測繪學(xué)概論(共10頁)

1、第 PAGE 11 頁 共 NUMPAGES 11 頁測繪學(xué)概論(giln)學(xué)號:631301040116 姓名(xngmng)：陳濤論文(lnwn)摘要：測繪學(xué)是一門古老的學(xué)科，有著悠久的歷史。隨著人類社會的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技水平的提高，測繪學(xué)科的理論、技術(shù)方法及其學(xué)科內(nèi)涵也隨之不斷發(fā)生變化。從測繪學(xué)的現(xiàn)代發(fā)展可以看出，現(xiàn)代測繪學(xué)是指地理空間數(shù)據(jù)的獲取、處理、分析、管理、儲存和顯示的綜合研究。它的研究內(nèi)容則是確定地球和其它實體的形狀和重力場和空間定位，利用各種測量儀器、傳感器及其它組合系統(tǒng)獲取地球及其它實體與時空分布有關(guān)的信息，制成各種地形圖、專題圖和建立地理、土地等空間信息系統(tǒng)。在以3

2、S技術(shù)為首的各種現(xiàn)代科技的帶動下測繪學(xué)包含了很多的種類，如：工程測量學(xué)、攝影測量學(xué)、地圖制圖學(xué)、控制測量學(xué)及觀測誤差與測量平差等。一、3S技術(shù)的理論及運用。（一）、全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)（GPS）。我們現(xiàn)在所說的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)通常都是指美國的全球定位系統(tǒng)（GPS），該系統(tǒng)計劃自1973年起步，1978年首次發(fā)射衛(wèi)星，1994年完成24顆中等高度圓軌道（MEO）衛(wèi)星主網(wǎng)，歷時16年、耗資120億美元。至今、已先后發(fā)展了三代衛(wèi)星。整個系統(tǒng)由空間部分、控制部分和用戶部分主成?？臻g部分設(shè)計為21顆衛(wèi)星加3顆軌道備用我衛(wèi)星，實際已有27-28顆在軌運行衛(wèi)星，在地球上或近地空間任何時間至少可見4顆、一

3、般可見6-8顆衛(wèi)星?？刂撇糠职ń邮招l(wèi)星下行信號數(shù)據(jù)并送至主控站，監(jiān)控衛(wèi)星導(dǎo)航運行和服務(wù)狀態(tài)的監(jiān)控站，衛(wèi)星軌道估計、控制及負(fù)責(zé)定位系統(tǒng)管理的主控站以及將各種衛(wèi)星糾正信息和調(diào)整命令注入衛(wèi)星的注入站。而用戶部分則主要是指各種GPS接收機(jī)，其由接收天線和信號處理顯示兩大部件主成，按用途可分為多種類型。它的工作原理是通過至少獲取(huq)3顆衛(wèi)星至測站的距離，建立三維坐標(biāo)，然后利用三維坐標(biāo)借助向量方程計算向量及向量的模長實現(xiàn)定位。而衛(wèi)星至測站的距離，可以通過衛(wèi)星發(fā)射的測距碼獲得，常稱之為偽距觀測(gunc)量；也可以通過加載測距碼和導(dǎo)航信息的載波的相位數(shù)測量獲得，也稱之為載波相位觀測量。GPS在定位方

4、面可以實現(xiàn)從亞毫米(ho m)到米的不同定位精度；在定時方面可以實現(xiàn)從亞納秒到微妙級的各種定時精度；在定位的時間影響方面，可以實現(xiàn)從0.05秒到幾分鐘、幾小時的不同實時性要求；另外、還可從幾米一直到幾千米之間實現(xiàn)連續(xù)的靜態(tài)和動態(tài)定位要求。除了怕被森林和高樓遮擋信號造成可見衛(wèi)星過少外，GPS可以說是全球、全連續(xù)和全天候的。也正因為它有這樣的特性，使得它在測繪這種高精度的定位、定時工作和其它方面擁有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。在當(dāng)今社會中，GPS技術(shù)憑借它高精度的特點已經(jīng)深深的嵌入了海、陸、空中的高新科技領(lǐng)域，但是它依然還是具有很大潛在價值的前沿性研究領(lǐng)域，在未開的科學(xué)發(fā)展和時代進(jìn)步方面都將發(fā)揮巨大的作用。（

