刘洪全：测量员职业技能鉴定培训.ppt

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1、测量员职业技能鉴定培训测量基础,主讲：刘洪全Email:LQQ:646703813,目录,测绘基础知识误差基本理论测绘仪器知识 第三、四、五章测图控制测量 第三、六、七章大比例尺测图 第九、十章,测绘基础知识,测绘与测绘学概念测绘工作应用分类测绘技术与产品测量员的能力要求测绘基准、规范与相关知识,测绘概念,测绘工作是指对自然地理要素或者地表人工设施的形状、大小、空间位置及其属性等进行测定、采集、表述以及对获取的数据、信息、成果进行处理和提供的活动。测绘学是研究测定和推算地面的几何位置、地球的形状,大小及地球重力场，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

2、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，是地球科学的重要组成部分。,测绘工作应用分类,空间科学与研究大地测量、空间探测国防建设现代战争必须政治斗争国界、行政境界基本国情普查国家、地方工程建设立项设计、施工建设、营运管理工业生产现代高精度制造业的必须农林渔牧业生产管理、精细化作业矿产与资源勘探交通运输管理、智能化文物保护古建筑、古代壁画修缮百姓生活导航、儿童监督、房产面积.,地图与定位服务,测绘技术与产品,原理：特征点法(GPS)、影象法(RS)、集成法设备：机械、光学、电子解算：推算、平差、广义平差、三维整体平差、多维平差管理：图纸仓库、数据库（GIS）、网络平面

3、产品：纸质（模拟）、电子（数字DLG、DRG、DOM）模型产品：沙盘模型、数字高程模型（DEM）、虚拟现实,测绘原理,测绘原理,测绘原理,测绘原理,测绘原理,测绘原理,测绘原理,测绘设备,机械,测绘设备,光机,测绘设备,电子,测绘设备,可侍服全自动,电子,测绘设备,电子,测绘设备,测绘设备,测绘设备,测绘解算,测绘管理,测绘平面产品,测绘平面产品,测绘平面产品,测绘平面产品,测绘平面产品,测绘平面产品,测绘模型产品,虚拟现实,虚拟现实技术（Virtual Reality），又称虚拟仿真技术。九十年代初逐渐为应用界所关注，在商业领域得到了很大的发展。这种技术的特点：浸没感（Immersion）或

4、临场参与感。交互性（Interaction）。想象性（Imagination）。系统构成,虚拟现实,计算机在人为的控制下产生一种虚拟的环境，这种虚拟的环境是通过计算机图形构成的三维数字模型，编制到计算机中去产生逼真的“虚拟环境”，从而使得用户在视觉上产生一种沉浸于虚拟环境的感觉，这就是虚拟现实技术的浸没感（Immersion）或临场参与感。,虚拟现实,虚拟现实与通常CAD系统所产生的模型以及传统的三维动画是不一样的，它不是一个静态的世界，而是一个开放、互动的环境，虚拟现实环境可以通过控制与监视装置影响或被使用者影响，这是VR的第二个特征，即交互性（Interaction）。用户可以使用一个鼠标

5、、游戏杆或其它跟踪器，随意“行走”在方案规划中的居住小区或购物中心，任意进入其中的建筑，甚至可以“乘座”电梯，上到二楼去看一看新店铺的门面设计，感受一下购物中心大厅的装饰和其透过明媚阳光的天窗。,虚拟现实,虚拟现实不仅仅是一个演示媒体，而且还是一个设计工具。它以视觉形式反映了设计者的思想，比如当在盖一座现代化的大厦之前，你首先要做的事是对这座大厦的结构、外形做细致的构思，为了使之定量化，你还需设计许多图纸，当然这些图纸只能内行人读懂，虚拟现实可以把这种构思变成看得见的虚拟物体和环境，使以往只能借助传统沙盘的设计模式提升到数字化的即看即所得的完美境界，大大提高了设计和规划的质量与效率。这是VR所

6、具有的第三类特征，即想象性（Imagination）。,虚拟现实,虚拟现实,虚拟现实,测绘基准、系统、规范,从事测绘活动，应当使用国家规定的测绘基准和测绘系统，执行国家规定的测绘技术规范和标准。国家设立和采用全国统一的大地基准、高程基准、深度基准和重力基准 国家建立全国统一的大地坐标系统、平面坐标系统、高程系统、地心坐标系统和重力测量系统，确定国家大地测量等级和精度以及国家基本比例尺地图的系列和基本精度 因建设、城市规划和科学研究的需要，大城市和国家重大工程项目确需建立相对独立的平面坐标系统的，由国务院测绘行政主管部门批准；其他确需建立相对独立的平面坐标系统的，由省、自治区、直辖市人民政府测绘

