《测量基础知识》课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级列,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级列,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级列,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级列,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级列,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级列,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级列,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级列,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级列,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级列,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级列,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级列,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级列,*,*,*,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,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,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,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,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：,海洋底部最深处,地球表面最大高差近,20km,2.,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,28 九月 2024,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,重力的方向线称为铅垂线,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,地球表面,低密度矿体,高密度矿体,大地水准面,大地水准面和铅垂线示意图,17,地心,O,O,G,格林尼治天文台,G,地球自转轴,起始天文子午面,地球自然表面,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,年北京坐标系,国家大地坐标系,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,O,S,N,赤道面,中央子午线,M,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,x,y, ,高斯,平面直角坐标系,y, ,x, ,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,117,28 九月 2024,118,GPS,地面监控部分,控 制 部 分,1,个 主 控 站,3,个 注入站,5,个 监 控 站,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(A,scencion),大西洋,迭哥,伽西亚(Diego Garcia),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(H,awaii),55,H,awaii,A,scencion,Diego Garcia,kwajalei,n,Colorado springs,120,GPS,用户部分,宁夏国土资源厅,28 九月 2024,121,1. 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,),天线,前置放大器,电源部分,射电部分,微处理器,数据存器,显示控制器,供电,信号,信息,命令,数据,供电，控制,供电,数据,控制,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,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,Time (0),Ambiguity,Time (i),Ambiguity,Counted Cycles,Phase Measurement,宁夏国土资源厅,126,28 九月 2024,（一）,GPS,坐 标 系,WGS-84,坐标系,World Geodetic System-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：,北京坐标系,(C54),克拉索夫斯基椭球参数：,西安坐标系,(C80),IUGG1975,椭球参数：,127,28 九月 2024,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）,地球质心为原点的坐标系统（空间直角坐标系）,128,28 九月 2024,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,129,28 九月 2024,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,130,28 九月 2024,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,(,R,eal -,T,ime,K,inematic),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,131,28 九月 2024,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,132,28 九月 2024,28 九月 2024,133,第,6,章 控制测量,134,28 九月 2024,135,6-1,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,28 九月 2024,136,一,.,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,28 九月 2024,137,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,。,28 九月 2024,138,二,.,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。,28 九月 2024,139,2.,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,三角,(,三边,),网,城市导线,控制范围,二等,三等,三等,四等,四等,一级小三角,一级导线,二级小三角,二级导线,三级导线,城市基本控制,小地区首级控制,图根控制,图根导线,图根三角,28 九月 2024,140,一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,28 九月 2024,141,三等、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,28 九月 2024,142,4.,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,7-2,28 九月 2024,143,城市三边网的主要技术要求,表,7-3,28 九月 2024,144,表,7-4,城市导线控制测量的主要技术要求,28 九月 2024,145,图根导线的技术要求,测图 附合导 平均边 测距相对 测 角 测回数,导线全 方位角,比例尺 线长度 长,(m),中误差 中误差,DJ,6,长相对 闭合差,(km) (mm) (,),闭合差,1:500 500 75,一般地区,1:1000 1000 110,1/3000,20 1 1/2000 60,n,1:2000 2000 180,28 九月 2024,146,三,.,高程控制测量,建立高程控制网，测定各控制点的高程,H,。,主要方法：,水准测量,另外方法：,三角高程测量、电子全站仪高程测量。,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,28 九月 2024,147,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。,等级,每公里高,差中误差,(mm),附合路线长度,(km),水准仪,级别,测段往返测高差不符值,(mm),附合路线或环线闭合差,(mm),二等, 2,400,DS1,4, 4,三等, 6,45,DS3,12,12,四等,10,15,DS3,20,20,等外,20,8,DS10,40,28 九月 2024,148,7-2,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,28 九月 2024,149,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。,附合导线,闭合导线,单结点导线,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。,28 九月 2024,150,一,.,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,28 九月 2024,151,1.,闭合导线,已知数据,：,AB,，,X,B,，,Y,B,观测数据：连接角,B,；,导线转折角,0,，,1,，,5,；,导线各边长,D,B1,，,D,12,，,，,D,51,。,1.,闭合导线,D,B1,D,12,D,23,D,34,D,45,D,51,B,0,1,2,3,4,5,(X,B,Y,B,),A,B,1,2,3,4,5,闭合导线图,A,、,B,为已知点，,1,、,2,、,3,、,4,、,5,为新建导线点。,28 九月 2024,152,2.,附