技术和军事用途等提供精确的点位坐标、距离、方位及地球重力场资料；为研究地球形状提供资料。,内容：三角测量、导线测量、水准测量、天文测量、重力测量、惯性测量、卫星大地测量以及各种大地测量数据处理等。,现代大地测量的特点,长距离、大范围：洲际、全球,高精度：比经典提高,1-2,数量级,实时、快速：内外业几乎可以同时完成,四维：时间向量,地心,学科融合,大地测量的作用,组织、管理、融合和分析地球海量时空数据的基础，也是描述、构建认知地球进而解决地球科学问题的时空平台,确定大地测量基准,为科学研究、国防、经济建设、维护国家权益、航空航天技术等提供服务,大地测量系统与参考框架,大地测量系统规定了大地测量的起算基准、尺度基准、及其实现方式（包括理论、模型和方法）。,大地测量系统主要包括坐标系统、高程系统、深度基准和重力参考系统,大地测量参考框架是通过大地测量的手段，由固定在地面上的点所构成的大地网点或其他实体按相应于大地测量系统的规定模式构建的，是对大地测量系统的具体实现。,大地测量参考框架主要包括坐标参考框架、高程参考框架、重力参考框架等,大地测量坐标系统和常数,大地测量坐标系统是指一种固定在地球上与地球一同旋转的非惯性坐标系统，可分为地心和参心或大地和空间直角坐标系,大地测量常数是指与地球一起旋转且表面与地球有最佳吻合的一组旋转椭球几何参数和物理参数,参心坐标框架：坐标原点位于参考椭球中心，由天文大地网实现与维持。如我国的,54,坐标和,80,坐标,地心坐标框架：坐标原点位于地球质心，由甚长基线干涉测量、激光测卫、激光测月、,GPS,、多普勒等技术手段实现与维持。如我国的,2000,坐标系,大地测量坐标框架,高程基准定义了陆地上高程测量的起算点，一般可通过验潮的方式，确定海水面的平均位置作为高程基准,1956,黄海高程系：,7,年的验潮结果，水准原点高程为,72.289,米,1985,国家高程基准：近,19,年的验潮结果，水准原点高程为,72.2604,米,高程系统和高程框架,我国高程系统采用正常高系统，高程起算面为似大地水准面,我国的高程框架由国家二期一等水准网以及复测结果维持与实现,高程框架还可以由似大地水准面来实现,我国高程框架分为四个等级，分别定义为一、二、三、四等水准控制网,高程系统和高程框架,重力测量就是为测定空间一点的重力加速度,重力基准就是标定一个国家或地区的绝对重力值的标准,重力参考系统则是指采用的椭球参数及其相应的正常重力场,重力测量框架是分布在各地的若干绝对重力点和相对重力点以及若干条基线组成,重力系统和重力测量框架,我国在,20,世纪,50-70,年代，使用波茨坦重力基准，重力参考系统采用克拉索夫斯基椭球体参数,20,世纪,80,年代建立了国家,1985,重力基本网，参考系统采用,IAG75,椭球常数,1999-2002,完成了,2000,国家重力基本网建设，重力参考系统采用,GRS80,椭球常数,深度基准,深度基准一般采用当地的潮汐调和系数计算得出,深度基准可采用理论深度基准、平均低潮面、最低低潮面或大潮平均低潮面等,1956,年前我国采用了平均低潮面、实测最低潮面或大潮平均低潮面，,1957,年后采用理论深度基准面作为深度基准。该面试按照前苏联弗拉基米尔计算的当地理论最低低潮面,时间系统规定了时间测量的参考标准，包括时刻的参考标准和时间间隔的尺度标准。,时间系统框架是在某一区域或全球范围内，通过守时、授时和时间频率测量技术来实现和维持的时间系统,时间系统和时间系统框架,计算时间的物质运动必须满足以下条件：,运动是连续的；运动的周期具有足够的稳定性；运动是可观测的。,时间尺度是通过秒长定义的，而秒长又与频率相关，因此时间基准也称时间频率基准,世界时：,以格林尼治平子夜为零时起算的平太阳时，,以地球自转为周期，,1960,前作为国际时间的基准,原子时：,以原子谐振信号周期为标准，在零磁场下，位于海平面的铯原子基态两个超精细能级间跃迁辐射,192631770,周所持续的时间为原子时秒,长。,1958.1.1,开始启用，作为国际时间标准,力学时,:,根据天体动力学理论的运动方程定义的时间系统,协调时：以原子时秒长和世界时起点定义的时间系统,GPS,时：由,GPS,星载原子钟和地面监控站的原子钟组成的一种原子时基准。与国际原子是由,19,秒的常数差，在,1980.1.6,零时与协调时相一致。