测绘基础培训讲义课件.pptx
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1、1大家好测量技术员基本岗位职责1、严格按照金属测量规程中各项技术要求进行测量资料的收集、汇总工作。2、负责矿区地面控制系统和井下测量工作,负责矿区地形图、井上下对照图、采掘工程平面图的测绘工作。3、负责对井下所有掘进巷道的测量及重要贯通的复测算工作,对井下各掘进头及时准确的提供中腰线,并经常校正,确保工程质量。2v 4、测量仪器、工具要定期进行检校和维修,使用时要轻拿轻放,妥善保管。仪器箱不准坐人,不得将仪器箱、三角架腿等作“脚手架”使用。仪器使用结束后,须将仪器及其附件及时装箱,并将各个部分固定装置锁好。上井后必须及时打开仪器箱,将仪器晾干、擦净,然后存入仪器柜。v 5、及时整理外业成果,搞
2、好内业计算,依照测量成果认真准确填绘图纸。计算、对算者必须及时独立整理和检查外业观测手薄,确认无误及各项误差符合要求方可进行内业计算。v 6、不得在原始测量记录资料计算、汇总、图纸填绘等工作中弄虚作假。v 7、认真学习专业技术,不断提高业务素质和工作质量,减少误差和工作失误,确保安全生产。34测量基础培训讲义目 录v1 测绘工作的任务与作用v2 地球的形状和大小v3 参考椭球与测量坐标系v4 用水平面代替水准面的限度v5 高斯投影v6 地形图及地形测量常识v7 测量常用单位56一.定义1.测量学:研究测定地面点的平面位置和高程,将地球表面的地形及其它信息测绘成图,以及确定地球的形状和大小的科学
3、。v 研究对象:地球形状、大小,地表物体大小、位置v 成果:地图、地理数据库1测绘工作的任务与作用7二.分类1.大地测量学在大区域内建立国家控制网,测定地球的形状和大小,研究地球重力场的理论和测定方法。必须考虑地球曲率的影响分常规大地测量和人卫大地测量2.地形测量学测绘地形图的理论和方法。又称普通测量学。小地区范围内,可以不考虑地球曲率的影响83.摄影测量与遥感4.工程测量学5.海洋测绘与制图学6.地籍测绘学本课程主要内容:普通测量学研究地球表面较小区域内测绘工作的基本理论、技术和应用方法的学科地形测量:对地球表面上一个较小区域内各类固定性物体形状和位置的研究工作9GPS全球定位系统 Glob
4、al Positioning SystemGIS地理信息系统 Geographic Information SystemRS 遥感 Remote Sensing三.现代测绘新技术10卫星定位方法 利用卫星信号接受机,同时接受多颗定位卫星发射的信号进行定位,称为卫星定位。GPS接受机 PGPS卫星11GPS 系统的组成GPS 由三个主要部分组成空间部分:空间部分:发射星历和时间信息 发射星历和时间信息 发射伪距和载波信号 发射伪距和载波信号 提供其它辅助信息 提供其它辅助信息地面控制部分:地面控制部分:中心控制系统 中心控制系统 实现时间同步 实现时间同步 跟踪卫星进行定轨 跟踪卫星进行定轨用户
5、部分 用户部分:接收并处理卫星信号 接收并处理卫星信号 记录处理数据 记录处理数据 提供导航定位信息 提供导航定位信息12地面监控系统:v 监测站:用GPS接收系统测量每颗卫星的伪距和距离差,采集气象数据,并将观测数据传送给主控站。v 主控站:接收各监测站的GPS卫星观测数据、卫星工作状态数据、各监测站和注入站自身的工作状态数据。根据上述各类数据,及时编算每颗卫星的导航电文并传送给注入站,控制和协调监测站间、注入站间的工作,检验注入卫星的导航电文系统,诊断卫星工作状态,完成各类相关工作。v 注入站:接受主控站送达的各卫星导航电文并将之注入飞越其上空的每颗卫星。1314地理信息系统 GIS Ge
6、ographic Information System 又称地学信息系统。它采集、贮存、管理、分析和描述表达整个或部分地球表面(包括大气层)与空间和地理分布有关的数据的工具信息系统。研究计算机技术与空间地理分布数据的结合,通过一系列的操作和分析,为各行各业提供规划,管理,决策和运营等有用的信息,回答用户提出的有关问题。15GIS 组成 系 统 软 件 系 统 硬 件空间 数据用户16空间对象表达:遥感遥感传感器平台传感器17数据输出 数据交换 统计表格 制图:专题地图、影象地图、统计地图、地形图184D产品 随着测绘技术和计算机技术的结合与不断发展。地图不在局限与以往的模式,现代数字地图主要由
