《大地測量技術(shù)》課件

大地測量技術(shù)大地測量技術(shù)是測繪科學(xué)中的核心內(nèi)容之一,它涉及測量和分析地球表面的形狀、尺度和位置信息。這一課程將深入探討當(dāng)代大地測量的關(guān)鍵概念和實(shí)踐方法,為您提供全面的知識(shí)和技能培養(yǎng)。課程介紹專業(yè)概述介紹大地測量技術(shù)的概念、歷史、發(fā)展現(xiàn)狀及其在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。課程目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生掌握大地測量的基本原理、測量方法和儀器使用，提高實(shí)踐能力。課程內(nèi)容包括坐標(biāo)系統(tǒng)、測量單位、儀器使用、測量技術(shù)、數(shù)據(jù)處理等方面的理論與實(shí)踐。課程安排通過理論授課、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐、案例分析等方式，幫助學(xué)生全面掌握專業(yè)知識(shí)。大地測量定義大地測量是一種測量和確定地球表面位置、形狀和尺寸的科學(xué)技術(shù)。它涉及使用各種儀器和方法來獲取地球表面的三維數(shù)據(jù),并將其投射到坐標(biāo)系上。這些數(shù)據(jù)可用于繪制地圖、測量地形高度、確定地點(diǎn)位置等。大地測量是工程建設(shè)、資源勘探、航天等領(lǐng)域的基礎(chǔ)。大地測量應(yīng)用工程測量大地測量在工程建設(shè)中發(fā)揮著重要作用,如道路、橋梁、大壩的測量定位、地質(zhì)勘察、施工放線等。資源勘探大地測量可用于礦產(chǎn)、石油等自然資源的勘探和開發(fā),如地質(zhì)測量、地球物理探測等。地籍管理大地測量是土地權(quán)屬確定和地籍信息收集的基礎(chǔ),為土地資源合理利用和管理提供重要數(shù)據(jù)支持。環(huán)境保護(hù)大地測量在環(huán)境監(jiān)測、資源調(diào)查、生態(tài)保護(hù)等方面發(fā)揮作用,為環(huán)境管理提供基礎(chǔ)信息。坐標(biāo)系統(tǒng)地理坐標(biāo)系統(tǒng)基于經(jīng)緯度的坐標(biāo)系統(tǒng),描述地球表面的位置。可用于航海、航空、地圖制作等。平面直角坐標(biāo)系統(tǒng)在局部區(qū)域上使用的二維笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng),適用于工程測量、地籍測繪等。投影坐標(biāo)系統(tǒng)將地球曲面投影到平面上的坐標(biāo)系統(tǒng),常用于地圖制作。不同投影方式有不同特點(diǎn)?？臻g直角坐標(biāo)系統(tǒng)描述三維空間位置的笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng),適用于衛(wèi)星測量、空間定位等領(lǐng)域。測量單位長度單位大地測量中常用的長度單位有米、毫米、微米等，能夠滿足從宏觀到微觀的各種測量需求。角度單位測量角度時(shí)常用角度單位如度、分、秒，可精確到小數(shù)位以滿足不同精度要求。高程單位水準(zhǔn)測量中使用的高程單位為米，可配合數(shù)字水準(zhǔn)儀等測量設(shè)備精準(zhǔn)測量物體相對高度。測量儀器大地測量中使用了各種先進(jìn)的測量儀器,包括水準(zhǔn)儀、全站儀、光電測距儀等。這些儀器能夠高效精確地測量距離、角度、高程等關(guān)鍵參數(shù),為地形圖繪制、工程測量等提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。儀器的選擇和正確使用是大地測量的關(guān)鍵所在。水準(zhǔn)測量1基本概念水準(zhǔn)測量是確定地面上某一點(diǎn)相對于其他點(diǎn)高程的測量方法。它可以測定地面的起伏變化,并繪制等高線。2測量工具水準(zhǔn)測量主要使用水準(zhǔn)儀和標(biāo)尺等工具,通過觀測前后視差和高差來計(jì)算各點(diǎn)的相對高程。3測量原理水準(zhǔn)測量的核心是利用水平儀準(zhǔn)確地測定兩點(diǎn)之間的高差,從而得出地面的高程情況。水準(zhǔn)測量誤差儀器誤差人為誤差環(huán)境因素測量誤差其他誤差水準(zhǔn)測量過程中存在各種類型的誤差,包括儀器誤差、人為操作誤差、環(huán)境因素造成的誤差等。這些誤差的識(shí)別和控制是確保水準(zhǔn)測量精度的關(guān)鍵所在。測角與定向1測角基礎(chǔ)利用測量儀器測量水平角和豎直角。2方位角測量使用目標(biāo)物的方位角確定南北方位。3方向角測量測量起點(diǎn)至終點(diǎn)的方向角。