現(xiàn)代測繪技術(shù)的概念與基本原理課件

GPS定位技術(shù)——導航衛(wèi)星授時測距/全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)的組成：空間衛(wèi)星星座：由24顆衛(wèi)星組成，其中包括3顆備用衛(wèi)星。衛(wèi)星分布在6個軌道面內(nèi)，每個軌道面上分布有4顆衛(wèi)星。

GPS的地面監(jiān)控部分，目前主要由分布在全球的5個地面站所組成，其中包括衛(wèi)星監(jiān)測站、主控站和信息注入站。GPS定位技術(shù)——導航衛(wèi)星授時測距/全球定位系統(tǒng)全球定位系1

GPS定位技術(shù)——導航衛(wèi)星授時測距/全球定位系統(tǒng)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(nèi)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。原子鐘提供時間標準，而環(huán)境傳感器收集有關當?shù)氐臍庀髷?shù)據(jù)。所有觀測資料由計算機進行初步處理，并存儲和傳送到主控站，用以確定衛(wèi)星的軌道。GPS定位技術(shù)——導航衛(wèi)星授時測距/全球定位系統(tǒng)2主控站協(xié)調(diào)和管理所有地面監(jiān)控系統(tǒng)的工作注入站的主要設備，包括一臺直徑為3.6米的天線、一臺C波段發(fā)射機和一臺計算機。其主要任務是在主控站的控制下，將主控站推算和編制的衛(wèi)星星歷、鐘差、導航電文和其他控制指令等，注入到相應衛(wèi)星的存儲系統(tǒng)，并監(jiān)測注入信息的正確性。用戶設備的主要任務是接受衛(wèi)星信號，以獲得必要的定位信息及觀測量，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后達到導航和定位的目的。用戶設備由傳感器、控制器和無線通訊設備三部分組成。

GPS定位技術(shù)——導航衛(wèi)星授時測距/全球定位系統(tǒng)主控站協(xié)調(diào)和管理所有地面監(jiān)控系統(tǒng)的工作3GPS衛(wèi)星的信號

GPS定位技術(shù)——導航衛(wèi)星授時測距/全球定位系統(tǒng)

GPS衛(wèi)星所發(fā)播的信號，包括載波信號、P碼（或Y碼）、C／A碼和數(shù)據(jù)碼（或稱D碼）；P碼和C／A碼統(tǒng)稱為測距碼。數(shù)據(jù)碼即導航電文，衛(wèi)星通過它向用戶提供衛(wèi)星星歷、GPS時間、衛(wèi)星鐘差改正、大氣折射改正、衛(wèi)星工作狀態(tài)和軌道攝動改正等參數(shù)，是利用GPS進行導航和定向的數(shù)據(jù)基礎。

GPS衛(wèi)星的信號GPS定位技術(shù)——導航衛(wèi)星授時測距/全球定4

GPS定位技術(shù)——導航衛(wèi)星授時測距/全球定位系統(tǒng)

測距碼和數(shù)據(jù)碼都是采用調(diào)相技術(shù)調(diào)制到載波上的，用戶可以用兩種技術(shù)來恢復載波相位：一是將接收的衛(wèi)星碼信號與用戶接收機產(chǎn)生的復制碼在兩碼同步的條件下相乘，就可恢復原來的載波又保留了導航電文；二是利用平方解調(diào)技術(shù)，即將接收到的衛(wèi)星信號自乘就可達到解調(diào)的目的，但同時導航電文（數(shù)據(jù)碼）也被去掉了。GPS定位技術(shù)——導航衛(wèi)星授時測距/全球定位系統(tǒng)5GPS定位方法絕對定位：（或單點定位）即在地球協(xié)議坐標系統(tǒng)中，確定觀測站相對地球質(zhì)心的位置，這時，可以認為參考點與地球質(zhì)心相重合。相對定位：即在地球協(xié)議坐標系統(tǒng)中，確定觀測站與某一地面參考點之間的相對位置靜態(tài)定位和動態(tài)定位：如果按用戶接收機在作業(yè)中所處的狀態(tài)，則定位方法可分為靜態(tài)相對定位與動態(tài)相對定位。而在絕對定位和相對定位中，又都包含靜態(tài)與動態(tài)兩種方式

