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    【辅导】2013年测绘案例分析强化讲义

    2013-07-04 20:02:55 来源: 测绘网
    聊聊

     测量的基准面

    地球自然表面,包括海洋底部、高山高原在内的固体地球表面。难以用一个简洁的数学表达式描述出来,所以不适合于数学建模。陆地:29.2%,海洋:70.8%,最高:8846.27M,最低:-11022M,地球半径:平均6371KM。
    地面点是相对地球定位的,这就要选择一个能代表地球的形状和大小的且相对固定的理想曲面作为测量的基准面。
    我们设想海水向陆地延伸把地球包围起来,形成一个静止的连续的封闭的曲面,我们把这个静止的海水面成为水准面。
    水准面在小范围内近似一个平面,而完整的水准面是被海水面包围的封闭的曲面。因为水准面有无数多个,其中最接近地球形状和大小的是通过平均海水面的那个水准面,这个唯一确定的水准面叫大地水准面。大地水准面就是测量的基准面。
    地理空间数据交换格式
    不同的地理信息系统或空间数据库之间,处理地理信息的方式和存储格式存在差别,并且每一个系统的内部数据格式一般都不对外开放,导致信息系统之间的数据不能共享。为了解决这个问题,由GIS软件公司或组织共同制定一种通用的、开放透明的数据格式,可以实现信息系统之间的数据库交换。国际上已有许多的空间数据交换格式,如美国的SDTS、英国的NTF、中国的地球空间数据交换格式等。
    方向观测法
    以两个以上的方向为一组,从初始方向开始,依次进行水平方向观测,正镜半测回和倒镜半测回,照准各方向目标并读数的方法。
    测量平面坐标系统有哪些?
    测量二维坐标系统有球面或平面坐标:1)大地坐标系;2)高斯平面直角坐标系;3)独立平面直角坐标系。无论是高斯平面直角坐标系还是独立平面直角坐标系,均以纵轴为X轴,横轴为Y轴,这与数学上笛卡尔平面坐标系的X轴和Y轴正好相反;测量与数学上关于坐标象限的规定也有所不同,二者均以北东为第一象限,但数学上的四个象限为逆时针递增,而测量上则为顺时针递增。
    测量误差的来源有哪些?什么是等精度测量?
    测量误差的来源有三个方面:测量仪器的精度,观测者技术水平,外界条件的影响。该三个方面条件相同的观测称为等精度观测。
    测设水平角时,如何确定放样所需的方向线
    用一般方法测设水平角时,取盘左、盘右的平均方向作为放样方向线。
    用单测角度改正法时,先将盘左测设的方向作为概略方向,然后按测回法检测该方向,并以改正后的方向作为放样方向线。一般单测角度改正法的精度优于前一种方法。
    连续运行卫星定位服务系统
    连续运行卫星定位服务系统又叫连续运行参考站网系统(Continuously Operating Reference Stations, CORS系统),是利用全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)技术,在某个城市、某地区建立永久性的连续运行参考站、数据中心,利用计算机、数据通信和互联网技术将各参考站与数据中心组成网络,共享参考站数据,利用参考站网软件进行处理,然后向各种用户自动地发布不同类型的GNSS原始数据、各种类型RTK差分改正数据等。其主要功能是向系统覆盖区域内的用户提供各种不同精度的时间和位置服务信息。其用户涵盖各个行业,主要用于城市规划、国土测绘、地籍管理、城乡建设、灾害监测、交通控制、资源勘探、气象、地震等行业和部门,它是多功能、多用途的综合服务定位网,是城市数字化建设的基础工程。
    什么是2C?
    上、下半测回同一方向的方向值之差,称为2C值(两倍照准差)。2C为两倍照准误差,由盘左盘右两次照准目标形成,其计算式为:
    2C=盘左读数-(盘右读数±180°)=L-(R±180°)
    如何依照数字比例尺计算实地距离
    根据比例尺的定义可以知道,图上长度、相应实地水平距离与比例尺分母三者之间的关系是:实地距离=图上长度×比例尺分母。这就是计算距离的基本公式。计算的方法:先用米尺从图上量出某两点间的长度(以厘米为单位),然后将所量长度(厘米数)代入公式,得出两点间实地距离(但所得距离为厘米数,若换算为米数,要除以100;若换算为公里数,还要除以1000)。如在1:5万图上量得某两点间长度为4厘米,则实地距离为:4(厘米)×50000÷100
    如何简单测定地形坡度?