5、二）、遙感科學(xué)(kxu)與技術(shù)（RS）。遙感顧名思義就是遙遠(yuǎn)的感知事物的意思(y s)，也就是不直接接觸目標(biāo)物體，在距離地物幾千米到幾百千米甚至上千千米的飛機(jī)、飛船(fi chun)、衛(wèi)星上，使用光學(xué)或電子光學(xué)儀器（傳感器）接收地面物體發(fā)射或發(fā)射的電磁波信號，并以圖像膠片或數(shù)據(jù)磁帶記錄下來，傳送到地面，經(jīng)過信息處理、判斷分析和野外實地驗證，最終服務(wù)于各行各業(yè)。通常把這一接收、傳輸、處理、分析判斷和應(yīng)用遙感數(shù)據(jù)的全過程稱為遙感技術(shù)。自然界中凡是溫度高于絕對零度的物體都會發(fā)射電磁波，因此可以說所有的物體都會發(fā)射電磁波，對于不同的物體，由于其種類、特征和環(huán)境條件的不同，因而具有完全不同的電磁波的反射

6、特征。遙感技術(shù)正是利用傳感器接收物體反射的電磁波，再通過一些儀器和方法對接收到的電磁波進(jìn)行分析判斷，得到電磁波的相關(guān)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)制作出相關(guān)的圖像膠片或數(shù)據(jù)磁帶，將數(shù)據(jù)變成人們?nèi)菀鬃R別的信息來判斷地面目標(biāo)物體和有關(guān)現(xiàn)象的。遙感技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣。在國家基礎(chǔ)測繪方面利用各種分辨的遙感圖像可以建立數(shù)字地球空間數(shù)據(jù)框架，能夠形成反映地表景光的各種比例尺影像數(shù)據(jù)庫（DOM）；可以利用立體重疊影像生成數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)庫（DEM）;還可以從影像上提取地物目標(biāo)的矢量圖形信息（DLG）。其次、由于遙感衛(wèi)星能常年的、周期性的和快速的獲取影像數(shù)據(jù)，這為空間數(shù)據(jù)庫和地圖更新提供了最好的手段。除此以外，遙感

7、技術(shù)在鐵路、公路(gngl)線路選擇及農(nóng)林業(yè)的生長、防害監(jiān)測等眾多行業(yè)方面都有重要的用途。相信在未來的發(fā)展中，遙感技術(shù)必將依靠它的特點飛速發(fā)展并延伸(ynshn)，為測繪學(xué)和其它行業(yè)帶來更多的便利，推進(jìn)科技的進(jìn)步。（三）、地理信息系統(tǒng)（GIS）。將各種( zhn)地理現(xiàn)象進(jìn)行抽象和信息編碼，就形成了各種地理信息，亦稱空間信息或地理空間信息。地理信息系統(tǒng)（GIS）即是人們通過對各種地理現(xiàn)象的觀察、抽象、綜合取舍，得到實體目標(biāo)，然后對實體目標(biāo)進(jìn)行定義、編碼、結(jié)構(gòu)化和模型化，形成易于用計算機(jī)表達(dá)的空間對象，以數(shù)據(jù)形式存入計算機(jī)內(nèi)，它是一種以采集、儲存、管理、分析和描述整個或部分地球表面（包括大氣層在

8、內(nèi)）與空間和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)。在GIS中人們通常將空間對象劃分為四種幾何類型：點、線、面和體空間。呈點狀分布的通常有水井、鄉(xiāng)村居民地、車站、工廠、醫(yī)院、火山口、基地等，可以是單個位點，也可以是連片和分散狀態(tài)等不同狀況。呈線性分布的通常是河流、海岸、道路、地下管網(wǎng)和行政邊界等，它們有單線、雙線和網(wǎng)狀之分。呈面狀分布的一般是土地、森林、草原和沙漠等，它們都具有大范圍連續(xù)分布的特征。呈體狀分布的有云、水體、礦體和地鐵站、高層建筑等，它們除了平面大小外，還具有厚度或高度?？梢愿鶕?jù)不同的需要依據(jù)地理信息系統(tǒng)開發(fā)(kif)不同的軟件，服務(wù)于各行各業(yè)。在測繪科學(xué)方面可以根據(jù)地理信息系統(tǒng)直接的解讀

9、出一些地理分布和狀況，能提供一些向?qū)缘男畔?，避免無意義的盲目測量，這為測繪工作者帶來了很大的方便。除此以外，GIS還涉及地理學(xué)、遙感(yogn)科學(xué)與技術(shù)、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等，特別是計算機(jī)制圖、數(shù)據(jù)庫管理等形成了GIS的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。二、測繪學(xué)的分類(fn li)。（一）、工程測量學(xué)。工程測量學(xué)主要研究在工程建設(shè)各個階段所進(jìn)行的與地形及工程有關(guān)的信息的采集和處理、工程的施工放樣及設(shè)備安裝、變形監(jiān)測分析和預(yù)報等的理論、技術(shù)與方法，以及研究對與測繪有關(guān)的信息進(jìn)行管理和使用，它包含以工程建筑為對象的工程測量和以機(jī)器、設(shè)備為對象的工業(yè)測量兩大部分。工程建設(shè)主要包括：工業(yè)與民用建筑、各種道路、橋梁、