GPS定位技術(shù)——導航衛(wèi)星授時測距/全球定位系統(tǒng)GPS定位方法絕對定位：（或單點定位）即在地球協(xié)議坐標系統(tǒng)中6GPS絕對定位原理絕對定位也叫單點定位，通常是指在協(xié)議地球坐標系中，直接確定觀測站相對于坐標系原點（地球質(zhì)心）絕對坐標的一種定位方法。利用GPS進行絕對定位的基本原理，是以GPS衛(wèi)星和用戶接收機天線之間的距離（或距離差）觀測量為基礎，并根據(jù)已知的衛(wèi)星瞬時坐標，來確定用戶接收機天線所對應的點位，即觀測站的位置。應用GPS進行絕對定位，根據(jù)用戶接收天線所處的狀態(tài)不同，又可分為動態(tài)絕對定位和靜態(tài)絕對定位。

GPS定位技術(shù)——導航衛(wèi)星授時測距/全球定位系統(tǒng)GPS絕對定位原理絕對定位也叫單點定位，通常是指在協(xié)7當用戶接收設備安置在運動的載體上，并處于動態(tài)的情況下，確定載體瞬時絕對位置的定位方法，稱為動態(tài)絕對定位。動態(tài)絕對定位，一般只能得到?jīng)]有（或很少）多余觀測量的實時解。這種定位方法，被廣泛地應用于飛機、船舶以及陸地車輛等運動載體的導航。另外，在航空物探和衛(wèi)星遙感等領域也有著廣泛的應用前景。當接收機天線處于靜止狀態(tài)的情況下，用以確定觀測站絕對坐標的方法，稱為靜態(tài)絕對定位。這時，由于可以連續(xù)地測定衛(wèi)星至觀測站的偽距，所以可獲得充分的多余觀測量，以便在測后，通過數(shù)據(jù)處理提高定位的精度。靜態(tài)絕對定位方法，主要用于大地測量，以精確測定觀測站在協(xié)議地球坐標系中的絕對坐標。

GPS定位技術(shù)——導航衛(wèi)星授時測距/全球定位系統(tǒng)當用戶接收設備安置在運動的載體上，并處于動態(tài)的情況下8GPS技術(shù)在線路工程中的應用1、平面控制測量2、高程水準測量3、線路測量4、精密控制測量5、運營與行車控制

GPS定位技術(shù)——導航衛(wèi)星授時測距/全球定位系統(tǒng)GPS技術(shù)在線路工程中的應用1、平面控制測量GPS定位技術(shù)9航空膠片攝影地面攝影數(shù)字攝影測量模擬攝影測量立體攝影測量機載數(shù)字相機攝影航空數(shù)字掃描系統(tǒng)航空攝影測量航空攝影測量的應用航空膠片攝影地面攝影數(shù)字攝影測量10航空攝影測量在公路與鐵路等線路工程勘測設計中已得到廣泛應用。在可行性研究階段可利用航測資料輔助進行線路方案研究。當有紙介質(zhì)1:1萬地形圖時，首先在紙介質(zhì)地形圖上研究出合理的線路走向位置，然后將1：1萬比例尺地形圖紙上定線的位置，參照地物地貌特征，搬到航片上，并進行室內(nèi)判釋，結(jié)合各專業(yè)提出的意見修改紙上定線。對于山區(qū)、高山區(qū)地段，如無1：1萬比例尺地形圖，可根據(jù)線路方案研究的需要，提出利用既有航測資料測繪1：1萬比例尺地形圖的范圍，制定踏勘計劃。在踏探過程中，地物地貌有重大變化而有影響到線路方案的地段，在航片上標繪其范圍并注記，以便定線時考慮，研究解決。航空攝影測量航空攝影測量在公路與鐵路等線路工程勘測設計中已11在整個線路方案研究過程中，以線路專業(yè)為先導，會同各專業(yè)，以航、衛(wèi)片為主要聯(lián)系手段，反復修改線路平、剖面，提出合理的方案。在初步設計與初測工作中，用航測方法測繪線路沿線的大比例尺帶狀地形圖，并利用航測獲取的數(shù)字、影像信息完成線路勘測設計一體化工作。線路專業(yè)的航測工作主要包括：