7、行政主管部门批准。建立相对独立的平面坐标系统，应当与国家坐标系统相联系。,测绘基准,认 识 地 球解 析 地 球表 达 地 球,地球的形状与大小,地球的自然表面是一个极其复杂而又不规则的曲面，最高的山峰是珠穆朗玛峰高达8844.43米，最深的海沟是马里亚纳海沟深达11022米，长期的测绘工作和科学考察证明地球是一个几乎被水包围的形体，于是人们便假想一个静止的海水面向大陆内部延伸，最后包围起来形成闭合形体。,地球的形状与大小,静止的海水面我们把它叫做水准面。水准面有无数多个，而其中与平均海水面重合的水准面就叫做大地水准面。由大地水准面围成的形体叫大地体。大地水准面是没有皱纹、棱角和连续的封闭曲面

8、，是地面高程的基准面即大地水准面的高程为零，处处与铅垂线方向垂直。,地球的形状与大小,大地水准面受地球内部物质分布不均匀的影响，所以是略有起伏的不规则曲面，而长期的精密测量发现大地体是一个近似的两极稍扁的旋转椭球体。于是人们便将这个与大地体形状和大小十分接近的旋转椭球体叫做地球椭球体，椭球体表面是一个规则的数学曲面。这样的数学曲面就是我们大地测量基准的基准面。,地球的形状与大小,地球椭球体在世界各国采用的形状和大小参数不一定完全一样，所以把适合于局部地区大地水准面的地球椭球体叫做参考椭球体，其表面称为参考椭球面。不同的椭球及其定位的差异就形成不同的大地基准和相应的坐标系统，所以不同国家的测量成

9、果共享需要经过转换处理，我国目前对国际统一椭球基准的空间直角坐标系的建立是有限制条件的。,地球的形状与大小,P,P,大地水准面,地球表面,参考椭球体,图 1-1 地球的形状,图1-2 参考椭球定位,地球的形状与大小,地球椭球几何参数,解析地球,解析地球,椭球的点线面大地坐系球面二维定位 B、L平面直角坐标系平面二维定位 X、Y高程系统竖向一维定位 H地心空间直角坐标系三维定位 X、Y、Z,椭球的点线面,旋转轴的端点南、北极包含旋转轴的面子午面，与椭球面的交线称为子午圈，两极之间的半椭圆成为子午线，也叫经线垂直旋转轴的面赤道面及平行面，与椭球面的交线称为纬圈，也叫纬线或平行圈包含法线并垂直于子午

10、面的面卯酉面，与椭球面的交线称为卯酉圈,旋转轴的端点,子午面,格林尼治,子午圈,子午线,起始子午线或本初子午线0度经线,180度经线,子午面,赤道面与平行面,赤道圈或纬圈或纬线,赤道面,0度纬线,平行面,平行面,平行圈,南纬90度,北纬90度,参考椭球中心,经纬线,卯酉面,卯酉圈,卯酉面,法线,曲率中心,大地坐标系,大地经度 L 过参考椭球面上的投影点（地面某点沿参考椭球面的法线投影所得）的子午面与首子午面的夹角大地纬度 B 过参考椭球面上投影点的法线或卯酉面与赤道面之间的夹角我国大地坐标系统,大地经度 L,L,0度经线,过P点经线,P,格林尼治,大地纬度 B,B,卯酉面,法线,曲率中心,大地

11、高 H,我国的大地基准和坐标系统,54北京坐标系统参考椭球：克拉索夫斯基 6378245 1/298.3大地原点：普尔科沃天文台椭球定向：与地轴平行80西安坐标系统参考椭球：国际椭球3 6378140 1/298.257大地原点：永乐镇（距西安60km）椭球定向：与地轴平行坐标转换：三参数、四参数、七参数,地心空间直角坐标系,X,Y,Z,o,P,Yp,Xp,Zp,格林尼治,平面直角坐标系,球面投影到平面 高斯投影（比例尺大于1：100万）兰勃特投影（1：100万、省区图）X坐标平面内某点到纵坐标轴的垂直投影点与坐标原点之间的距离Y坐标平面内某点到横坐标轴的垂直投影点与坐标原点之间的距离,地图投