10、水利工程、地下工程、管線工程及城市和礦山的建設(shè)等。一般而言，工程建設(shè)分為規(guī)劃設(shè)計、施工建設(shè)和運營管理三個階段。規(guī)劃設(shè)計階段的主要工作是測繪各種比例尺的地形圖，另外還要為工程、水文地質(zhì)(dzh)勘探以及水文測驗等進(jìn)行測量。對于重要的工程或地質(zhì)條件不良地區(qū)的工程建設(shè)，則還要對地形的穩(wěn)定性進(jìn)行觀測，工程測量中的地形測繪還包括水下地形測繪和各種( zhn)縱橫斷面圖的測繪。在施工(sh gng)設(shè)計階段首先要根據(jù)工地的地形、地質(zhì)情況，工程性質(zhì)及施工組織計劃等，建立施工測量控制網(wǎng)，然后，再按施工的要求，采用不同的方法，將圖紙上所設(shè)計的抽象幾何形體在現(xiàn)場標(biāo)定出來，這也就是常說的施工放樣。其中，施工放樣的工

11、作量很大，是施工建設(shè)階段最主要的測量工作。在施工期間還要進(jìn)行施工質(zhì)量控制，為了監(jiān)測工程進(jìn)度，測繪人員還要作土、石方量測量，還要進(jìn)行竣工測量，變形觀測以及設(shè)備的安裝測量等。在工程運營期間，為了監(jiān)視工程的安全和穩(wěn)定的情況，了解設(shè)計是否合理，驗證設(shè)計理論是否正確，需要定期的對工程的動態(tài)變形如水平位移、沉降、傾斜、裂縫以及震動、擺動等進(jìn)行監(jiān)測，也就變形觀測，同時還要進(jìn)行經(jīng)常性的檢測盒調(diào)研。工程測量儀器是測量角度、邊長、高度等幾何量和空間位置的所有儀器的總稱。角度測量的儀器主要是經(jīng)緯儀，分為光學(xué)經(jīng)緯儀和電子經(jīng)緯儀兩類。測量方位角的儀器稱為陀螺經(jīng)緯儀。目前測量距離精度最高的一種是雙頻激光干涉儀，而三維三維

12、激光掃描儀本質(zhì)上也是一種測角和測距的儀器，測距中的最大法寶卻是GPS，它可測量地球空間中任意兩點間的距離。高程測量也就是高差測量，通常的使用的儀器是電子水準(zhǔn)儀。在測繪工作中，一般利用以上儀器選用合適的工程測量方法并可完成相關(guān)的測量工作。我認(rèn)為(rnwi)，工程測量在一定(ydng)程度上是一個綜合測繪學(xué)各方面知識的學(xué)科分支，它要求測量人員具有扎實的理論知識，熟悉掌握各種測量儀器的使用方法，并且在工作中不斷的吸收經(jīng)驗(jngyn)鍛煉自己的實際操作水平，同時具有強(qiáng)健的身體也是從事此行業(yè)必要的條件，長期的野外考察等對身體有很高的要求。（二）、攝影測量學(xué)。通過“攝影”進(jìn)行“測量”也就是攝影測量，具體

13、而言就是通過量測攝影所獲得的“影像”，獲取空間物體的幾何信息，它采用的原理是前方交會原理，其基本特點是：無需接觸物體本身獲得被攝物的信息；由二維影像重建三維目標(biāo)；采用面采集數(shù)據(jù)的方式，同時提取物體提幾何和物理信息。攝影測量可以分為航空攝影測量、航天攝影測量和地面（近景）攝影測量。航空攝影測量常用的方法就是將攝影機(jī)安裝在飛機(jī)上對地面進(jìn)行測量，常用的儀器是光學(xué)航空攝影機(jī)、數(shù)碼航空攝影機(jī)。航天攝影測量則是將攝影機(jī)(稱為傳感器)安裝在衛(wèi)星上對地面進(jìn)行測量，在衛(wèi)星上應(yīng)用的攝影機(jī)多數(shù)是由CCD組成的線陣攝影機(jī)。地面（近景）攝影測量時將攝像機(jī)安裝在地面上進(jìn)行測量，這種測量即可以利用測量專用的攝影機(jī)，也可以利