7、DOM(数字正射影像图)、DEM(数字高程模型)、DRG(数字栅格地图)、DLG(数字线划地图)以及复合模式组成。DOMDigital Orthophoto MapDEMDigital Elevation ModelDRGDigital Raster GraphicDLGDigital Line Graphic19DOM(数字正射影像图)利用航空相片、遥感影像,经象元纠正,按图幅范围裁切生成的影像数据。它的信息丰富直观,具有良好的可判读性和可量测性,从中可直接提取自然地理和社会经济信息。20DEM(数字高程模型)数字高程模型是以高程表达地面起伏形态的数字集合。可制作透视图、断面图,进行工程土石
8、方计算、表面覆盖面积统计,用于与高程有关的地貌形态分析、通视条件分析、洪水淹没区分析。21DRG(数字栅格地图)数字栅格地图是纸制地形图的栅格形式的数字化产品。可作为背景与其他空间信息相关,用于数据采集、评价与更新,与DOM、DEM集成派生出新的可视信息。22DLG(数字线划地图)现有地形图上基础地理要素分层存储的矢量数据集。数字线划图既包括空间信息也包括属性信息,可用于建设规划、资源管理、投资环境分析等各个方面以及作为人口、资源、环境、交通、治安等各专业信息系统的空间定位基础。23我国测绘成就v 在全国范围内建立了高精度的大地控制网,统一了坐标系统与高程系统v 完成了国家基本比例尺地形图的测
9、绘v 编制出版了各种地图、专题图及图集v 制图手段由手工向数字化、自动化过渡v 先进测绘软件的开发、研制v 先进测绘仪器制造从无到有、门类多样 新中国成立以来,我国的测绘事业得到了党和国家的关心和支持。1956年成立了国家测绘总局(现为国家测绘地理信息局),建立了测绘研究机构,组建了培养测绘人才的院校。24南方仪器公司的CASS软件25对象特性管理器26完善的地图符号27三维模型的实时动态操作28多种品牌的全站仪南方测绘公司生产的全站仪,测角精度5,测距精度2+2ppm29全站仪附件302 地球的形状和大小一.地球的形状和大小v 珠峰高度:8848.13m 马里亚纳海沟:11 022m 近年来
10、,根据卫星观测结果表明,地球似一个梨形。两极略为扁平,赤道稍稍膨大,南北两极不对称。v 海洋:71 陆地:29v 水准面:海水静止时的表面v 大地水准面:与平均海水面重合并延伸到大陆内部的水准面v 大地体:由大地水准面包围的地球形体v 水平面:通过水准面上某一点与水准面相切的平面31&2.地球的形状和大小地心O离心力地心引力重力G重力的方向线称为铅垂线32 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。静止海水面陆地大地水准面33大地水准面 大地水准面大地水准面和铅垂线示意图地球表面 地球表面34密质物体地表面平均海水面大 地 水 准 面水准面特征:处处与其铅垂线(重力方向
11、)方向垂直大地水准面作用:高程起算面 非数学曲面大地水准面:略有起伏、不规则、光滑35与大地体大小和形状十分接近的旋转椭球体地球椭球体长半轴:a短半轴:b扁率:研究发现:地球表面接近一个两极略扁的旋转椭球体椭球元素36大地水准面椭球定位在地面上适当位置选择一点作为大地原点,用于归算地球椭球定位结果,并作为观测元素归算和大地坐标计算的起算点,进而采用与地球大小和形状接近的并确定了和大地原点关系的地球椭球体。371 参考椭球面 规则曲面,测量计算的基准面。v 与大地水准面非常接近的数学形体,由一个椭圆绕其短轴旋转而成。v 定位元素:1979年国际大地测量与地球物理联合会推荐值 a=6378.137
12、km;b=6356.752km;3 参考椭球与测量坐标系38v 我国曾经采用苏联的克洛索夫斯基元素值,建立“1954年北京坐标系”1980年以后采用自己的元素值 a=6378140 m=(a-b)/a=1:298.257v 大地原点设在陕西泾阳县永乐镇,建立了“1980年国家大地坐标系”在小范围内,可以把椭球体近似看作球体,其半径为39一、参考椭球面上的主要点、线、面 旋转轴、极点(北极、南极)、子午面、子午圈、子午线(经线)首子午面、纬线二、大地线ABAB地面上的点投影到参考椭球面上后,参考椭球面上相应投影点间的最短连线403 参考椭球与测量坐标系地心空间直角坐标原点:地球椭球中心Z轴:与地