12、影,投影面的不同 平面的方位投影 锥面的圆锥投影 柱面的圆柱投影投影轴的不同 地轴方向的正轴投影 赤道面内的横轴投影 其他方向的斜轴投影,高斯投影,投影面与投影轴：横轴柱面投影,高斯投影,投影特点：（1）中央子午线投影后为一条直线，是其余子午线投影的对称轴。长度没有变形。（2）其余子午线投影后均为凹向中央子午线的曲线。投影后有长度变形,且离中央子午线越远，投影后长度变形越大。（3）赤道投影后为一条直线，是其余纬圈投影的对称轴。长度有变形。（4）其余纬圈投影后均为凸向赤道的曲线。长度有变形。（5）除中央子午线外，椭球面上所有的曲线弧投影后长度都有变形。（6）经线与纬圈投影后仍保持正交。,高斯投影

13、,投影带的划分,6度分带示例,3度分带示例,中央子午线经度,带号,高斯平面直角坐标系,111度子午线投影线,X,Y,P2,XP2=1000,YP2=1200,赤道圈投影线,105度子午线投影线,X,Y,P1,XP1=1000,YP1=1200,赤道圈投影线,X0,Y0,中国的通用坐标,中国自然坐标特点：x的自然坐标均为正 y的自然坐标则有正有负 不同带之间都有一些自然坐标相同的点通用坐标：通用坐标x等于自然坐标x 自然坐标y加500 km，在加500 km后的y坐标前加上相应的带号即得通用坐标y,中国的通用坐标,高斯投影计算,6度带带号和中央子午线经度计算,3度带带号和中央子午线经度计算,（带

14、号和中央子午线经度）,高斯投影计算,高斯投影正算,通用坐标计算,（平面直角坐标）,示例,中国的通用坐标,例如，两点均位于第21带，其自然坐标分别为则其通用坐标为我国的x坐标均为正，因而其自然坐标值和通用坐标值相同。,高程系统,大地高 H 地面某点沿参考椭球面的法线到其相应的投影点之间的距离。GPS高程属于此类高程值海拔高程 H 地面某点沿铅垂线到大地水准面 的距离相对高程 H 地面某点沿铅垂线到某假定水准面的距离,海拔高程,P,H大地（GPS高程）,H正常,大地水准面,水准面,H相对,参考椭球面,高程异常,56黄海高程系统 以青岛验潮站19501956连续验潮求得平均海水面的位置，精密水准测得

15、水准原点与平均海水面的高差为72.289m，则得国家高程起算点的高程为72.289m。由此推算的所有高程点构成56黄海高程系统85国家高程 以青岛验潮站19521979连续验潮求得平均海水面的位置，精密水准测得水准原点与平均海水面的高差为72.260m，则得国家高程起算点的高程为72.260m。由此推算的所有高程点构成85国家高程系统,我国的高程系统,水平面与水准面的投影误差,测量员能力要求,知识要求几何理解、几何解析、测绘基准与规范技能要求测绘工具、计算工具、成果管理工具职业道德实事求是、质量可靠、精度合格、成果规范,地形图,地形图是按照一定数学法则，运用国家统一规定的符号以图形化表现手法表

16、示地物、地貌的平面位置及基本的地理要素，并用等高线表示高程变化的一种反映地表情况的测绘产品。地形图表达的主要内容就是将地表复杂多样的形体概括归纳后的地物和地貌两要素。地物是地表各种固定的物体；地貌是地表面高低起伏的形态；地物和地貌统称为地形。分幅地形图还要表达相应的分幅信息图名、图号、结合表、图廓、比例尺、测绘人员,地形图,数学法则 投影方法：将复杂的地球表面在平面上进行表现的方法 坐标系：用于确定地面点的位置以及它们之间的关系所必须的定位基础 比例尺：将大范围的地球表面绘制在有限大小的平面图纸或显示在有限大小的屏幕上所必须进行的比例变换工作中的比值,地形图,投影方法正射投影,投影面,投影线,