    用一块硬纸板自制一个简易的半圆量角器,在量角器半圆的圆心处用图钉和一根小细线悬一重物,您站在山坡的一侧,双手握住量角器,使量角器的底边与山坡保持平行一致,读取细线经过量角器的刻度数,再从该刻度数中减去90°则为山坡的坡度。
    精密单点定位(Precise Point Positioning,简称PPP)在现代航空摄影测量中显示出越来越重要的作用。与差分GPS定位不同,精密单点定位是利用国际GPS服务机构IGS提供的或自己计算的GPS精密星历和精密钟差文件,以无电离层影响的载波相位和伪距组合观测值为观测资料,对测站的位置、接收机钟差、对流层天顶延迟以及组合后的相位模糊度等参数进行估计。用户通过一台含双频双码GPS接收机就可以实现在数千平方公里乃至全球范围内的高精度定位。它的特点在于各站的解算相互独立,计算量远远小于一般的相对定位。PPP与双差定位的主要区别在于,双差定位时部分参数和误差项通过站间和星间求差得以消除,而PPP必须采用精细的模型加以改正和用辅助参数进行估计,比如卫星天线相位中心偏差改正、固体潮改正、海洋负荷改正等。
    目前,国内外都对精密单点定位作了大量研究,武汉大学经过数年对精密单点定位理论与方法的深入研究,在国内率先成功研制了高精度的PPP数据处理软件TriP。利用PPP进行GPS数据处理,需在数据采集两周后进行,即需要在IGS网站上下载精密星历数据后,才能进行数据处理。
    通过精密单点定位方法解算的GPS天线相位中心动态坐标数据,剔除系统误差后可以达到同差分方法结果相当的精度。试验表明,精密单点定位技术完全可以应用于无基站数码航空摄影测量中。
    在工业建设设计、施工所需用的各种不同比例尺地形图,是通过实测和编绘得到的。将较大比例尺的地形图的内容进行综合取舍,编制成较小比例尺地形图的工作称为编绘。首先进行搜集资料,分析制图区域的地理特征,制定编绘技术设计书等准备工作。然后根据设计要求,展绘地形图的数字基础,拼贴资料制成编绘底图,在底图上再进行要素的综合取舍,制成主次分明、清晰易读、符合需要的编绘原图。对缩小一倍的大比例尺地形图,可以经编绘直接缩制使用。编绘时使用缩小的地形图作为底图,将公路、水系、管线等专题资料,按照关系位置展绘在底图上,如突出某个专题,可编制成专题图。按照行政区划或专题范围,可将地形图和专题图综合编制成图册或图集。
    实测和编绘原图按线划规格进行清绘。其过程是将原图复照制成裱板或聚酯薄膜蓝图,在蓝图上按照图式规定,绘制出精度、质量符合规格的出版原图(印制原图)作为制印出版的依据。实测原图进行着墨时可按照清绘图的要求,绘制成出版原图。也可按照清绘图的规格,将编绘与清绘合并一次作业,称为连编带绘,直接得到出版原图。
    浑仪和简仪是一种什么仪器
    到南京紫金山天文台参观,人们会看到两架奇特的古代仪器。其中结构复杂,环环相套的叫浑仪;两组支柱支撑着双环的叫简仪。它们是明代制造的,是我国珍贵的文化遗产。浑仪高约2.75米,长约2.48米,宽约2.46米。简仪高约2.5米,长约4.4米,宽约2.9米。都用青铜铸成,结构牢固,工艺华美,近看高大,远看玲珑,是我国古代科学技术、冶铸技巧,机械制造等方面高度发展的结晶,真是巧夺天工的天文仪器,罕见的艺术珍品。在我国古代,浑仪是用来测量天体球面坐标的一种仪器。在战国时代已经开始制造了,不过那时不一定称为浑仪。浑仪结构复杂,是由一环套一环的同心圆环构成,好像一个镂空的球体,这些圆环分别代表地平圈、子午圈、赤道圈、赤经圈、黄道圈和白道圈。东汉时的天文学家张衡说过:“立圆为浑”,因此称这种仪器为浑仪。 浑仪在应用过程中,不断得到改进,但总的思路是增多圆环,致使结构愈加复杂,遮挡星空的范围增多,影响观测。此外,要求多重圆环安装要同心,这是十分困难的,由此导致浑仪产生偏心差。到了北宋,科学家沈括首先在浑仪上取消了白道环,开辟了浑仪向简化方向发展的新途径。到了元代,郭守敬、王恂等科学家在沈括的基础上对浑仪又进行了大规模改进,创造了新的简仪,简仪进一步取消了黄道环。这样,简仪从浑仪的复杂结构中分离出来,分解成由赤道环和赤经环组成的赤道经纬仪和由地平环及地平经环组成的地平经纬仪两个独立的仪器。