,大地坐标系（,L,、,B,、,H,）,大地经度：测站子午面与起始子午面间的夹角，分东经、西经,大地纬度：测站法线与赤道面间的夹角，分为南纬和北纬,大地高：地面点沿法线到椭球面的距离,大地方位角：测站上包含照准点的法截面与测站子午面间的夹角,空间直角坐标系（,X,、,Y,、,Z),椭球中心为坐标原点,起始子午面与赤道面交线为,x,轴,旋转轴为,z,轴,Y,垂直于,xoz,平面，三轴构成右手系,站心坐标系,站心直角坐标系,原点位于测站点,U,轴与过测站点椭球面的法线重合，指向天顶,N,轴垂直于,U,轴，指向椭球的短半轴,E,周垂直于,U,、,N,轴形成左手系,站心极坐标系,原点位于测站点,包含直角坐标系中,N,、,E,的平面作为基准面,极轴为,N,轴,用极距、方位角、高度角表示,地心坐标系,原点位于整个地球质心,尺度是广义相对论意义下的某一局部地球框架内的尺度,定向为国际时间局测定的某一历元的协议地极和零子午线，称为地球定向参数,定向随时间的演变满足地壳无整体运动的约束条件,高斯直角坐标系,高斯-克吕格投影：,中央子午线投影后为直线，不变形；其他子午线凹向中央子午线，且长度变形,为控制长度变形过大，采用分带投影方式,坐标系转换,空间直角坐标与站心坐标系转换,不同大地坐标系的三维转换,球面坐标和平面坐标的转换,坐标转换公式推导方法,旋转角逆时针为正,1.2 传统大地控制网,三角测量,三边测量,边角测量,导线测量,国家网布设原则,分级布网，逐级控制,要具有足够的精度,要具有足够的密度,要具有统一的规格,国家平面控制网控制网分为一、二、三、四等，共四个等级,全国天文大地网整体平差,1978-1984年完成，1984年通过技术鉴定,整体平差的技术原则：,1、地球椭球参数,2、坐标系统,3、椭球定位和坐标轴指向,光学经纬仪、电子经纬仪、全站型电子速测仪,光学经纬仪分类：,DJ07,DJ1,，,DJ2,DJ6,DJ30,(表1-2-2）,电子经纬仪分类：，(表1-2-3）,经纬仪和光电测距仪及其检验,光学经纬仪和电子经纬仪以及光电测距仪的检验项目、检验方法、限差以及检验周期等具体可参见有关规范,JJG 414-2003,JJG 100-2003,JJG 703-2003,水平角观测,观测误差的主要来源：,人差,仪器误差,外界条件,方向观测法：一般用于三、四等水平角测量，或在地面点、低觇标、方向数较少的二等水平角测量中使用,分组方向观测法：方向数多于,6,个时使用,全组合测角法：一等三角测量或高标的二等水平角测量中使用,水平角观测方法,三角点观测及外业验算,1、检查外业资料,2、绘制已知数据表和控制网图,3、近似边长和球面角超的计算,4、归心改正,5、分组的测站平差,6、三角形闭合差和测角中误差的计算,7、近似坐标和曲率改正的计算,8、极条件、基线条件和方位角条件闭合差的计算,2.4,三角高程测量,竖直角观测方法：,中丝法：四个测回，盘左、盘右依次观测,三丝法：二个测回，方法同上,高差计算公式,利用水平距离单向高差计算公式：,利用倾斜距离单向高差计算公式：,折光系数一般为,0.09-0.16,之间,实际作业时可以通过测定测区的平均折光系数、选择有利观测时间、对向观测、提高视线高度、短边传递高程等方法来消除或者减弱大气垂直折光的影响,导线测量,导线的布设,导线共分四个等级，每个等级的精度与相对应的三角锁网应当一致,一、二等必须布设成环状，三、四等可以布设成符合导线,选点、造标和埋石,边长测量,水平角观测,垂直角观测,导线测量概算,导线测量作业及概算,1.3 GNSS连续运行基准站网,基准站网的组成：,基准站：具备连续跟踪观测和记录卫星信号的能力,数据中心：具备监控、数据管理、数据处理分析和产品服务等功能,数据通信网络：具备数据交换、数据传输数据产品分发等功能,分类和布设原则,国家基准站网：用于维持和更新国家地心坐标参考框架的基准站网，是国家基础地理信息基础框架之一，也是国家经济建设、国防建设的基础设施，用于开展全国范围内的高精度定位导航、工程建设和科学研究服务。,站点间距一般在,100-200KM,区域基准站网：在省、市、地区建立的基准站网，主要构成高精度、连续运行的区域坐标基准框架，为省、市、地区提供不同精度的位置服务和相关信息服务。,应与国家地心参考框架相一致，要达到,cm,级精度站点间距应小于,70KM,专业应用站网：由专业部门或机构根据专业需要建立的基准站网，用于开展专业信息服务。