17、地表面,A,B,C,D,a,b,c,d,地形图,投影方法中心投影,投影线,地表面,A,B,C,D,a,b,c,d,地形图,坐标系：,地形图,比例尺：图上距离d与实地相应水平距离D之比，称为图的比例尺 图的比例尺相当于图上0.1 mm的实地水平距离称为比例尺的精度,比例尺,某地形图的比例尺为1：500，在图上量得距离d=1cm时，相应实地的水平距离为多少？D=Md5000.01m5m某地形图的比例尺为1：500，量得实地的水平距离D=20m，则相应图上绘制距离为多少？d=D/M=20m/500=0.04m=4cm,比例尺精度,依某工程设计要求，成图比例尺为1：500，则实地量距应准确到多少？依某

18、工程设计要求，实地量距的准确度应达到10cm，则可采用的成图比例尺为多少？即采用不小于l1000的比例尺施测地形图就可满足其要求。,地形图,图形化表现,地形图,地物和地貌,地形图,分幅信息,地形图分幅,我国幅员辽阔东西向经度跨60多度，南北向纬度跨50多度。要将全部国土测绘在一张基本比例尺的地形图上，显然是不可能的根据一幅图的幅面大小约为长5060 cm，宽4050 cm比较合适，以及绘图比例尺的不同，将测区分成许多适合于表达一幅图的小块，然后一幅一幅地分别绘制即为分幅为了保管、查取和使用大量分幅图的方便，必须给每幅不同比例尺的地形图一个科学的编号，使用时可按照这个编号进行查找,地形图分幅,图

19、幅划分方法：梯形分幅是以国际1：1000000地形图分幅为基础，按一定的经差和纬差划分图幅的，主要用于国家基本比例尺地形图的分幅，包括1：l 000 000，1：500 0001：250 000，1：l00 000，1：50 000，1：25 000，1：10 000，1：5 000共8种。矩形(或正方形)分幅是按坐标格网线进行的，主要用于国家基本比例尺1：2000、1：1000、1：500大比例尺地形图的分幅,梯形分幅,梯形分幅,1：100万图幅划分 将整个地球表面按经差，纬差 划分；但在纬度 之间为经差，纬差，纬度 之间为经差 纬差 来划分其他图幅划分 根据相应的经纬差在1：100万的基础

20、上划分为若干行列数形成相应比例尺的图幅,梯形分幅,矩形分幅,测区,地形图分幅,梯形分幅编号构成,矩形分幅编号：西南角坐标千米数编号、流水编号法、行列编号法、四叉树编号法,1：100万行列号,1：100万行列号,1：100万行列号,1：100万行列号,：取正运算1.5=1 4/2=212.1=12 24/5=4.8=513.8=13 21/2=10.5=10a值对应的字母：1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 A B C D E F G H I J K L M N O P,比例尺代码与行列数,图幅行列数,：取余运算=1=03/2=1.1 24/3=8.0,

21、图幅行列数,C=R:B 2C 4D 12E 24F 48G 96H 192,梯形分幅示例,91 12 3029 31 02,109 58 3034 11 52,128 28 1045 31 22,西南角坐标千米数编号,采用图幅西南角坐标千米数编号时，x坐标在前，y坐标在后，1：500地形图取至0.01km（如10.4021.75）,1：1000,1：2000地形图坐标取至0.1km（如10.021.0）,流水编号法,测区,行列编号法,测区,四叉树编号法,*,*,编号区代码,分幅图代码,（比例尺代码）,完整编号,简略编号,*,*,9位,4位,2位,2位,分幅图编号以高斯一克吕格坐标的整公里格网为

22、编号区，由编号区代码和分幅图比例尺代码组成,四叉树编号区代码,编号区代码由9位数组成，代码含义如下：第1、第2位数为高斯坐标投影带的带号或代号，第3位数为横坐标的百公里数，第4、第5位数为纵坐标的千公里和百公里数，第6、第7位和第8、第9位数分别为横坐标和纵坐标的十公里和整公里数 简略编号略去编号区代码中的百公里和百公里以前的数值,四叉树编号区代码,编号区代码为350392648,简略,四叉树比例尺代码,分幅图比例尺代码由2位数组成，是一种四叉树网络划分格式的编码。网络划分的规定是首先以一个整公里格网的地表区域作为1：2000的图幅范围并编号为00,如图a；然后在此基础上进行第一次划分得四幅1