这样的简仪结构十分简单,大大增加了观测的视野,克服了浑仪的两个最大缺陷,大大提高了观测精度。赤道经纬仪和地平经纬仪是分装在同一个长方形的铜基座上,总称为简仪。观测时只要转动赤道经纬仪的赤经双环和窥管,就可以观测到天球上任何位置的星星,并从赤经双环刻度上读得该天体的去极度。至于天体的赤经值,则可在转动南端的赤道环上求得。简仪的地平经纬仪实际上是一个新的创造。观测时,只要转动立运双环和窥管,就可以测得任一天体的方位角和高度角。在岁月沧桑中,浑仪和简仪饱经风霜。1900年八国联军进占北京,法军将简仪抢到法国大使馆,过了几年才归还;德军将浑仪抢到德国波茨坦,到1921年才归还我国。“九·一八”事变后,浑仪和简仪迁至南京紫金山。日军占领南京后肆意损毁仪器。新中国成立后,这些仪器才得到很好的保护。
    空中三角测量是立体摄影测量中,根据少量的野外控制点,在室内进行控制点加密,求得加密点的高程和平面位置的测量方法。其主要目的是为缺少野外控制点的地区测图提供绝对定向的控制点。空中三角测量一般分为两种:模拟空中三角测量即光学机械法空中三角测量;解析空中三角测量即俗称的电算加密。模拟空中三角测量是在全能型立体测量仪器(如多倍仪)上进行的空中三角测量。它是在仪器上恢复与摄影时相似或相应的航线立体模型,根据测图需要选定加密点,并测定其高程和平面位置。
    解析空中三角测量是指用计算的方法,根据遥感像片上量测的像点坐标和少量地面控制点,采用较严密的数学公式,按最小二乘法原理,用数字电子计算机解算待定点的平面坐标和高程。20世纪40年代,随着电子计算机的发明和应用,解析空中三角测量首先在英国的军事测量局投入应用。20世纪60年代以来,由于电子计算机技术和计算数学的发展,解析空中三角测量取得了长足的进步,形成了一套比较完善的测算方法。由于精度高,效果好,解析空中三角测量被认为是测地定位的一种精密方法。解析空中三角测量目前常用的方法是区域网平差。区域网平差是指在由多条航线连接成的区域内进行控制点加密,并对加密点的平面坐标和高程进行的整体平差。按照构网的方法和平差单元的划分,区域网平差的基本方法有:航线法、独立模型法和光束法。
    桥梁在勘察设计、施工和运营管理各阶段所进行的测量工作。测量的繁简程度随桥梁的类型、大小、长短与河道地形情况而异。
    勘测设计阶段 为了选择桥址,需要搜集比例尺为1:25000或1:50000的地形图,为桥梁设计需测绘较大比例尺(1:10000)的桥渡位置图及1:1000或1:500的桥址地形图,并选择水文断面测定水深、流向、流速及计算流量。
    施工阶段 建立施工平面和高程控制网点(见工程控制测量),用以放样桥梁中线和墩台、保证桥梁架设的质量。对于干涸及浅水河道,可用钢尺直接丈量或间接测距方法测设桥轴线和墩台中心位置;对于深水河道则采用测角网、测边网、边角网,建立平面控制。高程控制,一般采用水准测量方法,布设基准点(还兼作运营阶段沉降观测的高程依据)与施工水准点。过河水准测量可采用水准仪倾斜螺旋法或经纬仪倾角法和光学测微法等进行对向观测(见工业建设施工测量)。
    桥墩 施工时的定位测量多采用前方交会角差图解法、前方交会法、距离交会法等。施工中除了检测围囹、沉箱、沉井的稳定性之外,需要随着它的下沉,测定其在平面上的偏移值、下沉深度以及倾斜度。桥梁墩台竣工后,应测定其中心的实际坐标及其间的实际距离,进行水准测量,建立墩台顶上的水准点,检查墩台顶各处和垫石的高程,丈量墩台各部分的尺寸,绘制竣工平面图,编制墩台中心间距和墩台顶水准点高程一览表,为架设上部结构提供资料。上部结构架设的测量工作有支座底板(见桥梁支座)的放样,纵轴线的检查。主柱竖直性的检查以及拱度测定等。架设完毕后,应对它进行竣工测量,编绘平面图,拱度曲线图、纵断面图等。
    运营管理阶段 为了保证行车安全和及时维修加固,应观测墩台的沉陷和水平位移。沉陷观测采用精密水准测量。墩台沿上下游方向的水平位移,可利用视准线法和波带板激光准直法测定,墩台顺桥中线方向的位移观测,应用特制的钢线尺或精密光电测距仪测定。上部结构各节点在坚直方向的变形值用水准测量方法测定。沉陷和位移观测需要定期进行,初始周期应短些,其后可适当增长。
    测量平面坐标系统有哪些?