4定向方法利用天文定向、磁北方位、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等方法確定方位。測角是大地測量的基礎(chǔ),用于確定兩點(diǎn)之間的方位關(guān)系。根據(jù)需要可測量水平角、豎直角或方位角等參數(shù),通過多種定向方法確定工作區(qū)域的空間方位,為后續(xù)定位測量奠定基礎(chǔ)。測角儀測角儀是大地測量的主要儀器之一。它利用光學(xué)系統(tǒng)測量兩條視線之間的夾角。不同型號(hào)的測角儀有不同的精度和功能，能夠滿足不同的測量需求?，F(xiàn)代測角儀通常集成了電子測量、數(shù)據(jù)采集等高科技功能。測角儀的關(guān)鍵部件包括望遠(yuǎn)鏡、微分微分螺旋和讀數(shù)裝置。使用時(shí)需要小心調(diào)校并謹(jǐn)慎操作,以確保測量結(jié)果的精度和可靠性。測角與方位角1基于指北針的方位角確定利用指北針或磁針可以得到地理方位角，作為測量基準(zhǔn)進(jìn)行角度測量。2基于已知方位的測角從已知的坐標(biāo)系或控制點(diǎn)出發(fā),可以確定目標(biāo)物的相對方位角。3利用天文觀測確定方位通過觀測星體或日照,可以確定真北方位,作為精確的測角基準(zhǔn)。4利用地理坐標(biāo)系統(tǒng)確定方位采用經(jīng)緯度坐標(biāo)系,可以計(jì)算任意兩點(diǎn)間的方位角。測距與定位1測距通過測量目標(biāo)物與測量設(shè)備之間的距離來獲取空間信息2電磁波測距利用電磁波的傳播時(shí)間計(jì)算目標(biāo)距離3測角定位通過測量目標(biāo)物與基準(zhǔn)方向的角度來確定位置測距技術(shù)是大地測量的核心內(nèi)容之一。電磁波測距可以快速準(zhǔn)確地獲取目標(biāo)物與測量設(shè)備之間的距離信息。同時(shí)結(jié)合測角技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)物三維空間位置的精確定位。這些測量數(shù)據(jù)為工程測量、地形測繪等提供了可靠的基礎(chǔ)。光電測距儀高精度測距光電測距儀利用激光脈沖或相干光照射目標(biāo),通過測量反射光信號(hào)的時(shí)間差,可以精確測量目標(biāo)距離?？焖佾@取數(shù)據(jù)光電測距儀能在瞬間完成對目標(biāo)距離的測量,大大提高了工作效率和數(shù)據(jù)采集速度。廣泛應(yīng)用領(lǐng)域光電測距儀廣泛應(yīng)用于測繪、工程測量、礦山勘探等領(lǐng)域,為專業(yè)作業(yè)提供精準(zhǔn)的距離數(shù)據(jù)支持。全站儀全站儀是集測角、測距、定位于一體的高精度測量儀器。它能自動(dòng)觀測和記錄角度、距離以及坐標(biāo)信息。全站儀廣泛應(yīng)用于工程測量、地籍測量、城市規(guī)劃等領(lǐng)域。它可以實(shí)現(xiàn)快速、精準(zhǔn)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集。衛(wèi)星定位系統(tǒng)GNSS系統(tǒng)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)是基于地球上方的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò),提供全天候、全球性的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)。衛(wèi)星信號(hào)衛(wèi)星定位系統(tǒng)通過接收來自多顆衛(wèi)星的電磁信號(hào),借助三角測量原理計(jì)算出物體的精確位置。接收機(jī)用戶通過攜帶的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī),捕捉和處理來自衛(wèi)星的無線電信號(hào),獲取自身的位置、速度和時(shí)間信息。GNSS基本原理1衛(wèi)星定位原理GNSS利用地球軌道上的人造衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào),根據(jù)接收到的衛(wèi)星信號(hào)的時(shí)間差和已知的衛(wèi)星位置,計(jì)算出接收機(jī)的位置。2坐標(biāo)系統(tǒng)GNSS使用地心坐標(biāo)系統(tǒng),以地球質(zhì)心為原點(diǎn),可以獲取三維空間坐標(biāo)。3信號(hào)傳播GNSS衛(wèi)星發(fā)射的微波信號(hào)會(huì)經(jīng)過大氣層折射和延遲,影響定位精度,需要進(jìn)行相應(yīng)的校正。4定位方法GNSS采用偽距和載波相位測量技術(shù),通過至少4顆衛(wèi)星的信號(hào),可以確定接收機(jī)的三維坐標(biāo)。