非常詳實的測繪基礎知識分解

測繪基礎知識2011年10月28日

測繪學基本簡介1、測繪學的概念

測繪學是研究如何測定地面點的平面位置和高程，將地球表面的地形及其它信息測繪成圖（含地圖和地形圖），以及研究地球的形狀和大小等的一門科學。它是一門古老而復雜的科學。測量最基本的任務之一，就是使用測量儀器和工具，將測區(qū)內的地物和地貌縮繪成地形圖，供規(guī)劃設計、工程建設和國防建設使用。數(shù)據(jù)采集是信息化測繪的基礎。高程概念高程概念

地面點高程，指的是地面點至一定高程基準面的垂直距離，高程是表示地面點位置三維空間信息的重要參數(shù)。相對于一定基準面所定義的高程體系稱高程系統(tǒng)。測繪工作常用的高程系統(tǒng)有大地高系統(tǒng)、正高系統(tǒng)和正常高系統(tǒng)等。高程分絕對高程和相對高程

絕對高程：地面點沿其垂線到法定的似大地水準面的垂線距離。絕對高程屬正常高系統(tǒng)的高程。相對高程：地面點沿其垂線到任意水準面的垂直距離。

高差:二個地面點的高程之差。我國常用有：56黃高程系、85國家高程基準、珠江高程系。高程簡介地球上最高的珠穆朗瑪峰，高出海平面8844.43m(2005年3～5月重新測定)，最低的馬里亞納海溝，最深處達11034m。這些都是指絕對高程。相對高程很好理解，例如在同一平面的身高就是相對高程差。高程例圖地形圖概念

地形圖與平面圖：地形圖指的是地表起伏形態(tài)和地物位置、形狀在水平面上的投影圖。具體來講，將地面上的地物和地貌按水平投影的方法(沿鉛垂線方向投影到水平面上)，并按一定的比例尺縮繪到圖紙上，這種圖稱為地形圖。圖上只有地物，不表示地面起伏的圖稱為平面圖。地形圖例圖平面坐標系測量工作的基本任務是確定地面點的位置。確定地面點的空間位置需要三個量，即平面坐標和高程，所以除高程外，坐標系統(tǒng)也是非常重要的數(shù)據(jù)。坐標系統(tǒng)的歷史我國最早使用的是“1954年北京坐標系”，是采用蘇聯(lián)克拉索夫斯基橢圓體，實質上是由原蘇聯(lián)普爾科沃為原點的1942年坐標系的延伸。在1954年完成測定工作的，所以叫“1954年北京坐標系”，54年到80年我國地形圖上的平面坐標位置都是以這個數(shù)據(jù)為基準推算的。

1980西安坐標系1978年4月在西安召開全國天文大地網平差會議，確定重新定位，建立我國新的坐標系。為此有了1980年國家大地坐標系。1980年國家大地坐標系采用地球橢球基本參數(shù)為1975年國際大地測量與地球物理聯(lián)合會第十六屆大會推薦的數(shù)據(jù)。該坐標系的大地原點設在我國中部的陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)，位于西安市西北方向約60公里，故稱1980年西安坐標系，又簡稱西安大地原點?；鶞拭娌捎们鄭u大港驗潮站1952－1979年確定的黃海平均海水面（即1985國家高程基準）。1980西安坐標系在中國經濟建設、國防建設和科學研究中發(fā)揮了巨大作用。隨著社會的進步，國民經濟建設、國防建設和社會發(fā)展、科學研究等對國家大地坐標系提出了新的要求，迫切需要采用原點位于地球質量中心的坐標系統(tǒng)（以下簡稱地心坐標系）作為國家大地坐標系。于是2000國家大地坐標系應運而生。2000國家大地坐標系國家大地坐標系的定義包括坐標系的原點、三個坐標軸的指向、尺度以及地球橢球的4個基本參數(shù)的定義。2000國家大地坐標系的原點為包括海洋和大氣的整個地球的質量中心；2000國家大地坐標系的Z軸由原點指向歷元2000.0的地球參考極的方向，該歷元的指向由國際時間局給定的歷元為1984.0的初始指向推算，定向的時間演化保證相對于地殼不產生殘余的全球旋轉，X軸由原點指向格林尼治參考子午線與地球赤道面（歷元2000.0）的交點，Y軸與Z軸、X軸構成右手正交坐標系。

比例尺及圖示比例尺地圖上的線段長度與實地相應線段長度之比。它表示地圖圖形的縮小程度，又稱縮尺。（比如1:5001:20001:10000）地形圖圖示地形圖上表示各種地物和地貌要素的符號、注記和顏色的規(guī)則和標準，是測繪和出版地形圖必須遵守的基本依據(jù)之一，是由國家統(tǒng)一頒布執(zhí)行的標準。

