测绘基础知识.docx

测绘相关基础知识数超过了可能产生的最大观测误差。根据54个区共15000余点局部平差的统计结果，以及 利用近期完成的国家高精度GPS网的结果对大地网成果进行检核，都说明我国大地网按上 述方法求得的1954年北京坐标系坐标成果存在明显的平差变形。个别地区在分区或锁网结 合部的点出现了成果不一致或者说产生了裂缝。（4）几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一。我国在处理重力数据时采用 赫尔墨特1900-1909年正常重力公式，与这个公式相应的赫尔默特扁球不是旋转椭球，它与 克拉索夫斯基椭球是不一致的，这给实际工作带来了不便。（5）定向不明确。椭球短轴的指向既不是国际上较普遍采用的国际协议原点CIO （Conventional International Origin）所定义的格林尼治平均天文台子午面，从而给坐标换算 带来一些不便和误差。1.3.2 1980年西安坐标系20世纪70年代中期，我国天文大地网业已建成，重建和完善国家大地坐标系的条件趋 于成熟。由于1954年北京坐标系在技术上存在许多缺陷和问题，因此，建立我国新的大地 坐标系是必要的、适时的。1978-1982年间，我国在进行国家天文大地网整体平差的同时， 建立了 1980西安坐标系。1980西安坐标系（Xan Geodetic Coordinate System 1980）属参心大地坐标系，采用1975 国际椭球，以JYD 1968。系统为椭球定向基准，大地原点设在陕西省泾阳县永乐镇，采用 多点定位所建立的大地坐标系。其椭球参数采用1975年国际大地测量与地球物理学联合会 （IUGG）推荐值，它们为：其长半轴a=6378140m；扁率f= 1/298.257。其坐标系的建立原那么：（1）1980西安坐标系的原点在我国中部，具体地址是陕西省泾阳县永乐镇，位于西安 市西北方向约60km处，所以乂称为西安原点；（2）采用国际大地测量和地球物理联合会1975年推荐的四个椭球基本参数（a、Fm、 J2、w）,并根据这四个参数求解椭球扁率和其它参数：（3） 1980西安坐标系的椭球短轴平行于地球质心指向我国地极原点JYD 1968.0方向， 大地起始了午面平行于格林尼治平均天文台的子午面；（4）椭球定位参数以我国范围内高程异常值平方和等于最小条件求解；（5）大地高程基准采用1956年黄海高程系。假设将1980西安坐标系和1954年北京坐标系相比拟，前者优于后者是比拟明显的。如它 完全符合建立经典参心大地坐标系的原理，容易解释；地球椭球的参数个数和数值大小更加 合理、准确；坐标系轴的指向明确；椭球面与大地水准面获得了较好的密合，全国平均差值 由1954年北京坐标系29m减至10m,最大值出现在西藏西南角，全国广大地区多数在15m 以内。1980西安坐标系的主要优点是：（1）地球椭球体元素，采用1975年国际大地测量与地球物理联合会推荐的更精确参 数，其中主要参数为:长半轴a =6378140m：短半轴b =6356755.29；扁率a=l： 298.257。（2）椭球定位以我国范围高程异常值平方和最小为原那么求解参数，椭球面与我国大地 水准面能够较好地吻合。高程异常平均值由1954年北京坐标系的29m减至10m,最大值出102010年8月24日，中国首颗传输型立体测绘卫星天绘一号01星（英文名称“Mapping Satellite-rO在酒泉卫星发射中心用“长征二号丁”运载火箭成功送入预定轨道，实现了中国 传输型立体测绘卫星零的突破。2012年5月6日15时10分，中国在酒泉卫星发射中心用“长 征二号丁”运载火箭成功发射“天绘一号02星“，卫星升空后顺利进入预定轨道。2012年8 月24日，天绘一号02星圆满完成110天的在轨测试任务，和天绘一号01星一起，首次实 现测绘卫星的组网运行。双星影像经无缝拼接后，测绘覆盖宽达110公里，极大地提高了测 绘效率和几何控制能力，加快了测绘区域影像获取速度。这是中国航天领域的重大突破，对 促中国测绘事业具有里程碑意义，标志着中国已全面掌握传输型立体测绘卫星的关键技术， 为中国后续航天测绘卫星的开展奠定了坚实基础。