23、：1000的图幅范围并从左下角开始分别编号为10、20、30、40，如图b；最后在1：1000的图幅基础上进行第二次划分共得十六幅1：500的图幅范围并在每幅1：1000图幅内独立编号,如图c,四叉树比例尺代码,1km1:200000,500m1:1000X0,250m1:500XX,10,20,40,31,32,33,34,30,00,测区,四叉树比例尺代码,矩形分幅示例,矩形分幅示例,误差基本理论,观测误差是客观存在的观测误差分为系统误差和偶然误差偶然误差的特点评定精度的指标,误差基本理论,任何观测值都存在误差，误差产生的原因概括起来有三个主要因素：第一、由于观测者的感觉器官的鉴别能力存在

24、局限性，在仪器对中、整平、照准等方面都会产生误差。误差的大小还与观测者的观测技术熟炼程度有关。第二、测量中使用的仪器和工具，在设计、制造、安装、校正等方面不可能十分完善，致使测量数据产生误差。第三、观测工作的外界环境，如温度、湿度、风力、阳光、大气密度不均、烟雾等时刻在变化，必将对观测仪器和观测所需的基准设定产生影响，从而产生误差。,误差基本理论,误差基本理论,观测误差根据其产生的原因和所表现出的规律分为系统误差和偶然误差。系统误差是由仪器的不完善、观测者的生理习惯等引起的，具有在数值、符号上保持不变或按一定规律变化，系统误差的消除一般采用合理的观测方法、系统改正模型、更完善的仪器检校来完成。

25、偶然误差是人们所不能控制的微小的偶然因素共同影响的结果，具有在数值、符号上有一定的随机性即不可预测性，偶然误差的消除是很困难的，我们只能通过平差技术求得观测量的最或然值。,误差基本理论,虽然偶然误差的规律性表面上看不明显，但通过长期实践发现它满足随机量的正态分布规律，即它有四个特点：在一定的观测条件下，偶然误差的绝对值不会超过一定的限值；绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的机会多；绝对值相等的正负误差出现的机会相等；偶然误差的期望值等于零。,偶然误差的特点,三角形闭合差分布直方图,-27 24-21 18 15 12 9 6-3 0+3+6+9+12+15+18+21+24+27,误差基本理论

26、,观测精度是指偶然误差的分布集中程度。在不同条件下观测，偶然误差的分布集中度（绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的机会多的程度）是不同的。观测精度越高则偶然误差分布的集中度就高，也即该条件下的观测值的稳定性好，反之亦燃。观测条件是误差产生的三因素人、仪器、客观环境的基本状态。一般把观测条件相同（人、仪器、客观环境的基本状态相同）的各次观测值称为同精度观测，反之就是不等精度观测。,误差基本理论,精度指标是表示偶然误差分布集中程度的数值，误差的大小就是用精度指标值来表述的。由于精度指标的计算方法不同，所以有不同类型的精度指标。测量中常用的精度指标有中误差、相对中误差、极限误差等。,误差基本理论,中

27、误差是用观测值的真误差计算的，等于真误差的平方和的平均数的平方根，用m表示，即中误差的数值越小表示观测的精度越高，反之亦燃。,误差基本理论,相对中误差使用来比较某类观测量如距离、高差的单位观测值的中误差大小的精度指标，等于中误差与相应观测值之比，也是数值越小表示观测的精度越高，通常以分子为1的分数形式表示，即,误差基本理论,极限误差是衡量一个观测值的误差是否超过不应超过的限值的精度指标若误差超限说明误差存在测量错误，这是不允许的，相应的观测值必须剔除。一般理论上取三倍的中误差作为极限误差，但在实际工作中出于对成果的严格要求往往取二倍的中误差作为极限误差。极限误差用符号容或f限表示，其计算公式为

28、：f限=容=2m f限=容=3m,误差基本理论,对一个三角形用两种不同精度分别进行了10次观测，每次观测求得的三角形内角和的真误差（w=L1+L2+L3-180）为：第一组：第二组：试求这两组观测值的中误差，并说明哪组的精度高。判断三角形内角和闭合差有无超限 丈量两条边长，量得，它们的中误差均为，试求这两条边长丈量的相对中误差,控制测量,空间观测要素平面控制测量高程控制测量,空间观测要素,平面控制测量,对于任何一种测量工作都会产生误差，为了不使测量误差累积，在实际测量工作中必须遵循“从整体到局部，先控制后碎部”的原则来进行。即先在整个测区内进行控制测量，建立控制网，然后以测定的控制网点为基础，