圖示（圖例）測量作業(yè)分類測定測定的概念是指運用測量儀器和方法，通過測量和計算，獲得地面點的測量數(shù)據(jù)，或者把地球表面的地形按一定比例縮繪成地形圖，供科學研究、國民經濟建設和規(guī)劃設計使用。測設測設的概念是將規(guī)劃圖紙上設計好的建筑物、構造物的位置（平面位置和高程）用測量儀器和測量方法在地面上標定出來做為施工的依據(jù)。即俗稱:放樣、放線或開線。測繪的應用

在城鄉(xiāng)建設規(guī)劃、國土資源的合理利用、農林牧漁業(yè)的發(fā)展、環(huán)境保護以及地籍管理等工作中，必須進行土地測量和測繪各種類型、各種比例尺的地圖，以供規(guī)劃和管理使用。在地質勘探、礦產開發(fā)、水利、交通等國民經濟建設中，則必須進行控制測量、礦山測量和線路測量，并測繪大比例尺地圖，以供地質普查和各種建筑物設計施工使用。在國防建設中，除了為軍事行動提供軍用地圖外，還要為保證火炮射擊的迅速定位和導彈等武器發(fā)射的準確性，提供精確的地心坐標和精確的地球重力場數(shù)據(jù)。在研究地球運動狀態(tài)方面，測繪學提供大地構造運動和地球動力學的幾何信息，結合地球物理的研究成果，解決地球內部運動機制問題。測繪的分類依照《測繪資質分級標準》所規(guī)定十二大項分類：⑴大地測量；⑵航空攝影；⑶攝影測量與遙感；⑷工程測量；⑸地籍測繪；⑹房產測繪；⑺行政區(qū)域界線測繪；⑻地理信息系統(tǒng)工程；⑼地圖編制；⑽海洋測繪；⑾導航電子地圖制作；⑿互聯(lián)網地圖服務。測繪分類詳解1、大地測量

研究測定地球形狀及地球重力場，地球橢球參數(shù)，以及地面點的幾何位置的理論和方法。2、航空攝影和攝影測量與遙感測繪地表形態(tài)，特別是測繪大面積的地表，可以采用攝影方法或電磁波成像的方法，以獲得地表形態(tài)的信息。然后根據(jù)攝影測量的理論和方法，將獲得的地表形態(tài)信息以模擬的或解析的方式進行處理，使轉變?yōu)楦鞣N比例尺的地形原圖或形成地理數(shù)據(jù)庫。測繪分類詳解3、工程測量研究工程建設和自然資源開發(fā)中各個階段進行的控制和地形測繪、施工放樣、變形監(jiān)測的理論和技術的學科。4、地籍測繪

地籍測繪是對地塊權屬界線的界址點坐標進行精確測定，并把地塊及其附著物的位置、面積、權屬關系和利用狀況等要素準確地繪制在圖紙上和記錄在專門的表冊中的測繪工作。地籍測量的成果包括數(shù)據(jù)集（控制點和界址點坐標等）、地籍圖和地籍冊。測繪分類詳解5、房地產測繪房地產測繪是專業(yè)測繪中的一個很具有特點的分支。它測定的特定范圍是房屋以及與房屋相關的土地，也就是說，房地產測繪就是運用測繪儀器、測繪技術、測繪手段來測定房屋、土地及其房地產的自然狀況、權屬狀況、位置、數(shù)量、質量以及利用狀況的專業(yè)測繪。測繪分類詳解6、行政區(qū)域界線測繪利用測繪技術手段完成界線勘察、劃定，在實地及地圖上反映勘界成果，全面表述界線的實地與圖上位置及相關信息，為邊界管理提供科學依據(jù)。7、地理信息系統(tǒng)工程在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統(tǒng)。測繪分類詳解8、地圖編制

系研究編制地圖的理論與工藝的學科。主要包括地圖的編輯與編繪，如地圖的內容、制圖資料的分析與整理、制圖綜合的原則、地圖內容轉繪方法、遙感信息與計算機制圖的運用等。9、海洋測繪海洋水體和海底為對象所進行的測量和海圖編制工作。主要包括海道測量、海洋大地測量、海底地形測量、海洋專題測量，以及航海圖、海底地形圖、各種海洋專題圖和海洋圖集等的編制。測量工序流程1、技術設計或技術綱要等；2、工作計劃方案；3、控制點布設方案；4、外業(yè)控制點布設及檢查；5、野外數(shù)據(jù)采集；6、圖形編輯及資料整理；7、外業(yè)調繪、補測；8、成果整理、編寫技術總結；9、過程檢查、修改；10、最終檢查、質量評定、編寫檢查報告；11、成果歸檔。地形測量技術設計概述：任務的來源及測區(qū)的基本情況。作業(yè)技術依據(jù)。坐標系統(tǒng)、高程系統(tǒng)、基本等高距。己有資料及可利用情況分析。成圖方法及圖幅規(guī)格。數(shù)字化地形測量基本精度要求?？刂泣c布設。數(shù)字化地形測量。安全生產的要求。質量控制。上交資料。測量儀器水準儀測量全站儀測量RTK測量水準儀簡介水準儀是建立水平視線測定地面兩點間高差的儀器。主要部件有望遠鏡