    测量二维坐标系统有球面或平面坐标:1)大地坐标系;2)高斯平面直角坐标系;3)独立平面直角坐标系。无论是高斯平面直角坐标系还是独立平面直角坐标系,均以纵轴为X轴,横轴为Y轴,这与数学上笛卡尔平面坐标系的X轴和Y轴正好相反;测量与数学上关于坐标象限的规定也有所不同,二者均以北东为第一象限,但数学上的四个象限为逆时针递增,而测量上则为顺时针递增。
    测量误差的来源有哪些?什么是等精度测量?
    测量误差的来源有三个方面:测量仪器的精度,观测者技术水平,外界条件的影响。该三个方面条件相同的观测称为等精度观测。
    测设水平角时,如何确定放样所需的方向线
    用一般方法测设水平角时,取盘左、盘右的平均方向作为放样方向线。
    用单测角度改正法时,先将盘左测设的方向作为概略方向,然后按测回法检测该方向,并以改正后的方向作为放样方向线。一般单测角度改正法的精度优于前一种方法。
    GPRS中的坐标反算是什么作用
    GPRS---General Packet Radio Service,通用无线分组业务,是一种基于GSM系统的无线分组交换技术,提供端到端的、广域的无线IP连接。通俗地讲,GPRS是一项高速数据处理的技术,方法是以"分组"的形式传送资料到用户手上。
    “gps中的坐标反算是什么作用?”
    坐标反算,就是根据直线两个端点的已知坐标,计算直线的边长和坐标方位角的工作。
    我推测,计算的结果和实际测量的坐标差1米只有2种可能:1种是测量的量中某个或某几个有粗差;2个是不是由于你的计算方法有问题,或者忽略了高程。
    安置经纬仪时,要求对中、整平的目的是什么
    对中的目的就是安置仪器使其中心和测站点标志位于同一条铅垂线上。可以利用垂球对中或光学对点器对中。
    整平的目的就是通过调节水准管气泡使仪器竖轴处于铅垂位置。粗略整平可安置经纬仪时挪动架腿,使圆水准器气泡居中;精确整平则是按 “左手法则”旋转脚螺旋使照准部水准管气泡居中。
    不量仪器高棱镜高怎么样测高程放样
    在测高程时首先把仪器中的棱镜高和仪器高设为零,然后在任意点架仪器,测出仪器到水准点的高差,用水准点的高程加、减(高差为负用加,高差为正时用减)仪器到水准点的高差即为仪器视线高,最后把仪器测站的Z坐标改为计算的视线高,设站就设好了。测未知点高程时立好棱镜后按测坐标健,所得的Z即为未知点的高程。注意:后视的棱镜高和测未知点的棱镜高要一致,不一致时要加或减调,初次使用时可以测两个水准点的高程进行复核,以免操作出错造成经济损失!