天绘一-号卫星携带2米分辨率全色相机、5米分辨率三线阵相机、10米分辨率4波段多 光谱相机，一次摄影可以同时获取同一地区60公里幅宽的高分辨率影像、三线阵影像、多 光谱影像，其中CCD三线阵相机地面像元分辨率5米，光谱范围0.51 um0.69 um,相机 交会角25° ；多光谱相机4个波段的波谱范围分别为0.43 um0.52 um, 0.52 um0.61 Um, 0.61 P m0.69 口 m, 0.76 u m0.90 u m。太阳同步近圆轨道,轨道高度500公里。在 无地面控制条件下的三维几何定位中误差优于15米，其中高程中误差优于6米。1006摄影测量与遥感6.1 摄影测与遥感概要6.1.1 摄影测量概述摄影测量的基本含义是基于影像的量测和解译，它是利用光学或数码摄影机摄影得到的 像，研究和确定被摄物体的形状、大小、位置、性质和相互关系的一门科学和技术。其内容 涉及被摄物体的影像获取方法，影像信息的记录和存储方法，基于单张或多张像片的信息提 取方法，数据的处理与传输，产品的表达与应用等方面的理论、设备和技术。摄影测量的基本原理是建立影像获取瞬间像点与对应物点之间所存在的几何关系。一旦 这种对应的关系得到正确恢复，人们就可以从影像上严密地导出关于被摄目标物体的信息。 像点与对应物点之间几何关系的恢复可以通过模拟的、解析的或数字的方法实现。按照所研究对象的不同，摄影测量可分为地形摄影测量和非地形摄影测量两大类。地形 摄影测量研究的对象是地球外表的形态，它以目标物体与对应构像之间的儿何关系为基础, 最终根据摄影像片测绘出摄影区域的地形图。非地形摄影测量一般指近景摄影测量，其研究 的对象在体积和面积上较小，摄影机到摄影目标的距离较近，测量的精度较高。近景摄影测 量大多应用在专题科学研究方面，诸如工业、建筑学、生物学、考古、医学以及高速运动物 体等方面，任务和要求也各异。摄影测量也可按摄影站的位置或传感器平台分为航天（卫星）摄影测量、航空摄影测量、 地面摄影测量等。航天摄影测量是利用航天器或人造地球卫星作为传感器的平台对地面进行 摄影。特别是近几年来高分辨率卫星影像的成功应用，使之成为国家基本图测图的重要组成 局部。航空摄影测量指的是地形摄影测量，从航摄飞机上对地面进行摄影，它是摄影测量的 一项重要研究内容。航空摄影测量的主要任务是测制各种比例尺的地形图和影像地图、建立 地形数据库，并为各种地理信息系统和土地信息系统提供基础数据。航空摄影测量测绘的地 形图比例尺一般为1:5万1:500,到目前为止，摄影测量已有近170年的开展历史了。概括而言，摄影测量经历了模拟法、 解析法和数字化三个开展阶段。表8-1-1列出了摄影测量三个开展阶段的主要特点。表6-1-1摄影测三个开展阶段的特点遥感及其开展开展阶段原始资料投影方仪器操作方式产品模拟摄影测量像片物理投模拟测图作业员手工模拟产品解析摄膨测量像片数字投解析测图粕机助作业员操作模拟产品数字产品数字摄影测量数字化影 像数字投影计算机+外围设自动化操作+作业员的干预数字产品模拟产品101遥感泛指通过非接触传感器遥测物体的几何与物理特性的技术。因此，摄影测量就是遥 感的前身。遥感技术主要建立在物体反射或发射电磁波的原理基础之上。它在距离地物几干 米到几百千米甚至上千千米的飞机、飞船、卫星上，使用各种传感器接收物体反射或发射的 电磁波信号，并以图像胶片或数据磁带记录下来，传送到地面，经过信息处理、判读分析和 野外实地验证，最终服务于资源勘探、动态监测和其他规划决策。遥感主要是回答观测目标 是什么（定性），分布在何处（定位），有多少（定量）的问题。遥感技术主要由遥感图像获 取技术和遥感信息处理技术两大局部组成。遥感技术的分类方法很多。按电磁波波段的工作区域，可分为可见光遥感、红外遥感、 微波遥感和多波段遥感等。按传感器的运载工具可分为航天遥感（或卫星遥感）、航空遥感 和地面遥感，其中航空遥感平台又可细分为高空、中空和低空平台，后者主要是指利用轻型 飞机、汽艇、气球和无人机等作为承载平台。按传感器的工作方式可分为主动方式和被动方 式两种。在遥感技术中除了使用可见光的框幅式黑白摄影机外，还使用彩色摄影、彩红外摄影、 全景摄影、红外扫描仪、多光谱扫描仪、成像光谱仪、CCD线阵列扫描和面阵摄影机以及 合成孔径侧视雷达等手段，它们以空间飞行器作为平台，围绕地球长期运行，能为土地利用、 资源和环境监测及相关研究提供大量多时相、多光谱、多分辨率的影像信息。