航帶設計根據(jù)各專業(yè)需要擬定大比例尺航空攝影范圍。

確定航攝范圍著重研究越嶺地段、河谷線、橋渡、接軌點、水庫地區(qū)、地質(zhì)不良地段、通過經(jīng)濟控制點、湖泊兩岸等地段，從而確定航攝范圍。

航空攝影測量在整個線路方案研究過程中，以線路專業(yè)為先導，12

大比例尺像片概略選線航飛結(jié)束后，直接在大比例尺像片概略選線，以便在沒有初測地形圖（l：2000～1：5000比例尺）時可收集初測資料，并確定控制測量和測圖范圍。

專業(yè)調(diào)繪根據(jù)修定的線路方案，進行專業(yè)調(diào)查、布設路線點確定測圖范圍。調(diào)查工作可利用航片在現(xiàn)場進行。

路線控制點布置

在線路附近和重點工程地段布設一些線路點，以便控測時聯(lián)測。線路點可選在明顯地物處，進行像片刺點并在航測內(nèi)業(yè)中獲取其坐標。

航空攝影測量大比例尺像片概略選線航飛結(jié)束后，直接在大比13

航測大比例尺地形圖上定線和方案比選圖上定線和方案比選的基本原則與傳統(tǒng)的地面勘測方法相同。航測地形圖屬于線劃地形圖，會損失大量影像信息，因此紙上定線時應充分利用像片資料，提高定線質(zhì)量。鐵路勘測設計專業(yè)較多，線路專業(yè)需向各專業(yè)提供線路平剖面圖以便進行初測、采用航測方法，線路專業(yè)可以不等地形圖出來，先提供像片概略選線成果，使各專業(yè)初測工作提前開始。航空攝影測量航空攝影測量14遙感分類：航天遙感、航空遙感和地面遙感三大類航天遙感資料：利用人造衛(wèi)星或航天飛機作為遙感平臺，對目標物進行遙感，所獲得的遙感資料統(tǒng)稱為航天遙感資料。航空遙感資料：采用飛機（特殊情況下使用氣球）作為遙感平臺，對地面的目標物進行遙感，所獲得的資料稱為航空遙感資料。地面遙感資料：主要是汽車、船只作為遙感平臺，或由人直接操持遙感儀器，對地表、地下或水下進行遙感，獲得的資料稱為地面遙感資料。遙感技術(shù)遙感分類：航天遙感、航空遙感和地面遙感三大類航天遙感資料：15線路勘測設計中，需要查明主要線路方案沿線的區(qū)域地質(zhì)、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件。對控制性的重大不良地質(zhì)工點和工程，初步查明其工程地質(zhì)條件，為方案比選和編制初步設計文件，提供準確可靠的地質(zhì)基礎資料。遙感圖像可直接或間接地提供大量的有關地表各種地物屬性的信息，為判釋各種地質(zhì)現(xiàn)象要素，創(chuàng)造良好的條件。遙感技術(shù)在線路工程中的應用線路勘測設計中，需要查明主要線路方案沿線的區(qū)域地質(zhì)、16工程地質(zhì)判釋利用遙感圖像進行工程地質(zhì)判釋的判釋內(nèi)容主要為：地質(zhì)構(gòu)造，巖性（或巖組）和不良地質(zhì)現(xiàn)象。遙感技術(shù)在土壤與地貌判釋中的應用土壤的判釋、植被的判釋、森林和灌木的判釋、草地的判釋、耕地的判釋、分水嶺的判釋、地形等級的判釋、遙感技術(shù)工程地質(zhì)判釋利用遙感圖像進行工程地質(zhì)17遙感技術(shù)在鐵路與公路洪水災害防治中的作用采用先進的遙感手段，對多片種、多波段、多時相的信息進行影像增強、彩色合成等處理，可以得到鐵路沿線與水害有關的各種水系形態(tài)、洪水泛濫線。泥石流扇、渠網(wǎng)、湖泊，沼澤或鹽堿濕地、水工建筑物等地表特征。利