,应与国家地心坐标框架建立联系,技术设计前：,应收集基准站所在地区的地形图、交通图、地质构造图以及其他相关资料,在图上拟选基准站站址、确定基准站位置、名称及编号,标注站址地形、地质、交通等信息,基准站建设,踏勘完成后：,应进行建筑、结构、电气、室外工程等内容的施工设计,基准站设备集成、供电系统、数据传输等内容设计,技术设计完成后：,应提交基准站技术设计方案以及基准站点位设计图、站点位置信息表、基准站施工设计图等设计资料,选址,观测环境,地质环境,依托保障,提交成果,基建,观测墩（分为基岩、土层、屋顶）,观测室,工作室,防雷工程,辅助工程,提交成果,设备组成,接收机（关注采样率、数据要求、外接气象设备等）,天线（关注相位中心稳定性、抗干扰能力、抑径板）,气象设备（关注观测精度、采样率等）,电源设备,计算机与软件,数据中心,要有数据管理系统、数据处理分析系统、产品服务系统及机房、计算机网络等物理支撑组成,数据管理系统,数据处理分析系统,产品服务系统,数据中心机房,计算机与网络,数据通信网络,基准站数据采集、数据完好性,数据传输的稳定性，通信速率、误码率、可用性以及数据传输的延迟,数据中心对基准站的监控能力,覆盖范围和有效时间,数据产品的服务内容和精度指标,其他测试内容,基准站网调试,24,小时连续正常运行，必要时宜安装报警系统,定期进行设备检测及更新,定期与,IGS,联测，维持坐标更新,定期进行水准联测,定期进行重力联测,基准站网维护,1.4,卫星大地控制网,A,级由卫星定位连续运行基准站组成，用于建立国家一等大地控制网，进行全球性的地球动力学研究、地壳形变测量和卫星精密定轨；,B,级主要用于建立国家二等大地控制网，建立地方或城市坐标基准框架，区域性的地球动力学研究、地壳形变测量和各种精密工程测量；,C,级主要用于建立三等大堤控制网，以及区域、城市及工程测量的基本控制网；,D,用于建立国家四等大地控制网；,E,级主要用于测图、施工等控制测量。,精度要求,技术设计：,首先收集测区范围已有的基准站、各种大地点、各种图件、地质资料以及测区总体建设规划和近期发展方面的资料,然后是资料分析、实地踏勘、图上设计等，并制定联测方案,GNSS,网布设,选点基本原则,GNSS,网点选址与埋石,选点基本要求,GPS,点建造,土层点埋设结束后，一般地区应经过一个雨季,冻土深度大于,0.8,米的地区还应该经过一个冻结期,岩层上埋设的标石应经过一个月方可进行观测,GPS,观测实施,基本技术要求,观测设备,观测方案,作业要求,数据下载与存储,观测卫星总数,数据可利用率,多路径效应小于,0.5M,接收机钟频日稳定性不低于,10,-8,等,外业数据检查与技术总结,技术总结,任务来源、任务内容、完成情况、测区概况、技术依据、采用基准和已有资料利用情况、作业组织实施、仪器检验、质量控制、技术问题的处理、存在问题和建议、提交成果内容等,GPS,测量数据处理,外业数据质量检查,数据剔除率：不大于10%,复测基线长度差：,同步环闭合差：,独立环闭合差和附合路线坐标闭合差,基线向量提取：应选取独立基线、应构成闭合图形、根据,RMS,、,RDOP,、,RATIO,选取基线、选取短基线、能构成边数较少的异步环的基线,三维无约束平差：发现基线粗差、调整基线权重,约束平差和联合平差：根据质量标准转换到地方坐标系,质量分析与控制：基线向量改正数、相对中误差,GPS,网平差,1.5,高程控制网,分级布网，逐级控制,应有足够的精度,应有足够密度,应有统一的规格,应定期复测,水准标石分为基岩水准标石、基本水准标石、普通水准标石等多种,一等为骨干需构成网，环线周长应在,1600-2000km,之间,二等为基础，环线周长应小于,750km,三、四等一般是在一、二等的基础上加密，可布设成附合线路、环线或节点网,三等附合水准路线的长度不超过,150km,，四等长度应不超过,80km,水准路线的选择和标石的埋石,图上设计,实地选线和选点,标石埋设：标石类型和埋设间隔,仪器选用：关注各等级应选用的仪器、精度和应用范围,水准仪和水准尺的检验,水准仪和水准尺检定,水准测量观测程序和基本要求,水准测量的主要限差,一、二等水准测量：视线长度、视距差、视距累计差、视线高度、基辅分划读数差、基辅分划高差之差、往返测高差不符值、环闭合差等,三、四等水准测量：视线长度、视距差、视