进人20世纪 90年代以后，遥感技术的新的跃进再次显示了它对摄影测量的巨大作用，许多新的传感器 的地面空间分辨率、光谱分辨率利时间分辨率都有了很大提高，同时还具备了立体覆盖的功 能,所有这些都为遥感影像的定量化研究提供了保证，利用卫星影像测图己是一种重要途径。6.1.3 摄影测量与遥感的结合现代遥感技术的飞速开展，对摄影测量产生了巨大的冲击，打破了摄影测量长期以来过 分局限于测绘物体形状与大小等数据的几何处理，尤其是航空摄影测量长期以来只偏重于测 制地形图的局面。摄影测量与遥感的结合,还表达在解析摄影测量尤其是数字摄影测量对遥感技术开展的 推动作用。遥感图像的高精度几何定位和几何纠正就是解析摄影测量现代理论的重要应用： 数字摄影测量中的影像匹配理论可用来实现多时相、多传感器、多种分辨率遥感图像的融合 和几何配准：自动定位理论可用来快速、及时地提供具有“地学编码”的遥感影像：摄影测 量的主要成果，如DEM、地形测量数据库和专题图数据库，乃是支持和改善遥感图像分类 效果的有效信息;至于像片判读和影像分类的自动化和智能化那么是摄影测量和遥感技术共同 研究的课题。一个现代的数字摄影测量系统与一个现代的遥感图像处理系统已看不出什么本 质差异了，两者的有机结合已成为地理信息系统（GIS）技术中的数据采集和更新的重要手 段。与此同时，摄影测量与遥感技术也有许多新的开展，其中值得关注的是机载LIDAR和 车载移动测图系统。当前，我国正在进行信息化测绘体系建设，信息化测绘体系建设包括多个方面的内容, 技术体系建设是其重要组成局部。信息化测绘技术体系建设将主要围绕地理空间信息的获102取、处理、管理与服务这信息流程来展开，摄影测量与遥感技术无疑将会得到新的开展, 技术的应用与服务也将呈现新的景象。6. 2摄影测量与遥感基础摄影潮量基础像片倾斜引起的像点位移一般情况卜航空摄影所获取的像片是倾斜的，此时，即使地面严格水平，航摄像片上 的目标物体也会因为像片倾斜而产生变形或像点位移（见图6-2-1）。这种位移的结果使得像 片上的几何图形与也面上的几何图形产生变形，而且像片上影像比例尺处处不等。正是由于 存在这种差异，使得中心投影的航摄像片不具备正射投影的地图功能。摄影测量中对这种因 像片倾斜引起的像点位移可用像片纠正的方法予以改正。图6-2-1像片倾斜引起的像点位移地面起伏引起的投影差航空摄影的对象主要是地球外表，地球外表是有起伏的，包括自然的地形起伏和由人工 建筑物、植被等引起的起伏。由于地球外表起伏所引起的像点位移称为像片上的投影差，如 图6-2-2中所示制移至或由于投影差的存在，使得地面目标物体在航摄像片上的构像偏离 了其正射投影的正确位置。103图6-2-2地面起伏引起的投影差投影差具有如下性质：(1)越靠近像片边缘，投影差越大，在像底点处没有投影差；(2)地面点的高程或目标物体的高度越大，投影差也越大；(3)在其他条件相同的情况下，摄影机的主距越大，相应的投影差越小。城区航空摄影时，为了有效减小航摄像片上投影差的影响，应选择焦距较长的摄影机进 行摄影。6. 航摄像片的内、外方位元素1 .内方位元素内方位元素是描述摄影中心与像片之间相互位置关系的参数，包括三个参数，即摄影中 心到像片的垂距/(.主距)及像主点在像片框标坐标系中的坐标(X0, y0)。内方位元素值一般视为，它可通过对摄影机的鉴定得到。内方位元素中的刈，W 是一个微小值。内方位元素值的正确与否，直接影响测图的精度，因此对航摄机需作定期的 鉴定。2 .外方位元素在恢复了内方位元素的基础上，确定摄影光束在摄影瞬间的空间位置和姿态的参数，称 为外方位元素。一张像片的外方位元素包括6个参数：3个线元素和3个角元素，如图6-2-3 所示。图6-2-3航摄像片的外方位元素1)外方位线元素外方位3个线元素是用来描述摄影瞬间，摄影中心S在所选定的地面空间坐标系中的坐 标值。外方位线元素常用Xs，%，Zs表示。2)外方位角元素外方位3个角元素是用来描述摄影瞬间，摄影像片在所选定的地面空间坐标系中的空间 姿态。外方位角元素常用8，3, X表示。外方位元素可以利用地面控制信息通过平差计算得到，或者利用POS系统测定。1046. 中心投影的共线方程1 .共线方程表达式所谓共线方程就是指中心投影的构像方程，即在摄影成像过程中，摄影中心S、像点a 及其对应的地面点A三点位于一条直线上。