13、球旋转轴重合X轴:通过原点与起始子午面与赤道的交点Y轴:与X轴和Z轴构成右手系(右手坐标系)广泛应用于全球定位系统、航空、航天xyz41大地坐标系点位表示:大地经度(L)、大地纬度(B)地面上任意点P的空间位置为:P(L、B)大地坐标是以法线和椭球体面为基准线和基准面例:北京某地的地理坐标为东经11628,北纬3954;长沙地处东经11257,北纬2812。42平面直角坐标系OYXOYX独立平面直角系原点一般选择在测区的西南角 P(x、y)xy例:X=138567.923m Y=126738.357m P”P431.1954北京坐标系原苏联1942年普尔科沃大地坐标系克拉索夫斯基椭球元素值,原
14、点在原苏联普尔科沃天文台我国的大地坐标系统2.1980西安坐标系1975年国际第三推荐值为参考椭球,原点在西安附近(陕西省泾阳县永乐镇)44我国的高程系统基准面:大地水准面绝对高程:地面点到大地水准面的铅垂距离相对高程:地面点到任意假定水准面的铅垂距离高差:地面两点高程之差有正、负之分hAB=HB-HA45v 1985年国家高程基准:用青岛验潮站19521979年的潮汐观测资料所计算的平均海水面作为高程基准面,“中华人民共和国水准原点”为高程起算点 H0=72.2604 mv 1956年黄海高程系统 H0=72.289 m 有:H85=H56-0.029某地面点在黄海高程系的高程为H56153
15、.883m则该点在1985国家高程系的高程为H85153.854m29mm1956黄海高程基准面1985国家高程基准面二、四种高程系统的关系实际工作中涉及四种高程系统:大地高系统、正高系统、正常高系统、力高系统。v 大地高系统 是以参考椭球面为基准面,地面点的大地高是该点沿参考椭球面法线至参考椭球面的距离。大地高也称为椭球高,一般用符号H大表示。v 正高系统 是以大地水准面为基准面,地面点的正高是沿该点的垂线至大地水准面的距离,正高用符号H正表示。v 正常高系统 是以似大地水准面为基准面,地面点的正常高是沿该点垂线至似大地水准面的距离,正常高用符号H常表示。v 力高系统 工程上有时用的特殊的高
16、程系统。46各种高程系统之间的关系 地球表面参考椭球面似大地水准面大地水准面H大H正H常N高程异常大地水准面差距H大=H正+NH大=H常+47三、正高系统因为位差唯一:所以:AA dH dhW=CAW=W0 O大地水准面A点水准面则:A点的正高为:式中:为大地水准面上A 点到A点的平均重力。事实上,只有在作出地壳内部质量分布的假设后,才能近似地求得平均重力值。48四、正常高系统将正高系统中不能精确测定的,用正常重力代替,便得到另一种系统的高程,称其为正常高。我国规定采用正常高高程系统作为我国高程的统一系统。反映地球扁率与重力扁率的关系49四、正常高系统(续)正常高可分解成三项之和。第一项为主项
17、,后面两项为改正项。则相应的正常高高差可表示为:其中:50称水准面不平行改正 亦称近视正高改正正常高高差的实际计算公式另外,似大地水准面到参考椭球面的距离,称为高程异常,记大地高与正常高之间的关系为:H大=H常+注意:与两点间的高程、纬度、纬差有关,与经差无关;与两点间的高差、重力偏差、正常重力差有关,与高程无关?1、正常高与正高不同,它不是地面点到大地水准面的距离,而是地面点到一个与大地水准面极为接近的基准面的距离,这个基准面称为似大地水准面。因此,似大地水准面是由地面沿垂线向下量取正常高所得的点形成的连续曲面,它不是水准面,只是用以计算的辅助面。因此,我们可以把正常高定义为以似大地水准面为
18、基准面的高程。2、两点之间的实测水准高差加上微小的正常高改正,就化算为正常高高程系统中的正常高差,从而消除水准测量的理论闭合差。3、正常高和正高之差,在高山地区可达4米,在平原地区数厘米,在海水面上为零。故大地水准面的高程原点对似大地水准面也是适用的。关于正常高和正高系统的说明52v同一个重力位水准面上两点的正高或正常高是不相等的。于是在一个静止水面上,相距较远的两点,其正常高程并不相等,例如某湖泊南北方向相距450km的湖面的正常高高差竟达16.6cm,这就不利与水利上的应用。v对于大型水库等工程项目,它的静止水面是一个重力等位面,在设计、施工、放样等工作中,通常要求这个水面是一个等高面。这
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