14、用一般的攝影機(jī)進(jìn)行。攝影(shyng)測量最大的應(yīng)用仍然是測繪地形圖，但除此以外也用于數(shù)字高程(gochng)模型與等高線測繪，數(shù)字糾正、正射糾正，三維景觀影像與基于影像的三維建模等。作為一種新形式的測量方法，我認(rèn)為攝影測量與遙感技術(shù)的結(jié)合(jih)憑借其不接觸物體等特點必然在未來的測量工作和其它行業(yè)中發(fā)揮不可替代的作用。（三）、地圖制圖學(xué)。地圖以特有的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、地圖語言和抽象概括法則表現(xiàn)地球或其它星球自然表面的時空現(xiàn)象，反映人類的政治、經(jīng)濟(jì)、文化和歷史等人文現(xiàn)象的狀態(tài)和發(fā)展變化。它具有可量測性、直觀性和一覽性，由數(shù)學(xué)要素、地理要素和輔助要素構(gòu)成，一般可以分為普通地圖和專題地圖。普通地圖是以相

15、對平衡的詳細(xì)程度表示水系、地貌、土質(zhì)植被、居民地、交通網(wǎng)和境界等基本地理要素，專題地圖則是根據(jù)需要突出反映一種或幾種主題要素或現(xiàn)象的地圖。普通地圖的編制首先的注意地圖要素的表示，如海洋要素、陸地水系、交通網(wǎng)、境界與地貌、居民地的表示等，在海洋等水系的表示時注意等深線及水域顏色的正確表示；地貌表示的主要方法有渲染法、等高線法和分層設(shè)色法等；居民地表示須注意通過圈形符號形狀和尺寸的變化表示人口的數(shù)量；交通網(wǎng)和境界的表示則應(yīng)分別注意水路交通、空中交通、管線運輸與政區(qū)境界、其它境界等不同類型的正確表示。除表示外，地圖編制的制圖物體選取、制圖物體概括和地圖的設(shè)計也是需要特別注意的問題。普通地圖的制作階段

16、包括數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)輸出。輸入是指將作為編圖的資料如地圖資料、影像、照片等進(jìn)行掃描或直接輸入計算機(jī)；數(shù)據(jù)的加工處理則可以建立起新編地圖的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)的輸出是將地圖數(shù)據(jù)變成可視的模擬地圖形式，可通過打印機(jī)打印、數(shù)字印刷等形式顯示出來。專題地圖編制相對于普通地圖編制需注意的則是利用一些方法突出地圖的專題內(nèi)容。地圖在我們生活中扮演的角色是不可替代的，在日常生活中我們到一個陌生的地方總會想到找一張當(dāng)?shù)氐牡貓D為我們指路(zh l)；對軍方而言地圖的重要性自然是不言而喻的；而在測繪方面，地圖可以為我們提供一些指導(dǎo)性思想，讓工作人員做出有針對性和高效性的計劃(jhu)方案。（四）、控制(kngzh)測

17、量學(xué)?？刂茰y量學(xué)其實和大地測量學(xué)是相互包含的，控制測量指在一定區(qū)域內(nèi)，按測量任務(wù)所要求的精度，測量一系列地面標(biāo)志點（控制點）的平面坐標(biāo)和高程，建立控制網(wǎng)?？刂茰y量按工作內(nèi)容可以分為平面控制測量（測定控制點平面位置）和高程控制測量（測定控制點高程），按用途又可以分為大地控制測量和工程控制測量。在控制測量中會假設(shè)一個靜止不動海水面延伸并穿過大陸，包圍整個地球，形成一個閉合曲面稱為水準(zhǔn)面，水準(zhǔn)面因高度不同而有無數(shù)個，其中與平均海水面相吻合的稱為大地水準(zhǔn)面，它是外業(yè)測量的基準(zhǔn)面。另外，鉛垂線是外業(yè)測量的基準(zhǔn)線，參考橢球面是內(nèi)業(yè)工作的基準(zhǔn)面。進(jìn)行平面控制測量的主要目的是完成點位坐標(biāo)的傳遞和控制，其基本技術(shù)包括水平角測量、距離測量、三角高程測量、衛(wèi)星定位測量等。高程控制網(wǎng)的布設(shè)一方面是為了建立全國性的統(tǒng)一高程控制網(wǎng)，我為地形測圖和工程建設(shè)提供必要的高程控制，另一方面則是為地殼運動等地球科學(xué)研究提供精確的數(shù)據(jù)。其實在我看來，控制測量的作用是很廣范的，可以說幾乎測繪學(xué)中的所有有關(guān)測量的工作都與控制測量相關(guān)，不論是大地測量、工程測量還是