此时，摄影中心S点的物方空间坐标(Xs，YS, Zs)、像点。的像片坐标(x, y)以及对应地面点A的物方空间坐标(Xa，Ya，Za)满足下 式：,a,(XA-Xs H仇(-匕) + Ci(ZA-Zs 川A An =-1。3(Xa -Xs )+b3(YA -Ys )+c3(ZA -Zs )(6-2-1)''f (XA-XS Hb.(YA-Ys )c3(ZA-Zs )共线方程式(6-2-1)是摄影测量中最基本、最重要的关系式。2 .共线方程的主要应用在解析和数字摄影测量中，共线方程是极其有用的。共线方程的主要应用包括：(1)单像空间后方交会和多像空间前方交会；(2)解析空中三角测量光束法平差中的基本数学模型；(3)构成数字投影的基础；(4)利用数字高程模型(DEM)与共线方程制作正射影像：(5)利用DEM利共线方程进行单幅影像制图等。6. 像点坐标的量测当用解析的方法处理摄影测量像片时，首先要量测出像点的像片坐标J, y)o传统的 量测像片坐标的专用仪器包括单像坐标量测仪和立体坐标量测仪等。进人数字摄影测量时代 后，计算机的自动匹配技术和同名点确实定己成为摄影测量的一个重要内容，像点坐标的量 测既可通过作业员在计算机屏幕上直接进行，也可通过立体影像匹配的方法进行自动量测。1 .影像的内定向摄影测量中常采用以像主点为原点的像平面坐标来建立像点与地面点的坐标关系。对于 数字化的影像，由于在像片扫描数字化过程中，像片在扫描仪上的位置通常是任意放置的， 即像片的扫描坐标系与像平面坐标系一般不平行，且坐标原点也不同，此时所晟测的像点坐 标(实际为行、列号)存在着从扫描坐标到像片坐标的转换问题，这一过程称为影像的内定 向。对直接由数码航空相机得到的影像那么不存在内定向的问题。内定向问题需要借助影像的框标来解决。现代航摄仪一般都具有48个框标，它们一 般均对称分布。为了进行内定向，必须量测影像上框标点的扫描坐标，然后根据航摄相机的 检定结果所提供的框标理论坐标，用解析计算的方法求得内定向参数，从而实现扫描坐标到 像片坐标的转换。2 .相对定向与绝对定向像片的外方位元素是描述像片在摄影瞬间的绝对位置和姿态的参数，即是种绝对方位 元素工假设能同时恢复立体像对中两张像片的外方位元素，即可重建被摄地面的立体模型，恢105 复立体模型的绝对位置和姿态。为了到达上述目的，在摄影测量的数据处理过程中可通过另一种途径来实现。即首先， 暂不考虑像片的绝对位置和姿态，而只恢复两张像片之间的相对位置和姿态，这样建立的立 体模型称为相对立体模型，其比例尺和方位均是任意的；然后，在此基础上，将两张像片作 为一个整体进行平移、旋转和缩放，以到达恢复绝对位置的目的。上述过程分别称为相对定 向和绝对定向。1)相对定向确定两张影像相对位置关系的过程称为相对定向。相对定向不需要外、也控制点，就能建 立地面的立体模型。相对定向的唯一标准是两张像片上所有同名点的投影光线对对相交，所 有同名点光线在空间的交会集合构成了地面的立体模型。用于描述两张像片相对位置和姿态关系的参数，称为相对定向元素，相对定向元素共有 5个。用解析计算的方法解求相对定向元素的过程，称为解析法相对定向。解析法相对定向计算过程中同名光线对对相交的特性可用共面条件来实现。共面条件的 几何含义是摄影基线和左右片同名光线三矢晟共面，它是解求相对定向元素的基本关系式。在数字摄影测量系统中，利用计算机的影像匹配代替人眼的立体观测识别同名点，通过 自动量测6对以上同名点的像片坐标，用最小二乘平差计算解求出5个相对定向元素。2)绝对定向相对定向完成了几何模型的建立，但是它所建立的模型大小(比例尺)不确定、坐标原 点是任意的、模型的坐标系与地面坐标系也不一致。要确定立体模型在地面测量坐标系中的 正确位置，那么需要把相对定向所建立的立体模型进行平移、旋转和缩放，以便纳入到地面测 量坐标系中，并归化到制图比例尺，这一过程称为立体模型的绝对定向。绝对定向需要借助 地面控制点来迸行。3 .2.2遥感基础6. 2. 2.1电磁波谱交变的电场和磁场互相激发就形成了连续不断的电磁振荡，即电磁波。太阳不断向外发 射出大量的电磁波辐射，是电磁波的主要辐射源，也是被动遥感的主要能源。假设将这些电磁 波根据其波长加以排列，那么可以形成一个电磁波谱。