非常詳實(shí)的測繪基礎(chǔ)知識(shí)分解

測繪基礎(chǔ)知識(shí)2011年10月28日

測繪學(xué)基本簡介1、測繪學(xué)的概念

測繪學(xué)是研究如何測定地面點(diǎn)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(xué)。它是一門古老而復(fù)雜的科學(xué)。測量最基本的任務(wù)之一，就是使用測量儀器和工具，將測區(qū)內(nèi)的地物和地貌縮繪成地形圖，供規(guī)劃設(shè)計(jì)、工程建設(shè)和國防建設(shè)使用。數(shù)據(jù)采集是信息化測繪的基礎(chǔ)。高程概念高程概念

地面點(diǎn)高程，指的是地面點(diǎn)至一定高程基準(zhǔn)面的垂直距離，高程是表示地面點(diǎn)位置三維空間信息的重要參數(shù)。相對(duì)于一定基準(zhǔn)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(duì)高程和相對(duì)高程

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

高差:二個(gè)地面點(diǎn)的高程之差。我國常用有：56黃高程系、85國家高程基準(zhǔn)、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(dá)11034m。這些都是指絕對(duì)高程。相對(duì)高程很好理解，例如在同一平面的身高就是相對(duì)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(biāo)系測量工作的基本任務(wù)是確定地面點(diǎn)的位置。確定地面點(diǎn)的空間位置需要三個(gè)量，即平面坐標(biāo)和高程，所以除高程外，坐標(biāo)系統(tǒng)也是非常重要的數(shù)據(jù)。坐標(biāo)系統(tǒng)的歷史我國最早使用的是“1954年北京坐標(biāo)系”，是采用蘇聯(lián)克拉索夫斯基橢圓體，實(shí)質(zhì)上是由原蘇聯(lián)普爾科沃為原點(diǎn)的1942年坐標(biāo)系的延伸。在1954年完成測定工作的，所以叫“1954年北京坐標(biāo)系”，54年到80年我國地形圖上的平面坐標(biāo)位置都是以這個(gè)數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)推算的。

1980西安坐標(biāo)系1978年4月在西安召開全國天文大地網(wǎng)平差會(huì)議，確定重新定位，建立我國新的坐標(biāo)系。為此有了1980年國家大地坐標(biāo)系。1980年國家大地坐標(biāo)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(huì)第十六屆大會(huì)推薦的數(shù)據(jù)。該坐標(biāo)系的大地原點(diǎn)設(shè)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(biāo)系，又簡稱西安大地原點(diǎn)。基準(zhǔn)面采用青島大港驗(yàn)潮站1952－1979年確定的黃海平均海水面（即1985國家高程基準(zhǔn)）。1980西安坐標(biāo)系在中國經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)和科學(xué)研究中發(fā)揮了巨大作用。隨著社會(huì)的進(jìn)步，國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)和社會(huì)發(fā)展、科學(xué)研究等對(duì)國家大地坐標(biāo)系提出了新的要求，迫切需要采用原點(diǎn)位于地球質(zhì)量中心的坐標(biāo)系統(tǒng)（以下簡稱地心坐標(biāo)系）作為國家大地坐標(biāo)系。于是2000國家大地坐標(biāo)系應(yīng)運(yùn)而生。2000國家大地坐標(biāo)系國家大地坐標(biāo)系的定義包括坐標(biāo)系的原點(diǎn)、三個(gè)坐標(biāo)軸的指向、尺度以及地球橢球的4個(gè)基本參數(shù)的定義。2000國家大地坐標(biāo)系的原點(diǎn)為包括海洋和大氣的整個(gè)地球的質(zhì)量中心；2000國家大地坐標(biāo)系的Z軸由原點(diǎn)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(shí)間局給定的歷元為1984.0的初始指向推算，定向的時(shí)間演化保證相對(duì)于地殼不產(chǎn)生殘余的全球旋轉(zhuǎn)，X軸由原點(diǎn)指向格林尼治參考子午線與地球赤道面（歷元2000.0）的交點(diǎn)，Y軸與Z軸、X軸構(gòu)成右手正交坐標(biāo)系。