、管水準器（或補償器）、垂直軸、基座、腳螺旋。按結構分為微傾水準儀、自動安平水準儀、激光水準儀和數(shù)字水準儀（又稱電子水準儀）。按精度分為精密水準儀和普通水準儀。水準儀全站儀簡介全站儀，即全站型電子速測儀。是一種集光、機、電為一體的高技術測量儀器，是集水平角、垂直角、距離（斜距、平距）、高差測量功能于一體的測繪儀器系統(tǒng)。因其一次安置儀器就可完成該測站上全部測量工作，所以稱之為全站儀。廣泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程測量或變形監(jiān)測領域。全站儀

全站儀測量測量實景

全站儀測量的局限：1、主機站與棱鏡之間不能有遮擋視線的障礙物；2、人用肉眼觀測，手動調節(jié)，容易出現(xiàn)誤差，工作量大且效率較低。RTK測量RTK（Real-timekinematic）實時動態(tài)差分法。這是一種新的常用的GPS測量方法，以前的靜態(tài)、快速靜態(tài)、動態(tài)測量都需要事后進行解算才能獲得厘米級的精度，而RTK是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法，它采用了載波相位動態(tài)實時差分方法，是GPS應用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測圖，各種控制測量帶來了新曙光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。RTK原理RTK基本工作原理：在已知高等級點上（基準站）安置1臺接收機為參考站，對衛(wèi)星進行連續(xù)觀測，并將其觀測數(shù)據(jù)和測站信息，通過無線電傳輸設備，實時地發(fā)送給流動站，流動站GPS接收機在接收GPS衛(wèi)星信號的同時，通過無線接收設備，接收基準站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，然后根據(jù)相對定位的原理，實時解算出流動站的三維坐標及其精度（即基準站和流動站坐標差△X、△Y、△H，加上基準坐標得到的每個點的WGS－84坐標，通過坐標轉換參數(shù)得出流動站每個點的平面坐標X、Y和海拔高H）。GPS系統(tǒng)是一種以空間衛(wèi)星為基礎的無線電導航與定位系統(tǒng)，能為世界上任何地方，包括空中、陸地、海洋甚至于外層空間的用戶，全天候、全時間、連續(xù)地提供精確的三維位置、三維速度及時間信息，具有實時性的導航、定位和授時功能GPS定位系統(tǒng)

1973年12月，美國國防部批準陸海空三軍聯(lián)合研制一種新的軍用衛(wèi)星導航系統(tǒng)——NAVSTARGPS，其英文全稱為NAVigationbySatelliteTimingAndRanging(NAVSTAR)GlobalPositioningSystem（GPS），我們稱為GPS衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)，簡稱GPS系統(tǒng)。

GPS系統(tǒng)由GPS衛(wèi)星星座（空間部分）、地面監(jiān)控系統(tǒng)（地面控制部分）和GPS信號接收機（用戶設備部分）等三部分組成。

1978年2月22日，第一顆GPS實驗衛(wèi)星的發(fā)射成功標志著工程研制階段的開始；1989年2月14日，第一顆GPS工作衛(wèi)星的發(fā)射成功，宣告GPS系統(tǒng)進入了生產作業(yè)階段；1993年12月8日，GPS整個系統(tǒng)已正式建成并開通使用。GPS衛(wèi)星星座（空間部分）GPS衛(wèi)星星座由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成，這24顆衛(wèi)星均勻分布在6個軌道平面上。衛(wèi)星軌道平面相對地球赤道平面的傾角約為55o，各軌道平面升交點的赤經相差60o，在相鄰軌道上，衛(wèi)星的升交距角相差30o。軌道平均高度約為20200km，衛(wèi)星運行周期為11小時58分。這一分布方式，保證了地面上任何時間、任何地點至少可同時觀測到4顆衛(wèi)星。GPS衛(wèi)星的作用是接收和播發(fā)由地面監(jiān)控系統(tǒng)提供的衛(wèi)星星歷。

地面監(jiān)控系統(tǒng)（地面控制部分）GPS的地面監(jiān)控部分，目前主要由分布在全球的5個地面站組成，其中包括衛(wèi)星監(jiān)測站、主控站和信息注入站。

監(jiān)測站是在主控站直接控制下的數(shù)據(jù)自動采集中心，站內設有雙頻GPS接收機、高精度原子鐘、計算機各一臺和若干臺環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器。接收機對GPS衛(wèi)星進行連續(xù)觀測，以采集數(shù)據(jù)和監(jiān)測衛(wèi)星的工作狀況。所有觀測資料由計算機進行