这里仅介绍H星遥感中的几个常用波谱 应用。卫星遥感中常用的几个波谱为:紫外(ultraviolet, UV)、可见光(visible light),红外 (infrared, IR)、微波(microwave)o6. 2. 2. 2大气窗口遥感接收的电磁波信号需要穿过介于地表与高空之间厚厚的大气层，大气层中的水汽 (出0)、二氧化碳(CO2)和臭氧(。3)等对某些波段的电磁波具有散射和吸收影响，其 余的在通过大气层时较少被散射、吸收和反射，具有较高的透过率，这曲波段称为“大气窗 口”。常用的大气窗口包括：可见光和局部紫外、近红外(0.31.3即)；近、中红外(1.5 1.8, 2.03.5pm)；中红外(3.55.5pm)；远红外(814pm)；微波(1.0 mm1m)等。106对地球观测卫星遥感而言，只有选择透过率高的“大气窗口”波段，才对观测有意义， 否那么，物体的电磁波信息难以到达传感器；而对于大气遥感而言，那么应选择“大气窗口”外 衰减系数大的波段，才能收集到有关大气成分、云高、气压分布和温度等方面的信息。6. 2. 2. 3地物波谱特性地物波谱特性是指地面物体具有的辐射、吸收、反射和透射一定波长范围电磁波的特性。 应用遥感技术对地面物体进行探测，是以各种物体对电磁波辐射的反射、吸收和发射为基础 的。进行地物波谱辐射特性的研究，可以为多波段遥感最正确波段的选择和遥感图像的解译提 供基本依据。目前对地物波谱的测定主要分3局部，即反射波谱、发射波谱和微波波谱。物体的反射 波谱限于紫外、可见光和近红外，尤其是后两个波段。地物波谱特性的变化与太阳和测试仪器的位置、地理位置、时间环境（季节、气候、温 度等）和地物本身有关。6. 2. 2. 4遥感图像特征遥感图像特征可归纳为几何特征、物理特征和时间特征，这三方面的表现特征即为空间 分辨率、光谱分辨率和时间分辨率。1 .空间分辨率空间分辨率是指遥感图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小，通常用地面分辨率 和影像分辨率来表示。一般说来，空间分辨率越高，其识别物体的能力越强。但实际上每一目标在图像的可分 辨程度，不完全决定于空间分辨率的具体值，而是和它的形状、大小，以及它与周围物体亮 度、结构的相对差异有关。经验证明，遥感器系统空间分辨率的选择，一般应选择小于被探测目标最小直径的l/2o 例如，要识别公园内的橡树，那么可以接受最小空间分辨率应是最小橡树直径的一半。不过， 假设橡树与背景特征间光谱响应差异很小，这种经验方法所推算的空间分辨率也不能保证成 功。2 .光谱分辨率光谱分辨率是指传感器所能记录的电磁波谱中，某一特定波长范围值，波长范围值越宽， 光谱分辨率越低。例如，MSS多光谱扫描仪的波段数为5,波段宽度为1002 OOOnm；而 成像光谱仪的波段数可到达几十甚至几百个波段，波段宽度那么为510nm。一般来说，传感 器波段数越多，波段宽度越窄，地面物体的信息越容易区分和识别，针对性越强。成像光谱 仪所得到的图像在对地表植被和岩石的化学成分分析中具有重要意义，因为高光谱遥感能提 供丰富的光谱信息，足够的光谱分辨率可以区分出那些具有诊断性光谱特征的地表物质。由于特定的目标，选择的传感器并非波段越多，光谱分辨率越高，效果就越好，而要根 据目标的光谱特性和必须的地面分辨率来综合考虑。在某些情况下，波段太多，分辨率太高, 接收到的信息最太大，形成海量数据，反而会“掩盖”地物辐射特性，不利于快速探测和识 别地物，所以要根据需要，恰当地利用光谱分辨率。1073 .时间分辨率对同一目标进行重复探测时，相邻两次探测的时间间隔，称为遥感影像的时间分辨率。时间分辨率在遥感中意义重大，利用时间分辨率可以进行动态监测和预报，如可以进行 植被动态监测，土地利用动态监测，还可以通过预测发现地物运行规律，总结出模型或公式 为实践服务。利用时间分辨率可以进行自然历史变化和动力学分析，如可以观察到河口三角 洲、城市变迁的趋势，并进一步研究为什么这样变化，以及有什么动力学机制等问题。利用 时间分辨率可以提高成像率和解像率，对历次获取的数据资料进行叠加分析，从而提高地物 识别精度。6. 2. 2. 5遥感图像的解译遥感解译人员需要通过遥感图像获取三方面的信息：目标地物的大小、形状及空间分布 特点，目标地物的属性特点，目标地物的变化动态特点。