比例尺及圖示比例尺地圖上的線段長度與實(shí)地相應(yīng)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(hào)、注記和顏色的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)。

圖示（圖例）測量作業(yè)分類測定測定的概念是指運(yùn)用測量儀器和方法，通過測量和計(jì)算，獲得地面點(diǎn)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(xué)研究、國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和規(guī)劃設(shè)計(jì)使用。測設(shè)測設(shè)的概念是將規(guī)劃圖紙上設(shè)計(jì)好的建筑物、構(gòu)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(biāo)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(yīng)用

在城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃、國土資源的合理利用、農(nóng)林牧漁業(yè)的發(fā)展、環(huán)境保護(hù)以及地籍管理等工作中，必須進(jìn)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(zhì)勘探、礦產(chǎn)開發(fā)、水利、交通等國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，則必須進(jìn)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(zhì)普查和各種建筑物設(shè)計(jì)施工使用。在國防建設(shè)中，除了為軍事行動(dòng)提供軍用地圖外，還要為保證火炮射擊的迅速定位和導(dǎo)彈等武器發(fā)射的準(zhǔn)確性，提供精確的地心坐標(biāo)和精確的地球重力場數(shù)據(jù)。在研究地球運(yùn)動(dòng)狀態(tài)方面，測繪學(xué)提供大地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和地球動(dòng)力學(xué)的幾何信息，結(jié)合地球物理的研究成果，解決地球內(nèi)部運(yùn)動(dòng)機(jī)制問題。測繪的分類依照《測繪資質(zhì)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》所規(guī)定十二大項(xiàng)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(chǎn)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(dǎo)航電子地圖制作；⑿互聯(lián)網(wǎng)地圖服務(wù)。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(diǎn)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(jìn)行處理，使轉(zhuǎn)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(shè)和自然資源開發(fā)中各個(gè)階段進(jìn)行的控制和地形測繪、施工放樣、變形監(jiān)測的理論和技術(shù)的學(xué)科。4、地籍測繪

地籍測繪是對(duì)地塊權(quán)屬界線的界址點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行精確測定，并把地塊及其附著物的位置、面積、權(quán)屬關(guān)系和利用狀況等要素準(zhǔn)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(diǎn)和界址點(diǎn)坐標(biāo)等）、地籍圖和地籍冊。測繪分類詳解5、房地產(chǎn)測繪房地產(chǎn)測繪是專業(yè)測繪中的一個(gè)很具有特點(diǎn)的分支。它測定的特定范圍是房屋以及與房屋相關(guān)的土地，也就是說，房地產(chǎn)測繪就是運(yùn)用測繪儀器、測繪技術(shù)、測繪手段來測定房屋、土地及其房地產(chǎn)的自然狀況、權(quán)屬狀況、位置、數(shù)量、質(zhì)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(shù)手段完成界線勘察、劃定，在實(shí)地及地圖上反映勘界成果，全面表述界線的實(shí)地與圖上位置及相關(guān)信息，為邊界管理提供科學(xué)依據(jù)。7、地理信息系統(tǒng)工程在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對(duì)整個(gè)或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)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(xué)科。主要包括地圖的編輯與編繪，如地圖的內(nèi)容、制圖資料的分析與整理、制圖綜合的原則、地圖內(nèi)容轉(zhuǎn)繪方法、遙感信息與計(jì)算機(jī)制圖的運(yùn)用等。9、海洋測繪海洋水體和海底為對(duì)象所進(jìn)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(shù)設(shè)計(jì)或技術(shù)綱要等；2、工作計(jì)劃方案；3、控制點(diǎn)布設(shè)方案；4、外業(yè)控制點(diǎn)布設(shè)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(diào)繪、補(bǔ)測；8、成果整理、編寫技術(shù)總結(jié)；9、過程檢查、修改；10、最終檢查、質(zhì)量評(píng)定、編寫檢查報(bào)告；11、成果歸檔。地形測量技術(shù)設(shè)計(jì)概述：任務(wù)的來源及測區(qū)的基本情況。作業(yè)技術(shù)依據(jù)。坐標(biāo)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(diǎn)布設(shè)。數(shù)字化地形測量。安全生產(chǎn)的要求。質(zhì)量控制。上交資料。測量儀器水準(zhǔn)儀測量全站儀測量RTK測量水準(zhǔn)儀簡介水準(zhǔn)儀是建立水平視線測定地面兩點(diǎn)間高差的儀器。主要部件有望遠(yuǎn)鏡