距累计差、视线高度、黑红面分划读数差、黑红面分划高差之差、往返测高差不符值、环闭合差等,仪器误差：,i,角误差、米真长误差、零点差、基辅分划常数、隙动差等,外界因素引起的误差：温度变化对,i,角的影响、大气垂直折光、仪器尺台的下沉等,观测误差：整平误差、读数误差、照准误差等,水准测量误差来源,观测数据检查,外业高差和概略高程表的编算,每千米水准测量的偶然中误差计算,每千米水准测量的全中误差计算,水准测量外业计算,水准网平差,观测值权的确定,间接平差法,在确定多个未知量的最或然值时，选择它们之间不存在任何条件关系的独立量作为未知量组成用未知量表达测量的函数关系、列出误差方程式，按最小二乘法原理求得未知量的最或然值的平差方法。,确定未知量的个数,t,，,列出误差方程,列出未知数函数表达式,组成法方程,求解未知数,进行必要检核,精度评定,条件平差法,利用起算数据、原始观测值及其权倒数，根据各观测元素间的几何条件，按最小二乘法求定各原始观测值的改正数进而计算待定量最或是值的方法。,确定必要观测个数,列出足够数目且又线性无关的条件方程,列出平差值函数表达式,写出条件系数表,组成法方程,求解法方程,求改正数、计算各项中误差,跨河精密水准的特点及场地布设,若跨越的视线长度小于,100,米时，可采用常规方法进行单站双测，但两次高差应小于,1.5,毫米,正常水准面不平行改正,正常水准面与正常重力紧密相关,在忽略地心引力的情况下，由于地球绕两极自转，所以在赤道离心力最大，两极为零,重力与此相反，即在赤道上重力最小，两极最大,再考虑到地球质量分布的不均匀性，情况更加复杂。也就是说在大尺度上考察正常水准面是不平行的,1.6,重力控制网,国家重力基本网：由基准点和基本点以及引点组成，须与国家基准点联测,国家一等重力网：由一等重力点组成，须与国家基准点或基本点联测,国家二等重力点：为加密而设置的重力点，须与国家基本点或一等点联测,国家级重力仪标定基线：精度高但无级别，分为长基线、短基线,重力控制测量的设计原则,目的：建立国家重力基准和重力控制网,原则：有一定的密度、有效覆盖国土范围、满足经济国防建设的需要,基本控制点应在全国构成多边形网，点间距一般要求在,500km,左右；一、二等可布设成闭合、符合等形式，点间距约,300km,；长基线两端均须为基准点，短基线至少一端须与国家点联测,加密重力测量设计原则,加密重力测量的任务：,在全国建立,5,*5,的国家基本格网的数字化重力异常模型,为精化大地水准面，采用天文、重力、,GPS,水准方法确定全国范围的高程异常值,为内插大地点求出天文大地垂线偏差,为国家一、二等水准测量正常高系统提供改正,国家重力网选点与埋石,重力基准点应选择在稳固的风化基岩上，远离工厂、矿区、公路铁路等震源，避开高压线、变电设备等强电磁场,重力基本点一般选择在机场附近，地基坚实稳定、安全僻静、便于长期保存的地方，且便于重力联测以及坐标、高程的测定,一等重力点一般选择在机场、公路附近，远离镇远、避开高压线等，且便于重力联测以及坐标、高程的测定,重力测量仪器与检验,FG5,型绝对重力仪的检查和调整,激光稳频器、激光干涉仪和时间测量系统,测量光路的垂直性,调整超长弹簧的参数,输入检验程序和观测计算程序,输入测点有关数据,运行检验程序，检查计算机运行状态,拉科斯特型相对重力仪的检验和调整,光学位移灵敏度的测定与调整,正确读数线的检验与调整,横水准器的检验与调整,电子读数零位与检流计零位的检验与调整,电子灵敏度的测定与调整,光学位移线性度的检验,电子读数线性度的检验,石英弹簧重力仪的检验和调整,面板位置的检查与调整,纵、横水准器的检查与调整,亮线灵敏度的检查与调整,测量范围的调整,相对重力仪比例因子的标定,新出厂和维修过的重力仪必须标定,每两年进行一次比例因子的标定,标定应在国家长基线上进行,标定时所选重力差应覆盖重力仪读数范围,相对重力仪的性能试验,静态试验：在温度变化小且无震动干扰的室内进行，每半个小时读数一次，应连续观测,48,小时,动态试验：应在测段重力差不小于,50,、点数不少于,10,个的场地进行往返对称观测，测回数不少于,3,个，每测回往返闭合时间不少于,8,个小时,多台仪器一致性检验：可与动态同时进行，一致性中误差应小于,2,倍联测中误差,重力测量,绝对重力测量,根据观测方程计算下落初始位置的重力值,进行固体潮改正、气压改正、极