遥感图像的解译过程，可以说是遥感图像过程的逆过程，即从遥感对地面实况的模拟影 像中提取遥感信息，反演地面原形过程。遥感信息的提取主要有两个途径，一是目视解译, 一是计算机的数字图像处理。图像解译的首要一步是图像识别，其实只是个分类过程，即根据遥感图像的光谱特征、 空间特征、时相特征，按照解译者的认识程度或自信程度和准确度，逐步进行目标的探测、 识别和鉴定过程。遥感图像的解译是从遥感影像的特征人手的。影像特征不外乎色、形两个 方面。前者指影像色调、颜色、阴影等，其中色调与颜色反映了影像的物理性质，是地物电 磁波能量的记录，而阴影那么是地物三维空间在影像色调上的反映；后者指影像的图形结构特 征，如大小、形状、纹理结构、图形格式、位置、组合等，它是色调、颜色的空间排列，反 映了影像几何性质和空间关系。遥感图像的解译，依赖于具体应用的目的和任务。但是，任 何目的的解译都要通过基本解译要素和具体解译标志来完成。6. 3技术设计6.1.1 概述摄影测量测绘技术设计的目的是制订切实可行的技术方案，保证摄影测量测绘成果（或 产品）符合技术标准和满足顾客要求，并获得最正确的社会效益和经济效益。因此，每个测绘 工程在作业前都应进行技术设计。测绘技术设计分为项R设计和专业技术设计。项FI设计是对测绘项FI进行的综合性整体 设计；专业技术设计也称分项设计，是在工程设计的基础上，对测绘专业活动的技术要求进 行设计，是按照测绘活动内容进行的具体设计。对于工作量较小的工程，可根据需要将项H 设计和专业设计合并为工程设计。测绘技术设计文件主要包括工程设计书、专业技术设计书以及相应的技术设计更改文 件。技术设计文件是测绘生产的主要技术依据，也是决定测绘成果（或产品）能否满足顾客108 要求和技术标准的关键因素。为了确保技术设计文件满足规定要求的适宜性、充分性和有效 性，测绘技术设计活动应按照筹划、设计输人（设计依据）、设计输出（设计过程的结果， 表现形式为设计文件）、评审、验证（必要性）、审批的程序执行。工程设计由承当工程的法 人单位负责；专业技术设计由具体承当相应测绘专业任务的法人单位负责。测绘技术设计现行有效的行业标准为测绘技术设计规定（CH/T 10042005）。6.1.2 工程设计6.1.3 3. 2.1任务分析承当设计任务单位或部门的总工程师或技术负责人要对设计工作进行筹划，并对整个设 计过程进行控制。在实施具体设计之前，设计人员要认真分析工程要求和顾客需求，重视社会效益和经济 效益，做好设计依据的分析和准备工作。1 .收集资料根据测绘项FI的具体内容和特点，收集和分析作业区自然地理概况和已有资料情况，尤 其对已有的测绘成果（产品）和资料应认真分析和充分利用。对于外业测量，必要时应进行 实地踏勘并编写踏勘报告，作为设计的有力支撑。2 .明确引用标准充分考虑工程需求，明确设计编写过程中要引用的适用的标准、规范或其他技术文件。3 .选择最正确设计方案设计方案应先考虑整体而后局部，且顾及开展，根据作业区实际情况，考虑作业单位的 资源条件（如人员的技术能力和软硬件配置情况等），选择最适用的方案，积极采用适用的 新技术、新方法和新工艺。根据测制具体测绘成果要求，确定摄影测量与遥感成果的类型、规格，确定航空、航天 影像资料的空间分辨率、波段组合、重叠度和获取时间等技术指标。确定测绘生产不同工序 必要的软、硬件装备设施。分析确定精度指标、工艺技术流程、质量控制要求、提交的成果、 工程进度设计等。6. 3. 2. 2工程设计书编写基本内容项1=1设计书的基本内容主要包括概述、作业区自然地理概况和一有资料情况、引用文件、 成果（或产品）主要技术指标和规格、设计方案、进度安排和经费预算、附录等7局部内容。1 .概述主要说明任务的来源、内容和目标、作业范围和行政隶属、任务量、完成期限、工程承 担单位和成果（或产品）接收单位等情况。2 .作业区自然地理概况和已有资料情况（1）作业区自然地理概况。根据测绘工程的具体内容和特点，根据需要，说明与测绘作 业有关的作业区自然地理概况，包括作业区的地形概况、地貌特征、气候情况和其他需要说109现在西藏的西南角（+40m）,全国广大地区多数在15m以内，见以下图132：（3）全国整体平差，消除了分区局部平差对控制的影响，提高了平差结果的精度。