29、分别在各个控制点上施测周围的碎部点（地物、地貌的特征点）。首先在测区内选择一些具有控制意义的点，组成一定的几何图形，构成测区的整体骨架，用相对精确的测量手段和方法，在统一坐标系中，确定这些点的平面坐标和高程，这些具有控制意义的点称为控制点；由控制点组成的几何图形称为控制网；对控制网进行布设、观测、计算，确定控制点位置的工作称为控制测量,平面控制测量,平面控制测量,平面直角坐标系坐标正反算平面控制方法导线测量,坐标系认识,坐标系认识,坐标正反算,坐标正反算,坐标正反算,坐标正反算,平面控制概述,建立平面控制网的基本方法：三角测量、导线测量、GPS测量三角测量原理,起算数据:已知点 2个 定位已知

30、边长 2条 尺度已知方位角 2方向 定向观测数据：观测水平角 18个 点间的空间信息,珠峰示例,珠峰高程测量,导线测量,S,S,S,S,支导线,符合导线,起算数据,起算数据：坐标已知的点、边长和方 位角已知的边必要起算数据：一个已知点（x,y）一条已知长的边(s)一条已知方位角的边()多余起算数据：对观测误差进行检测、配 赋的已知点、边、方位角,GPS原理,GPS系统：GPS星座、地面监控、GPS接收机GPS单点定位原理GPS差分定位原理GPS高程的应用GPS软件系统GPS野外观测GPS应用,GPS系统,GPS卫星,GPS星座：由21+3（28）颗GPS卫星分别分布在6个轨道上,GPS系统,地

31、面监控：由五个地面点构成，按功能分为三类，主控站（科罗拉多）、注入站（阿松森岛、狄哥伽西亚、卡瓦加兰）、监测站（4+1夏威夷）,阿松森岛,狄哥伽西亚,卡瓦加兰,夏威夷,科罗拉多,GPS系统,GPS接收机：由天线、主机、电池、三个单元组成，合三为一可免电缆连接,GPS单点定位,两者之间不一定够成同步观测,两者之间不一定观测相同卫星,GPS单点定位,GPS差分定位,两者之间必须够成同步观测,无线通讯保证实时差分RTK,GPS差分定位,赛马场站,昆明市,VRS系统已不仅仅是GPS的产品,而是集Internet技术、无线通讯技术、计算机网络管理和GPS定位技术于一身的系统。,GPS野外观测,设站、连接

32、电缆、量取仪器高开机 输入测站文件名（建立或选择工作文件、输入测站点号、输入仪器高）进入观测状态 观测气象参数、观测过程中监视仪器状态 观测结束 退出观测状态 其他工作关机、收仪器,GPS高程应用,GPS高程拟合 基准点：GPS水准共用点 高程异常：在基准点上水准所测高程与GPS高程之间的差值，反映大地水准面与参考椭球面之间的垂直差距 曲面拟合：根据不同基准点的点位坐标（复杂的还可考虑重力、地形）和高程异常进行拟合分析，获得高程异常相关于点位坐标的关系函数，即高程异常的拟合函数；可用于对相关区域GPS高程点的高程值进行改正,GPS平差软件基本功能,项目文件处理：进行GPS项目基本设置 数据通讯

33、：接收机数据到PC的传输 测站数据分析：观测卫星的基本情况、时间、高度角等 基线数据处理：基线重复观测较差分析 同步环、异步环分析：环闭合差的分析 GPS网平差：自由平差、约束平差、整体平差 GPS高程：高程拟合,一、GPS应用于导航 主要是为船舶,汽车,飞机等运动物体进行 定位导航。例如：船舶远洋导航和进港引水 飞机航路引导和进场降落 汽车自主导航 地面车辆跟踪和城市智能交通管理 紧急救生 个人旅游及野外探险 个人通讯终端（与手机，PDA，电子地图等 集成一体）,GPS应用（一）,二、GPS应用于授时校频 电力，邮电，通讯等网络的时间同步 准确时间的授入 准确频率的授入 三、GPS应用于高精