移改正和光速有限改正等,进行高度改正，得出墩面以及距离墩面,1.3m,处的重力值,在进行绝对重力测量的同时，还应该进行重力垂直梯度和水平梯度的测定,基本重力点联测,一般采用对称观测,停放超过,2,小时，则停放点应重复观测,每条测线一般应在,24,小时内完成，特殊情况可放宽至,48,小时,一、二等重力点联测,应采用闭合或附合路线,测段数不超过,5,段,特殊情况下可以布设支点，支点数根据不同等级确定,一般采用对称观测或三程循环法,停放超过,2,小时，则停放点应重复观测,闭合时间一等不超过,24,小时，二等不超过,36,小时，特殊情况下可放宽至,48,小时,加密重力点联测,应采用闭合或附合路线,停放超过,2,小时，则停放点应重复观测,每条测线一般应在,60,小时内完成，特殊情况可放宽至,84,小时,平面坐标和高程的测定,均采用国家坐标系和高程系,等级重力点的平面坐标、高程测定中误差不应超过,1.0m,加密点参照国家规范,数据计算和上交资料,绝对重力测量计算内容：,墩面或距离墩面,1.3M,高度处的重力值,每组观测的重力平均值及精度估算,总重力平均值及精度估算,重力梯度计算,相对重力测量计算内容：,初步观测值的计算,零漂改正后的观测值计算,1.7,似大地水准面精化概述,大地高,正高,正常高,似大地水准面精化的目的就是为了求得高程异常，以实现大地高和正常高的相互换算,正高高程系,正常高高程系,似大地水准面精化的方法,几何法,重力法,组合法,似大地水准面精化设计,与建设现代化的国家基准相结合,全面规划和建设地方基准测绘控制网,充分利用已有数据,与全国似大地水准面精化相一致,GPS,水准点边长的确定,精度指标：城市：,5cm,，,平原、丘陵：,8cm,，山区：,15cm,密度指标：分辨率应达到,2.5,*2.5,。,GPS,水准大地高测定精度,GPS,测定大地高的误差,水准测量误差：三等水准测量中误差可达到,3mm,重力测量误差：精度优于,0.5,毫伽,地形数据（,DEM,）的误差：,500m,分辨率下，最大影响为,0.006m,若城市似大地水准面精化要达到,5cm,的精度，则按照上式可计算得出大地高的测量精度须达到,3cm,控制网建设与数据处理,控制网选建：根据总体设计，并考虑各省市基础控制网建设规划进行，点位尽量选择在水准点附近，便于水准联测,外业观测与数据处理：依据国家相应规范，方法与常规观测基本相同,似大地水准面精化的计算,似大地水准面计算流程,综合利用重力资料、地形资料、重力场模型与,GPS,水准成果，采用物理大地测量理论与方法，应用移去,恢复技术确定区域性精密似大地水准面。流程图见图,1-7-2,重力归算与格网平均重力异常计算,利用,DEM,通过空间改正、层间改正、局部地形改正和均衡改正，获得高平滑度的地形均衡重力异常，再通过推估内插形成平均地形均衡重力异常的基础格网数据,再利用高分辨率的,DEM,将每个格网的地形均衡重力异常，采用逆过程恢复基础格网地面平均空间异常,重力似大地水准面计算,利用地球重力场模型计算得出与地面格网相同分辨率的重力模型平均空间异常，将地面空间异常减去,重力模型平均空间异常得到格网残差空间异常，在残差空间异常中加上局部地形改正得到残差法耶异常。,利用莫洛金斯基公式对法耶异常积分，求出每个格网点的残差重力高程异常，然后利用,FFT,技术计算位模型的高程异常，并加上残差高程异常即可得到精化后的重力似大地水准面,重力似大地水准面与,GPS,水准计算的 似大地水准面的拟合,根据,GPS,水准实测似大地水准面：大地高与正常高之差,任一点重力似大地水准面的计算：采用内插的方式计算,区域似大地水准面的拟合计算,由重力似大地水准面的高程异常与,GPS,水准实测的,似大地水准面的高程异常计算其差值，得出不符值序列,由不符值序列和相应,GPS,水准点的球面坐标组成多项式，拟合,“,观测方程,”,按最小二乘原理求解拟合多项式系数,由拟合多项式系数和格网中心点坐标，对重力似大地水准面进行拟合纠正，即可求得适合于该区域的似大地水准面,似大地水准面检验,选取具有代表意义且未参与计算的点位，以满足要求的,精度进行,GPS,水准测量从而获得检查点的空间位置和高程异常，通过与精化后的似大地水准面内差值相比较，从而检验该似大地水准面模型的质量和实际应用效果,大地测量数据库是大地测量数据及实现其输入、编辑、浏览、查询、统计、分析、表达