    遥感
    1广义遥感:泛指一切无接触的远距离探测,包括对点磁场,力场,机械波等的探测。
    2狭义遥感:应用探测仪器,不与探测目标相接触,从远处把目标的电磁波特性记录下来,通过分析,揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。
    3遥感系统包括信息源,信息获取,信息记录和传输,信息处理,信息应用。
    4按遥感平台分:地面,航空,航天,航宇遥感。按传感器探测波段分:紫外(0.05-0.38um)可见光(0.38-0.76)红外(0.76-1000)微波(1mm-10m)多波段遥感。按工作方式分主动遥感和被动遥感。
    1电磁波谱;按电磁波在真空中传播的波长,递增或递减排列
    2 电磁波辐射:当电磁振荡进入空间,变化的磁场激发了涡旋电场变化的电场又激发了涡旋磁场,使电磁振荡在空间传播。
    3绝对黑体:如果一个物体的任何波长的电磁波辐射都全部吸收,则这个物体时绝对黑体。
    4黑体辐射规律:普朗克公式mλ(λ,t) =2πh(c^2)(λ^-5)*1/[e^(hc/λkt)-1],规律:(1)m随着波长的连续变化只有一个最大值。(2)随着温度的升高,m的最大值升高,不同温度的曲线不相交。(3)随着温度的升高,m的最大值向短波向短波方向移动。维恩位移定律:λmaxt=b,黑体辐射光谱中最强辐射波长λmax与温度t成反比。玻尔兹曼定律:m=σt^4,绝对黑体的辐射出射度与其温度的4次方程反比。
    5实际物体的辐射:基尔霍夫定律:实际物体的辐射出度mi与同意温度,同一波长绝对黑体辐射出射度的关系,φi是此条件下的吸收系数,或称发射率。m=εm.
    6太阳光谱的特征:(1)接近温度为5800k的黑体辐射,(2)短波辐射,太阳辐射的总能量的40%集中于可见光范围,51%在红外线部分。
    7大气散射的类型:(1)瑞利散射:当大气粒子直径比波长小的多时发生的散射。特点:散射强度与波长的四次方成反比,即波长越长,散射越弱。(2)米氏散射:当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生的散射称为米氏散射。特点:米氏散射的辐射强度与波长的二次方成反比。(3)无选择性散射:大气中粒子的直径比波长大得多时发生的散射称为无选择性散射。特点:散射强度与波长无关
    8大气窗口:通常把太阳光透过大气层时透过率较高的光谱段称为大气窗口。主要波普段:0.3~1.3um,紫外,可见光,近红外波段,用于摄影成像,扫描成像。1.5~1.8um和2.0~3.5um,近,中红外波段,扫描成像,探测植物水分。3.5~5.5um中红外波段,反射,地面物体发射热辐射。8~14um远红外波段,主要是地物辐射,适合夜间观测。
    0.8~2.5cm微波拨段。穿透能力强,可以全天候观测,而且是主动遥感方式。
    9地球辐射的分段特性:可见光与近红外:0..3~2.5um,地表反射太阳辐射为主,
    中红外:2.5~6um,地表反射太阳辐射和自身热辐射,远红外:大于6um,地表物体自身热辐射。
    10应用地物波谱特征应该注意的问题:(1)绝大部分的地物的波谱具有一定变幅,波谱特征不是一条曲线,而是具有一定宽度的曲带,(2)地物存在着“同物异谱”和“”异物同谱的现象。
    11摄影成像原理:摄影是通过成像设备获取物体影像的技术,传统摄影是依靠光学镜头及放置在焦平面的感光胶片来记录物体影像。数字摄影是通过放置在焦平面的光敏元件经光电转换,以数字信号来记录物体影像。
    12扫描成像原理:是依靠探测元件和扫描镜对目标地物以瞬时视场角为单位进行的逐点,逐行取样,以得到目标地物电磁辐射特性信息,形成一定普段的图像
    13微波遥感是微波传感器获取目标地物发射或反射的微波辐射,经过判读处理来识别地物的技术。特点:a具全天候工作能力,b对某些地物具有特殊的波谱特征c能透过植被、冰雪和干沙土,以获得近地面以下的信息.d对海洋遥感具有特殊意义。e分辨率较低,特征明显。
    14空间分辨率:指像素所代表的地面范围的大小,即扫描仪的瞬时视场或地面物体能分辨的最小单元。
    15波谱分辨率:指传感器在接收目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔,越小分辨率越高。