34、度测量 各种等级的大地测量，控制测量 道路和各种线路放样 水下地形测量 地壳形变测量，大坝和大型建筑物变形监测 GIS应用 工程机械（轮胎吊，推土机等）控制 精细农业,GPS应用（二）,GPS应用（三）,GPS应用于智能运输系统（ITS）GPS车辆监控调度系统 GPS的应用，仅受人们的想象力制约目前，几乎全世界所有需要导航，定位的用户，都被GPS的高精度，全天候，全球覆盖，方便灵活和优质价廉所吸引,导线测量,布网测量中把由相邻控制点用直线连接形成的折线称为导线，其中的控制点称为导线点，控制点之间的直线段称为导线边，相邻导线边间的水平角称为导线角或转折角。导线的布设形式有单一导线和导线网两类，其

35、中单一导线如图所示，有符合导线、闭合导线和支导线三种布设形式,导线测量,导线测量外业工作有 选点、埋石 导线角观测、导线边观测等。目前通常直接在导线控制网内布设导线三角高程控制，所以外业观测还应有导线边视线高差观测、仪器高和棱镜高丈量。,导线测量,选点、埋石就是在测区范围选择一定数量的有全局控制意义的点，并用混泥土预制或现浇的标石标定所选的点位作为控制点的工作。,导线测量,导线角观测是用经纬仪测定导线前进方向左侧的导线转折角，闭合导线一般选逆时针方向为导线前进方向以测定导线边的内角，支导线应往返观测以测定左右侧的导线转折角。导线边观测就是用测距仪器测定导线边的水平距离或斜距，还应观测用于距离改

36、正计算用的竖角、气象参数等数据。,导线测量,仪器高的丈量是量取从地面控制点的标志中心到仪器中心（横轴轴线）的垂直距离。棱镜高丈量是量取从地面控制点的标志中心到棱镜中心的垂直距离。,导线测量,由于现在对全站仪的使用已经很普及了，所以导线的测量一般都是用全站仪进行观测。导线边的观测不需测斜距，可直接测定水平距离和视线两端的高差（或垂直距离），水平距离用于平面控制，垂直距离用于高程控制中计算两点间的高差（仪器高加视线两端的高差再减棱镜高）,导线测量,导线内业计算工作包含 记录成果完整性检查、记录成果计算正确性检查 导线略图的绘制（控制点展绘、导线角的注记、导线边往返测水平距离及其中数的注记、导线边往

37、返测高差及其中数的注记）计算表格准备、数据录入 角度平差 坐标平差,高程控制测量,地球表面是高低起伏很不规则的。要确定地面点的空间位置，除了确定其平面位置外，还要确定其高程。测定地面点高程而进行的测量工作叫做高程测量。高程测量的目的，是测定地面上各点间的高差，根据高差和一点的已知高程，便可求得其他各点的高程,高程控制测量,高程测量的方法主要有 水准测量 三角高程测量 GPS高程 物理高程测量,水准测量,中间水准测量原理水准路线观测,水准测量原理,大地水准面,A,B,a,b,HA,HB,hAB=a-b,假定水平视线上高程处处相等,假定水平视线上高程处处相等,水准测量原理,若水准测量是沿A到B的方

38、向前进，则A点称为后视点，其竖立的标尺称为后视标尺，读数值a称为后视读数；B点称为前视点，竖立的标尺称为前视标尺，读数值b称为前视读数。两点间的高差等于后视读数减去前视读数 水准测量的高差h必须冠以“+”号或“一”号hAB表示B点相对于A点的高差;而A点相对于B点的高差则为hBA，它与hAB的绝对值大小相等，符号相反，即 hAB=-hBA,水准测量原理,中间水准测量的测站必须置于后前视标尺的中间。连续中间水准测量，当A，B两点相距较远，或者高差较大，安置一次仪器不可能测得两点间的高差时，必须在两点间加设若干个临时的立尺点，并安置若干次仪器。通过各测站连续测定相邻两标尺点间的高差，最后取其代数和

39、即可求得A，B两点间的高差,水准测量原理,临时的立尺点作为传递高程的过渡点，称为转点 转点只起传递高程的作用，不需要测出其高程，因此不需要有固定的点位，只需在地面上合适的位置放上尺垫，踩实并垂直竖立标尺即可。观测完毕拿走尺垫继续往前观测。,A,B,转点,转点,转点,47,47,47,46,46,水准路线的施测,水准路线的布设形式分为单一水准路线和水准网 单一水准路线的布设形式有附合水准路线、闭合水准路线、支水准路线等三种,水准路线的施测,检查和整理外业观测手簿 检查外业观测手簿的记录是否齐全，计算是否正确，有无违反规范的现象。计算各测段之观测高差和各测段之观测高差、距离，并计算路线闭合差是否小