、输出、更新等管理、维护与分发功能的软件和支持环境的总称,1.8,大地测量数据库,组成：大地测量数据、管理系统、支撑环境,分级：国家、省区和市（县）三级,结构：见图,1-8-1,组成、分级和结构,参考基准数据,大地测量数据内容,空间定位数据,高程测量数据,重力测量数据,深度基准,元数据,观测数据：一般按照控制网、数据内容进行分类组织，以数据文件作为基本存储单元,成果数据：按成果类型分类，以控制网进行组织，以点为基本存储单元,文档资料：按照控制网和文档技术类型分类，以文件作为基本存储单元,数据组织原则,数据分析与建模,概念模型设计,逻辑模型设计,物理模型设计,数据库设计,数据正确性检查,数据完整性检查,逻辑关系正确性检查,数据检查入库,数据输入,数据输出,查询统计,数据维护,安全管理,管理系统,服务器设备,存储备份设备,外围设备,网络环境,支撑环境,临时基站,RTK,测量,基准站的观测点位选择和系统设置：建立项目、坐标系统管理、频率的选择、,RTK,工作方式选择、基准站坐标输入等,流动站的设置：与基准站设置大致相同,中继站电台的设立：不必设在已知点上，将基准站的信号传递给流动站,网络,RTK,测量,单基站,RTK,技术（,30km,）,虚拟基站技术,VRS,（,3,站以上，流动站概略位置请求、中心计算最近,3,个参考站、虚拟基站、发送改正数。,40km),主副站技术,MAC(,主站改正、副站相对主站的改正数、分别发送。,40km),第二章 海洋测绘,2015,海洋测绘考试大纲,2.1,海洋测绘基础,海洋面积占全球的,70%,我国海岸线长达,1.8,万千米,我国水域面积达,300,多万平方千米,我国岛屿,6500,个,海洋测量的特点,测量工作的实时性,海底地形地貌的不可视性,测量基准的变化性,测量内容的综合性,任务和分类,任务：通过对海面水体和海地进行全方位、多要素的综合测量，为航海、国防建设、海洋开发和海洋研究服务。包括科学任务和实用性任务,分类：海洋大地测量、海洋工程测量、海洋声速测量和海图制图等,大地基准：,CGCS2000,高程基准：,1985,国家高程基准,深度基准：理论最低低潮面，应联测,重力基准：,2000,国家重力基准,基准,定位,天文和光学定位,无线电定位,卫星定位,水声定位,验潮,为了确定各验潮站的多年平均海水面、深度基准和调和系数,为了获得测深时刻测得深度的水位改正数,测深,测深杆,测深锤,回声测深仪,机载激光测深系统,海图,内容：以海洋及其毗邻的陆地为描述对象的地图；,用途：用于航海的海图应详细标绘航海所需要的资料，如岸形、岛屿、浅滩、水深、底质、水流以及助航设施等,要素：数学要素、地理要素和辅助要素,种类,按照内容划分：,按照存贮形式划分：纸质海图和电子海图（矢量海图、栅格海图和影像图）,基本原则：制图区域相对完整，航线及重要航行要素相对完整,分幅方式：自由分幅,全张图：,980*680,（,mm,），最大不超过,1020*700,（,mm,）,对开图：,680*460,（,mm,）,标题配置在图廓外时，纵图廓要比标准长度小,25mm,分幅,坐标系：我国,CGCS2000,，国际,WGS84,投影：墨卡托，大于,1,：,20000,比例尺使用高斯,-,克吕格投影，制图区域,60%,的纬度高于,75,度时采用日晷投影。日晷投影是常用于高纬度地区航行的一种投影方式，它的主要特点是大圆航线在投影面上表现为直线，不过它是任意投影，即无论是方向上还是距离上都有较复杂的变形。,比例尺：根据需要选择,数学基础,2.2,海洋测量,技术设计的主要内容：,确定测量的目的和测区范围,划分图幅和确定测量比例尺,确定测量技术方法和主要仪器设备,明确测量工作的重要技术保证措施,编写技术设计书和绘制有关附图,技术设计的工作步骤,资料收集与分析,初步设计（图上设计）,实地踏勘,技术设计书编写（,P52,页,9,项）,控制测量,国家各时期布设的三角点、导线点和,GPS,点，只要符合,国家三角测量和精密导线测量规范,精度要求的均可作为海洋测量的高等级控制点和发展海控点的起算点使用,平面控制测量,方法：三角测量、导线测量和,GPS,测量,等级：海控一级点、海控二级点和测图点（表,2-2-1,）,高程控制测量,方法：几何水准测量、测距高程导线、三角高程测量,*,、,GPS,高程测量,*,三角高程的起算点需进行水准联测，各边垂直角应对向观测。