（4）大地原点选择在我国中部，缩短了推算大地坐标的路程，减少了推算误差的积累。建立1980年国家大地坐标，自然也带来了新的问题和附加工作。主要表达在：地形图 图廓线和方里网线位置的改变，图幅改变大小是随点位不同而存在差异，如我国东部地区其 变化最大约为80m,平均约为60m。图廓线位置的改变，使新旧地形图接边时产生裂隙。 如80m变化，在1:5万地形图上表现为1.6mm、在1:1万地形图上表现为8 nlm。方里网线位 置的改变，不仅与坐标系的变化有关，而且还将包括因椭球参数的改变所带来的投影后平面 坐标变化的影响。1.3.3 1985国家高程基准国家高程基准是一个国家起算高程的基准位置.。国际上一个国家确定的某一个验潮站所 求得的平均海水面（即大地水准面），作为全国高程的统一起算面，即高程基准面。我国1957 年确定了青岛验潮站为我国的基本验潮站，以该站1950年至1956年7年之间的潮汐资料求 得平均海水面，作为我国高程基准面，并命名为“1956年黄海高程系统”，水准原点位于青 岛黄海附近。青岛水准原点高程为72.289m“全国各地的高程都是以它为基准测算出来的。 “1956年黄海高程系统”所确定的高程基准面，历史上曾起到了统一全国高程的重要作用。由于“1956年黄海高程系统”受限于当时采用的验潮资料时间短等历史条件，并不十分 完善。因此，后来国家又根据青岛验潮站1952年至1979年之间二十多年的验潮资料，重新 计算确定了平均海水面，以此重新确定新的国家高程基准，称为“1985国家高程基准”，并 于1987年开始启用。“1985国家高程基准”水准原点高程为72.260m,水准原点与“1956年 黄海高程系统”相同。1956年黄海高程系统与1985国家高程基准相差0.029m,对于地形图上测绘的等高线基 本无影响O1.3.4 WGS84世界大地坐标系11明的作业区情况。'（2）已有资料情况。主要说明已有资料的数量、形式、主要质量情况（包括已有资料的 主要技术指标和规格等）和评价，说明已有资料利用的可能性和利用方案等。3 .引用文件要说明工程设计编写过程中所引用的标准、规范或其他技术文件。文件一经引用，便构 成工程设计书设计内容的一局部。4 .成果（或产品）主要技术指标和规格要说明成果（或产品）的种类及形式、坐标系统、高程基准，比例尺、分带、投影方法, 分幅编号及其空间单元，数据基本内容、数据格式、数据精度以及其他技术指标等。5 .设计方案需要说明软件和硬件配置要求、技术路线及工艺流程、技术规定、上交和归档成果（或 产品）及其资料要求和内容、质量保证措施和要求等内容。6 .进度安排和经费预算进度安排要划分作业区的困难类别，计算统计各工序的工作量、需投入的生产实力，分 别列出年度进度计划和各工序的衔接计划；经费预算要编制分年度（或分期）经费和总经费 计划。7 .附录包括需要进一步说明的技术要求，有关的设计附图、附表等。6. 3. 2. 3设计实施工程设计书需经审批后，方可实施。专业设计6. 3, 3.1任务分析承当设计任务单位或部门的总工程师或技术负责人要对设计工作进行筹划，并对整个设 计过程进行控制。在实施具体设计之前，设计人员要认真学习、领会工程设计书要求，学习与航空摄影测 量测绘成果有关的内、外业规范，重视顾客需求、社会效益和经济效益，做好设计依据的分 析和准备工作。1 .收集资料根据测绘工程的具体内容和特点，收集和分析作业区自然地理概况和已有资料情况, 尤其对已有的测绘成果（产品）和资料应认真分析和充分利用。（2）收集工程设计规定的航空航天数据源并认真分析,涉及多源影像的状况要重点分析。（3）对于外业测量，必要时应进行实地踏勘并编写踏勘报告，作为设计的有力支撑。2 .选择最正确设计方案按照工程设计要求，根据作业区实际情况，考虑作业单位的资源条件（如人员的技术能110 力和软硬件配置情况等)，选择最适用的方案，积极采用适用的新技术、新方法和新工艺。3 .确定设计方案根据测制具体测绘成果要求，确定适宜测绘生产不同工序必要的软、硬件装备设施，分 析确定精度指标、工艺技术流程、质量控制要求、提交的成果、工程进度设计等。6. 3. 3. 2专业设计书编写基本内容航空摄影测量专业技术设计书一般根据具体的测绘活动内容编写，设计书的基本内容包 括任务概述、测区自然地理概况和已有资料情况、引用文件、成果(或产品)主要技术指标 和规格、技术设计方案等局部。