    16辐射分辨率:指传感器接收波谱信号时能分辨的最小辐射度差在遥感图像上表现为每一像元辐射量化级
    17时间分辨率:指对同一地点进行遥感采样的时间间隔,即采样的时间频率,也称重访周期。
    18辐射校正的方法:a直方图最小值去除法,将每一段中每个像元的亮度值都减去波段的最小值。
    b回归分析法,选择可见光和红外波段建立线性回归方程。
    19几何畸变的原因:(1)遥感平台位置和运动状态变化(2)外部原因引起的畸变:地形起伏,地球表面曲率,大气折射,地球自转的影响。(3)处理过程中引起的畸变
    20几何校正的步棸:(1)找到一种数学关系,建立变换前图像坐标(x,y)与变换后图像坐标(u,v)的关系,通过每一个变换后图像像元的中心位置计算出变换前对应的图像坐标点。一般后图像不在原图像的中心。按行逐点计算。(2)计算每一点的亮度值。新点的亮度值介于邻点之间,用内插法计算
    控制点选取原则:a选取图像上易分辨且较精细的特征点,b特征变化大的地区多选,图像边缘部分一定要选取,尽可能满副均匀选取。c n次多项式最少数目(n+1)(n+2)/2,实际工作中控制点数要多于最少数目
    21图像增强的原理与方法:a对比度变换,通过改变图像像元的灰度值来改变图像的对比度,从而改善图像的质量的图像处理方法。b空间滤波,是以突出图像的某些特征为目的,通过像元及其他周围领近像元的关系,采用空间域中的邻域处理方法。c彩色变换图像运算,单波段彩色变换和多波段彩色变换dhls变换:色调明度饱和度,这种模式用近似的颜色立体来定量化。
    22辐射畸变:当太阳辐射相同时,图像上像元亮度的差异直接反应了地物目标光谱反射率的差异,但在实际测量时辐射强度值还受到其他因素的影响而发生改变,这一改变的部分就是需要校正的部分。引起这有两个原因1是传感器一起本身产生的误差2是大气对辐射的影响
    23几何畸变:当遥感图像在几何位置上发生了变化,产生诸如行列不均匀,像元大小与地面大小对应不准确,地物形状不规则变化的畸变时
    24几何校正:根据遥感平台地球传感器的各种参数进行处理。
    25对比度变换:是一种通过改变图像像元的亮度值来改变图像像元对比度,从而改变图像质量的图像处理方法。
    26平滑:图像中出现某些亮度变化过大的区域,或出现不该有的亮点,采用此法可以减小变化是亮度平缓或去掉不必要的噪点。
    27真彩色:图像中的每个像元素值都分成r,g,b三个基色分量,每个基色分量直接决定其基色的强度,是原图像的真实色彩。
    28假彩色:由于原色的选择与原来遥感波段所代表的真实颜色不同,因此生成的合成色不是地物的真实颜色
    29多源信息复合的步棸。a不同传感器的遥感数据符合:配准,复合b不同时相的遥感数据复合:配准,直方图调整,复合c遥感与非遥感数据的复合步棸(1地理数据的网格化(2)最优遥感数据的选取(3)配准复合
    30主旨思想:迭用不同时相的遥感数据进行复合,采用一定算法提取变化信息。
    步骤:(1)遥感数据的获取。采用spot-5卫星获取不同时相的spot数据,时相间隔可以采用三个月。(2)数据的预处理及对数据的复合。a配准,利用几何校正的方法做位置配准。b直方图调整,将配准后的图像尽可能调整成一致的直方图,使图像亮度趋于协调。c复合,采用差直法,差直后设定适当的阈值,获取只有0和1的二值图像
    大地测量概论
    1、大地测量的任务
    主要任务是建立国家或者大范围的精密控制测量网,内容包括三角测量、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。它为大规模地形图测制及各种工程测量提供高精度的平面控制和高程控制,为空间科学技术和军事用途提供精确的点位坐标、距离、方位及地球重力资料,为研究地球形状和大小、地壳形变及地震预报等科学问题提供资料。
    2、现代大地测量的特点
    1)长距离、大范围;2)高精度;3)实时、快速;4)四维;5)地心;6)学科融合。
    3、大地测量的作用
    大地测量师组织、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、协调、法定的平面坐标和高程系统,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。