,GPS,测量时，应进行测区高程异常分析，已知水准点不少于,4,个（困难区域,3,个），间隔不超过,15km,。,海洋测深是确定海底表面至某一基准面的差距。,目前世界常用的基准面：深度基准面、平均海面和海洋大地水准面；,深度基准面的确定原则：航行安全；深度基准面保证航道或水域水深资源的利用效率；,相邻区域的深度基准面要尽可能保持一致。,深度基准面的计算与传递：几何水准测量法；潮差比法；最小二乘曲线拟合法；四个主分潮与,L,比值法，由临近长期验潮站或具有深度基准面数值的短期验潮站传算。当测区有两个以上长期验潮站时取距离加权平均结果。,深度基准面的确定与传递,海洋潮汐现象,海水受太阳、月亮等天地引潮力作用，并受到海底地形和海岸形状影响，而产生的海面周期性垂直（升降）运动叫做潮汐。,潮汐周期：两个相邻高潮之间或两个相邻低潮之间的时间间隔,潮汐不等：每日潮差不等的现象,高（低）潮间隙：从月中天至高（低）潮时的时间间隔,潮汐类型：根据潮汐数划分。半日潮港（,0-0.5,含）、混合潮港（,0.5-4,含）、日潮港（大于,4,）。,水位观测是天文潮和余水位的综合。,长期验潮站：用于计算平均海面，需有,2,年以上连续的水位资料,短期验潮站：弥补长期站的不足，应有,30,天以上连续的水位资料,临时验潮站：用于进行水位改正，应与长期和短期站有,3,天大潮期同步水位资料,海上定点验潮站：用于推算平均海面、深度基准、瞬时水位，并提供水位改正。大潮期与相应长期战或者短期站同步观测,1,次或,3,次,24,小时或连续观测,15,天水位资料。,水位观测可采用水尺、井式自记验潮仪、声学或压力式传感器、卫星遥感、差分,GNSS,等。,水位观测,潮汐调和分析,目的：计算分潮调和系数，以便于计算平均海水面时可以消除潮汐影响，研究海平面的变化,应用：计算理论最低潮面、天文最高和最低潮面以及描述潮汐特征的非调和系数、开展潮汐预报等,声速观测,目的：为了测深数据进行声速改正；确定声线在水中的传播方向和路径,水温、盐度和深度对声速变化均有影响，其中水温对声速的影响最大,声速为正梯度时，声速弯向海面；声速为负梯度时，声速弯向海底,潮流：海水的水平运动，亦分为日潮和半日潮,潮流按照流向的变化可分为：,往复式潮流（涨落潮流流向相差,180,度，且流速有变化）,回转式潮流（潮流的方向和速度随时间不断变化）,海流观测,潮流观测,验流点一般选在锚地、港口和航道入口及转弯处、水道或因地形条件影响流向、流速改变的地段,观测内容包括流向和流速,验流定位的计时精确到秒，流速精确到,0.1,节（,1,海里,1.852,公里），流向精确到,0.5,度,主要方法：单波速测深、多波速测深和机载激光测深,工作流程：水深数据采集、水深数据处理、水深成果质量报告、水深图输出等,水深测量,单波速测深也叫回声测深，其基本原理是测深仪器一个测深周期仅发射一个声波脉冲，利用手法换能器发射和接受声波进行水深测量。,单波速测深需要对测深仪测量的水深进行吃水改正、换能器基线改正、转速改正及声速改正等。各项改正采用综合处理，求取总改正对深度测量的影响。,通常改正方法有校对法和水文资料法。校对法用于小于,20,米水深。水文法主要利用实测数据（温度、盐度、深度）使用公式计算，适用于大于,20,米水深。,单波速测深,多波束测深,多波束测深系统主要由多波束声学系统、采集系统、数据处理系统和外围设备组成。,换能器为多波束的声学系统，负责波束发射和接收；,多波束采集系统完成波束的形成和将收到的声波信号转换成数字信号，并反算其距离或记录声波往返换能器面和海底的时间；,外围设备主要包括定位传感器、姿态传感器、声速剖面仪和电罗经等，实现测量船瞬时位置、姿态、航向以及声速传播特性；,数据处理系统以工作站为代表，综合声波测量、定位、船姿、声速剖面和潮位等信息，计算波速脚印的坐标和深度，并绘制海底地形图。,导航延迟校准测试,横摇校准测试,纵摇校准测试,艏偏校准测试,多波速参数校正,多波速测深数据编辑方法包括投影法和曲面拟合法,通过发射红外光和绿光，机载激光测深可达,50,米。,测线布设,测线分为计划测线和实际测线,测深线分为主测深线和检查线两类,测深线的间隔根据水深、底质、地貌、比例尺和仪器覆盖范围而定,单波速测线间隔一般为图上,10mm,多波速测线一般要求至少有,20%,的重叠,水深改正和精度要求,吃水改正,姿态改正,声速改正,水位改正,表,2-2-3,海道和海底地形测量,海道测量除了获得水深、水文等基本信息外，还需要对影响船舶航行和锚泊的其他要素进行观测。