1 .概述主要说明任务的来源、测区范围、地理位置、行政隶属、成图比例尺、任务量以及完成 期限等基本情况。2 .测区自然地理概况和已有资料情况(1)测区自然地理概况。需要说明与设计方案或作业有关的作业区自然地理概况，内容 可包括测区地形概况、地貌特征、海拔高度、相对高差、地形类别、困难类别和居民地、道 路、水系、植被等要素的分布与主要特征，气候、风雨季节及生活条件等情况。(2)已有资料情况。主要说明地形图资料的平面和高程基准、比例尺、等高距、测制单 位和年代等；说明基础控制资料的平面和高程基准、精度及其点位分布等；说明航摄资料的 航摄单位、摄区代号、摄影时间、摄影机型号、焦距、像幅、像片比例尺、航高、底片(像 片)质量、扫描分辨率等；说明遥感资料数据的时相、分辨率、波段等；说明资料的数量、 形式、主要质量情况和评价：说明已有资料利用的可能性和利用方案等。3 .引用文件说明专业设计书编写过程中所引用的标准、规范或其他技术文件。文件一经引用，便构 成专业技术设计内容的一局部。4 .成果(或产品)规格和主要技术指标说明作业或成果的比例尺、平面和高程基准、投影方式、分幅编号及空间单元、成图方 法、图幅基本等高距、数据精度、格式、基本内容以及其他主要技术指标等。5 .设计方案要根据所采用的数据源是航空摄影资料或航天遥感资料做出具体设计。1)摄影测量设计方案主要内容(1)软、硬件环境及要求。要规定作业所需的测量仪器的类型、数量、精度指标以及对 仪器校准或检定的要求，规定对作业所需的数据处理、存储与传输等设备的要求；规定作业 应用软件的要求和其他软硬件配置方面需特别规定的要求。(2)作业的技术路线或流程。根据工程设计和成果要求规定具体作业技术路线或流程。(3)各工序的作业要求和质量指标。主要工序包括控制测量、调绘、碎部测量、影像扫 描、空中三角测量、数据采集和编辑、元数据制作和图历簿(文档簿)填写等。控制测量要 规定平面和高程控制点的布设方案及其相关的技术要求等;规定平面和高程控制测量的施测 方法、技术要求、限差规定和精度估算。调绘要提出室内判绘和实地调绘的方案和技术要111 求，提出新增地物、地貌以及云影、阴影地区的补测要求：根据测区地理景观特征，对居民 地、地形要素的特征和主要表示方法提出要求，包括水系、居民地和建(构)筑物、交通、地 貌和土质、植被、地名调查以及其他关于地图要素的技术要求等。碎部点测后要规定碎部 点测量及其相关的技术要求。影像扫描要规定扫描分辨率、色彩模式、数据格式、数据编 辑、扫描质量等主要技术要求。空中三角测显要确定加密方案及要求，内容包括采用的空 三系统、平差方法、检测点的选点规那么和数量及其精度指标、技术要求和上交成果要求等。 数据采集和编辑要规定矢量数据的采集方法和编辑要求，包括数据的分层、编码、属性内 容、立体测图、数据编辑和接边、图幅裁切、图廓整饰等技术要求、质量要求；规定数字高 程模型格网间距、格网点高程中误差、数据格式等技术要求、质量要求；规定数字正射影像 图的分辨率、影像数据纠正、镶嵌、裁切、图廓整饰品等技术要求、质量要求。元数据制 作和图历簿(文档簿)填写应给出样例，并对填录(写)要求和质量控制作出规定。(4)在隐蔽地区、困难地区或特殊情况卜测图，或采用新技术、新仪器测图时，需规定 具体的作业方法、技术要求、限差规定和必要的精度估算和说明。(5)生产过程中的质量控制环节和产品质量检查的主要要求。(6)成果上交和归档要求。(7)有关附件，包括设计附图、附表和其他有关内容。2)遥感设计方案主要内容(1)硬件平台和软件环境。(2)作业技术路线和工艺流程。(3)规定遥感资料获取及各工序作业要求和质量控制。资料获取主要包括选取遥感资料 的基本要求(如分辨率、时相、单片或立体、全色或多光谱等)，遥感资料名称、相关参数、 范围、数据格式、资料质量情况等。控制要求要规定控制点和检查点选取方法、点数及分 布、计算精度要求等.调绘及空中三角测量要求参照航空摄影测量。影像处理要求要规 定纠正、融合、重采样、影像镶嵌和整体匀色等技术方法和要求，确定影像质量、误差精度 要求、整饰、注记方法的技术要求等；信息采集要规定遥感图像解译的方法、技术指标和标 志(如解译、形态、影像、色调)，矢量数据编辑和