    4、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、尺度标准以及实现方式(包括理论、模型和方法)。大地测量参考框架时通过大地测量手段,由固定在地面上的点所构成的大地网(点)或其他实体(静止或者运动的物体)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。大地测量系统是总体概念,大地测量参考框架是大地测量系统的具体应用形式。大地测量系统包括:坐标系统、高程系统、深度基准和重力系统。对应的大地参考框架有:坐标参考框架、高程参考框架和重力参考框架。
    5、大地测量坐标系统合大地测量常数
    大地测量坐标系统是非惯性坐标系统,根据原点位置不同,可以分为地心坐标系统和参心坐标系统,从表现形式可以分为空间直角坐标系统和大地坐标系统;空间直角坐标一般用(X,Y,Z)表示,大地坐标一般用(经度λ,纬度φ,大地高H)表示。
    注:大地高是指空间点沿椭球面法线方向至椭球面的距离。
    大地常数是指地球椭球几何和物理参数,它分为基本常识和导出常数。
    6、参心坐标框架
    参心坐标框架是一种区域性、二维静态的地球坐标框架,是由天文大地网实现和维持的。20世纪,世界上绝大部分国家或者地区都采用天文大地网来实现和维持各自的参心坐标框架。我国在20世纪50~80年代完成了全国天文大地网,分别定义了1954北京坐标系统和1980西安坐标系统。
    7、地心坐标框架
    国家地面参考框架(ITRF)是国际地面参考系统(ITRS)的具体实现。它以甚长基线干涉测量(VLBI)、卫星激光测距(SLR)、激光测月(LLR)、GPS和卫星多普勒定轨定位(DORIS)等空间大地测量技术构成全球观测网点,经数据处理,得到ITRF点(地面观测点)站坐标和速度场等。目前,ITRF已成为国际公认的应用最广泛、精度最高的地心坐标框架。
    2000国家大地控制网是定义在ITRS2000地心坐标系统中的区域性地心坐标框架。
    8、高程基准
    高程基准定义了陆地上高程测量的起算点,区域性的高程基准可以用验潮站的长期平均海面来确定,通常定义该平均海平面的高程为零。1954年,我国确定用青岛验潮站计算的黄海平均海水面作为高程基准面,并在青岛市观象山修建了国家水准原点。1956年计算出我国水准原点高程为72.289m,我国现行的1985年国家高程基准为72.2604m。
    9、高程系统
    我国高程系统采用正常高系统,正常高的起算面是似大地水准面。
    10、高程框架
    高程框架是高程系统的实现。高程框架分四个等级:国家一、二、三、四等水准控制网。另外一种高程框架形式是通过(似)大地水准面精化来实现的。
    11、重力系统和重力框架
    重力测量就是测定空间一点的重力加速度。重力参考系统则是指采样的椭球常数及其相应的正常重力场。重力测量框架是由分布在各地的若干绝对重力点和相对重力点构成的重力控制网,以及用作相对重力尺度标准的若干条长短基线。
    12、深度基准
    深度基准面的选择与海区潮汐情况相关,常采用当地的潮汐调和常数来计算,由于各地潮汐性质不同,计算方法不同,一些国家和地区的深度基准面也不同。我国1956年以前采用最低低潮面、大潮平均低潮面和实测最低潮面等为深度基准,1957年起采样理论深度基准为深度基准面。
    13、时间系统与时间系统框架
    空间和时间一起构成四维大地测量。
    时间系统规定了时间测量的参考标准,包括时刻参考标准、时间间隔的尺度标准。
    时间系统框架是某一区域或者全球范围内,通过守时、授时和时间频率测量技术,实现和维持统一的时间系统。
    14、常用的时间系统
    1)世界时(UT)2)原子时(AT)3)力学时(DT)4)协调时(UTC)5)GPS时(GPST)。
    15、时间系统框架
    时间系统框架是对时间系统的实现,包括以下几方面的内容:1)采用的时间频率基准;2)守时系统;3)授时系统4)覆盖范围。
    传统大地控制网
    1、传统大地控制网的建设
    传统大地测量技术建立平面大地控制网就是通过测角、侧边推算大地控制网点的坐标的,具体的方法有:三角测量法、导线测量法、三边测量法和边角同测法。我国建立天文大地网主要采用三角测量法,在西藏等困难地区采用导线测量法。
    2、三角网布设的原则