40、于限差要求，如小于限差要求则可进行内业计算，如超限，则重测某些测段，直到满足限差要求为止。,水准路线的施测,绘制观测路线略图 如图3-23所示，略图中的水准点要与实地的方位一致，路线用曲线连接(已知点用“”表示，未知点用“”表示)并在图上注明点名、各点间的观测高差、距离等，还要用箭头标出水准测量的观测方向。,水准路线的施测,水准路线的高程计算 对于单一的水准路线，如采用四等或等外水准测量以及图根水准测量时，则可以进行近似平差计算。计算表格准备、数据录入 高程平差,水准路线的施测,水准路线的施测,L总长度，以公里为单位,高差闭合差计算,高差改正数计算,高差平差值计算,高程平差值计算,三角高程测量

41、原理,GPS高程原理,GPS高程,P,m,Yp,Xp,Zp,格林尼治,控制测量,地面点之间的空间关系的确定是测量工作的目的，而确定空间关系的要素有距离和角度两方面。角度有固定基准线的角度是方位角和垂直角，没有固定基准线的角度是水平角距离有斜距、垂距和平距三类平距有固定起点和特定方向的距离是坐标，而没有固定起点和特定方向的距离是两点之间的相对水平距离有固定起点的垂直距离是高程，而没有固定起点的垂直距离是两点之间的高差,控制测量,水平角是过地面某一点分别到两个目标方向的方向线垂直投影到水平面所成的角度。水平角的理解有三个方面：角度是位于某一地面点处的，角度是水平面的投影角度，水平角的取值范围是0到

42、360,控制测量,垂直角是过空间某点到一个目标的方向线与过该点的水平面之间所成的夹角。理解垂直角要注意两方面：垂直角的两个方向中的其中一个方向是固定的，垂直角用于描述目标方向在垂直面内相对于空间某点的高度；高则为仰角，取值为0到90；低则为俯角，取值为-0到-90。固定的基准方向若是天顶方向则叫天顶距，取值为0到180。,控制测量,方位角是某直线以一特定的基准方向为起始顺时针旋转到该方向的水平角。根据基准方向的不同有真方位角、磁方位角、坐标方位角三种，取值范围都是0到360,控制测量,斜距是地面或空间两点在三维空间内两点的直线距离，是测量中距离测量的原始数据。平距是两点之间的斜距投影到某一高程

43、的水平面上的距离。垂距是两点之间的斜距投影到铅垂面内垂线方向的距离。坐标是地面点到坐标原点的平距分别投影到X和Y轴上的距离。,控制测量,地面点之间的空间要素既相互独立有相互关联。垂直角将斜距、垂距和平距以三角函数关系联系起来：用于斜距计算平距即斜距改平D=Scos；用于计算垂距即斜距求高差h=Ssin。水平角把不同方向间的方位角联系起来即方位角的推算OB=OA+AOB。方位角把平距和坐标增量联系起来即坐标正反算X=Scos、Y=Ssin、。,控制测量,对边距离测量是利用余弦定义求得对边的平距D2=D12+D22-2D1D2cos，利用三角高程原理求得对边两端点的高差h12=hO2hO1=t1S

44、1sin1(t2S2sin2)，t1、t2为棱镜高，其他数据如图25所示。在全站仪中可自动实现该功能,角度平差,由于观测各转折角有误差，则多余已知方位角与所有观测转折角的几何关系不可能一致，导线计算过程中，还必须消除这些几何矛盾，称为角度平差,坐标方位角推算,坐标方位角是平面直角坐标系中使用的方位角。相反方向的坐标方位角相差180,坐标方位角推算,必要条件 有公共点的两个方向 已知方位角的方向 公共点处两方向之间的水平角观测值,坐标方位角推算,已知方位角推算方法,坐标方位角推算,推算方法,角度平差,闭合差计算,观测角改正数计算,平差后方位角计算,数据录入,坐标平差,由于观测边长有误差，则多余已知点坐标与所有观测边长的几何关系不可能一致，导线计算过程中，还必须消除这些几何矛盾，称为坐标平差,坐标平差,坐标增量计算,坐标闭合差计算,坐标平差,坐标增量改正数计算,平差后坐标增量计算,平差后坐标计算,大比例尺测图,