、管水準(zhǔn)器（或補(bǔ)償器）、垂直軸、基座、腳螺旋。按結(jié)構(gòu)分為微傾水準(zhǔn)儀、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀、激光水準(zhǔn)儀和數(shù)字水準(zhǔn)儀（又稱電子水準(zhǔn)儀）。按精度分為精密水準(zhǔn)儀和普通水準(zhǔn)儀。水準(zhǔn)儀全站儀簡介全站儀，即全站型電子速測儀。是一種集光、機(jī)、電為一體的高技術(shù)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(lǐng)域。全站儀

全站儀測量測量實(shí)景

全站儀測量的局限：1、主機(jī)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(dòng)調(diào)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(shí)時(shí)動(dòng)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(dòng)態(tài)測量都需要事后進(jìn)行解算才能獲得厘米級(jí)的精度，而RTK是能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度的測量方法，它采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法，是GPS應(yīng)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(jí)點(diǎn)上（基準(zhǔn)站）安置1臺(tái)接收機(jī)為參考站，對(duì)衛(wèi)星進(jìn)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(shè)備，實(shí)時(shí)地發(fā)送給流動(dòng)站，流動(dòng)站GPS接收機(jī)在接收GPS衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，通過無線接收設(shè)備，接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，然后根據(jù)相對(duì)定位的原理，實(shí)時(shí)解算出流動(dòng)站的三維坐標(biāo)及其精度（即基準(zhǔn)站和流動(dòng)站坐標(biāo)差△X、△Y、△H，加上基準(zhǔn)坐標(biāo)得到的每個(gè)點(diǎn)的WGS－84坐標(biāo)，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)得出流動(dòng)站每個(gè)點(diǎn)的平面坐標(biāo)X、Y和海拔高H）。GPS系統(tǒng)是一種以空間衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電導(dǎo)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(shí)間、連續(xù)地提供精確的三維位置、三維速度及時(shí)間信息，具有實(shí)時(shí)性的導(dǎo)航、定位和授時(shí)功能GPS定位系統(tǒng)

1973年12月，美國國防部批準(zhǔn)陸?？杖娐?lián)合研制一種新的軍用衛(wèi)星導(dǎo)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(hào)接收機(jī)（用戶設(shè)備部分）等三部分組成。

1978年2月22日，第一顆GPS實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星的發(fā)射成功標(biāo)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(jìn)入了生產(chǎn)作業(yè)階段；1993年12月8日，GPS整個(gè)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(gè)軌道平面上。衛(wèi)星軌道平面相對(duì)地球赤道平面的傾角約為55o，各軌道平面升交點(diǎn)的赤經(jīng)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(yùn)行周期為11小時(shí)58分。這一分布方式，保證了地面上任何時(shí)間、任何地點(diǎn)至少可同時(shí)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(gè)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(dòng)采集中心，站內(nèi)設(shè)有雙頻GPS接收機(jī)、高精度原子鐘、計(jì)算機(jī)各一臺(tái)和若干臺(tái)環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器。接收機(jī)對(duì)GPS衛(wèi)星進(jìn)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(jì)算機(jī)進(jìn)行