    1)分级布网、逐级控制;2)具有足够的精度;3)具有足够的密度;4)要有统一的规格。
    3、全国天文大地网整体平差
    全国天文大地网整体平差于1978年至1984年期间完成,1984年6月通过技术鉴定。建立的我国自己的1980国家大地坐标系,并为精化地心坐标提供了条件。全国天文大地网整体平差技术原则如下:1)地球椭球参数IAG-75椭球;2)坐标系统,1980国家大地坐标系和地心坐标系;3)椭球定位于坐标轴指向,1980国家大地坐标系的椭球短轴应平行于由地球质心指向1968.0地极原点(JYD)的方向,首子午面应平行于格林尼治平均天文台的子午面,椭球定位参数以我国范围内高程异常值平均和最小为条件求定。
    4、经纬仪种类
    经纬仪一般分为光学经纬仪、电子经纬仪及全站型电子测速仪。
    5、光学经纬仪检验
    作业前由具有仪器检验资质的机构按照行业标准《光学经纬仪》(JJG414-2003)的有关规定执行。
    6、电子经纬仪或者全站仪检验
    作业前由具有仪器检验资质的机构按照行业标准《全站型电子测速仪》(JJG100-2003)的有关规定执行。
    7、光电测距仪
    光电测距仪按测程分类,分为短程(小于3KM)、中程(3KM至15KM)、长程(15KM至60KM)。
    光电测距仪检定:作业前由具有仪器检验资质的机构按照行业标准《光电测距仪》(JJG703-2003)的有关规定执行。
    8、水平角观测的主要误差影响
    使用经纬仪在野外进行观测时,其观测误差主要来源于:1)观测人员引起的误差;2)外界观测条件引起的误差,如大气条件、太阳方位、地形、地物等;3)仪器精度引起的误差。
    9、水平角观测方法
    1)方向观测法;2)分组方向观测法;3)全组合测角法
    三角测量观测与外业验算
    1、观测程序
    1)准备:安装仪器、确定仪器整置中心、测定测站点和照准点归心元素、设置测伞、整置仪器、选择零方向、编制观测度盘表等。
    2)观测,具体要求见《国家三角测量和精密导线测量规范》。
    3)观测完成,离开本点之前,应对成果进行详细的检查、整理和计算,埋封好标石。
    2、三角测量外业验算
    1)检查外业资料,包括观测手簿、观测记簿、归心投影用纸等。
    2)编制已知数据表和绘制三角锁网图。
    3)三角形近似球面边长计算和球面角超计算。
    4)归心改正计算,并将观测方向值化至标石中心。
    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计算。
    8)极条件闭合差计算,基线条件闭合差计算,方位角条件闭合差计算等。
    三角高程测量
    1、垂直角观测方法
    垂直角观测方法有两种:中丝法和三丝法,这两种方法本质上是一样的,在实际作业中可以灵活选用。
    1)中丝法:以望远镜十字丝的水平中丝为准,照准目标测定垂直角。
    2)三丝法:以望远镜三根水平丝为准,依次照准同一目标来测定垂直角。
    当测站上均有若干个观测方向时,应将所有方向分成若干组,每组包括2~4个方向。每组一测回的观测方法是:盘左时,依次照准改组中所有方向,并分别读取垂直度盘读数;在盘右时,依相反的次序照准该组中所有方向,读取垂直度盘读数。根据规定,各等级三角点上每一方向按中丝法观测时应测四测回,三丝法观测时应测两测回。
    2、高差计算公式
    1)单向观测高差计算实用公式
    在A点观测B点的高程为:
    h12 = S0tanα12 + CS02 + i1 – a2
    式中:S0:A、B两点间的水平距离
    C:垂直折光差与地球弯曲差综合影响的系数,又称球气差系数;
    α12:A点观测B点的垂直角;
    i1:A点仪器高;
    a2:B点觇标高。
    2)用斜距d计算高差的单向公式
    h12 = dsinα12 +((1-K)/2R)d2cos2α12 +(1-H2/R)+ i1 – a2
    式中:H2:照准点的大地高;
    d:A、B点之间的倾斜距离;
    K:折光系数
    α12:A点观测B点的垂直角;
    i1:A点仪器高;
    a2:B点觇标高。
     
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