包括障碍物探测、助航标志测量、地质探测、滩涂及海岸地形测量等。,障碍物探测,侧扫声纳扫测,单波速加密测量,扫海具扫测,磁力仪探测,助航标志测量,路上助航标志测量,水上浮标测量,底质探测,底质的分类：表,2-2-4,（,P62,页）,底质探测方法：机械式采泥器和超声波探测,底质探测密度：一般,25cm,2,，航道、码头,4-9cm,2,，平坦海底,50-100cm,2,滩涂及海岸地形测量,干出滩测量（各种干出滩性质，测量时必须说明注记，两种以上时，必须分别测绘。外缘采用水深测量资料。明礁、干出礁均应测定其位置和高程或者干出高度。）,海岸地形测量（实测海岸地形时，海岸线以上向陆地方向测进：大于含,1:1,万比例尺为图上,1cm,，小于,1:1,万为图上,0.5,米。密集城镇及居民区可向陆地测至第一排建筑物。海岸线以下测至半潮线。）,2.3,海图制图,海图制图的编辑设计主要包括海图总体设计、制图区域的研究、制图资料的分析和选择、确定图面配置、拟定编辑计划等。,海图总体设计,海图图幅设计,确定海图的数学基础,构思海图内容及表示方法,制图资料的搜集,1,、控制测量资料,2,、海测资料,3,、成图资料,4,、遥感图像资料,5,、其他资料,制图区域研究,制图方案制定,编辑文件编写,制图综合,海图内容的压缩、化简和图形关系处理的制图技术，称为制图综合。,海图内容选取：资格法，定额法，平方根定律法,形状化简：删除、合并和夸大,数量特征概括：分级合并、取消低等级别和概括数字代替精确数字,质量特征概括：分类合并和相邻替代,制图物体移位：分开表示和组合表示,海图要素综合原则,海岸线（扩大陆地、缩小海域）,等深线（扩深缩浅）,水深（舍深取浅）,干出滩（孤立不舍、成群合并，软可转硬，硬不并软）,海底底质（取硬舍软、软硬兼施、取异舍同）,航行障碍物（孤立必须选取）,辅助标志（由高到低、重要到次要）,海图符号及分类,按分布范围分为点、线、面状符号,按照符号尺寸分为比例、半比例、非比例符号,按符号形状与事物的关系分为正形符号和象征符号,纸海图制作流程,编辑准备阶段,数据输入阶段,数据处理阶段,图形输出阶段,电子海图制作,电子海图的分类,数学基础,坐标：我国,CGCS2000,，世界,WGS84,投影：电子海图不使用投影，经纬度表示。,深度基准：沿海使用理论最低低潮面，江河采用设计水位,高程基准：我国采用,1985,国家高程基准,编辑比例尺：未经综合时，应确定主编辑比例尺,单元,为了有效处理电子海图数据，将地理区域分成单元。每个单元的数据包含在编制唯一的数据集文件中,单元必须是矩形,数据集文件不能超过,5,兆字节,单元不能过大也不能过小,物标,物标是一组可识别的信息。,特征物标：具有真实世界实体非位置信息的物标,空间物标：包含有关真实世界实体位置信息的物标,几何图元的选择,海图改正,海底地形图制作,海底地形图表示方法包括：,符号法,深度标记法,等深线法,明暗等深线法,分层设色法,晕渲法,晕滃法,写景法,2.4,质量控制和成果归档,测量成果检验：三级检查即二检一验,测量成果质量检验：仪器设备检校、平面控制、高程和潮位控制、定位、测深*（单波速、多波速、测扫声纳和水深改正）、障碍物探测、助航标志测量、底质探测、海地地貌测量、滩涂及海岸地形测量,水深测量成图比对检查：主、检测深线比对（检查线总长度不少于主测深线的,5%,）、图幅拼接比对（,3,条要求）、成图比对质量问题处理（,2,条要求）,制图成果检验,编辑检查,(P71),自检,三级审校,(P72),印刷成图检验（,P72,）,谢谢,人有了知识，就会具备各种分析能力，,明辨是非的能力。,所以我们要勤恳读书，广泛阅读，,古人说“书中自有黄金屋。,”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，,培养逻辑思维能力；,通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，,培养文学情趣；,通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。,有许多书籍还能培养我们的道德情操，,给我们巨大的精神力量，,鼓舞我们前进,。,