GNSS優(yōu)勢高精度定位GNSS可以實(shí)現(xiàn)厘米級別的高精度定位,滿足各種應(yīng)用場景的需求。全天候覆蓋GNSS衛(wèi)星信號(hào)可以全天候、全天時(shí)、全天候提供定位服務(wù)。高度自動(dòng)化GNSS操作簡單方便,無需人工干預(yù)即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化定位測量。多樣應(yīng)用GNSS廣泛應(yīng)用于測繪、導(dǎo)航、時(shí)間同步等眾多領(lǐng)域,為社會(huì)發(fā)展提供強(qiáng)有力支撐?？偪卣九c基準(zhǔn)站總控站總控站是GNSS系統(tǒng)的核心部件,負(fù)責(zé)對整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行和管理。它監(jiān)測并控制衛(wèi)星的運(yùn)行狀態(tài),收集和處理衛(wèi)星數(shù)據(jù),為用戶提供高精度的導(dǎo)航服務(wù)?；鶞?zhǔn)站基準(zhǔn)站是GNSS系統(tǒng)的重要組成部分,它是一個(gè)固定的觀測站,提供已知位置的GNSS信號(hào)?；鶞?zhǔn)站可以幫助用戶糾正接收到的GNSS信號(hào)中的誤差,提高定位精度。差分GNSS基準(zhǔn)站差分GNSS系統(tǒng)需要一個(gè)基準(zhǔn)站,用于實(shí)時(shí)監(jiān)測GNSS衛(wèi)星信號(hào)并確定校正數(shù)據(jù)。差分處理移動(dòng)站接收到來自基準(zhǔn)站的差分校正數(shù)據(jù),并應(yīng)用于自身的GNSS測量,提高定位精度。實(shí)時(shí)傳輸基準(zhǔn)站通過無線通信實(shí)時(shí)將差分校正數(shù)據(jù)傳輸給移動(dòng)站,實(shí)現(xiàn)高精度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量GNSS接收機(jī)采用多頻多系統(tǒng)的GNSS接收機(jī)可以實(shí)時(shí)獲取高精度的定位坐標(biāo)?；鶞?zhǔn)站基準(zhǔn)站接收GNSS數(shù)據(jù)并傳輸至移動(dòng)站,提供相對定位修正信息。動(dòng)態(tài)測量配合移動(dòng)接收機(jī),實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量可以獲取物體或人員的實(shí)時(shí)位置信息。數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)后處理可以進(jìn)一步提高測量精度,滿足各種工程應(yīng)用需求。地形測量1航空攝影測量利用航空器拍攝大范圍的地形影像,再利用測量技術(shù)獲取高精度地形數(shù)據(jù)。2地面測量采用水準(zhǔn)測量、角度測量和距離測量等技術(shù),直接在地面對地物進(jìn)行測量。3激光掃描測量利用激光雷達(dá)進(jìn)行高密度的三維地形數(shù)據(jù)采集,能快速獲取精準(zhǔn)的地形信息。4無人機(jī)測量采用小型無人機(jī)搭載攝像頭,對局部區(qū)域進(jìn)行高效快速的地形數(shù)據(jù)采集。地形圖繪制1測量與采集通過GPS、全站儀等儀器收集地理空間數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)處理使用GIS軟件將測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可視化的地形圖3繪圖與設(shè)計(jì)根據(jù)地形數(shù)據(jù)繪制等高線、山體、水系等要素4細(xì)節(jié)完善添加道路、建筑物等人工要素,完成地形圖制作地形圖繪制是大地測量技術(shù)的重要應(yīng)用。通過測量采集地理數(shù)據(jù),利用GIS軟件進(jìn)行數(shù)字化處理,最終繪制出詳細(xì)的地形圖。這不僅可以直觀地展現(xiàn)地形特征,還可以為工程建設(shè)、城市規(guī)劃等提供重要參考。數(shù)字地形模型數(shù)字地形模型是利用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)對地表地形進(jìn)行數(shù)字化描述的數(shù)學(xué)模型。它可以準(zhǔn)確地表達(dá)地形的形態(tài)特征,為各種地理信息系統(tǒng)和工程建設(shè)提供有價(jià)值的地形數(shù)據(jù)支持。數(shù)字地形模型通過采集地形測量數(shù)據(jù),采用數(shù)字化的方法對地形高程進(jìn)行插值和建模,生成三維的地形數(shù)字模型。這種模型能夠滿足各種地理分析、規(guī)劃設(shè)計(jì)以及空間定位等需求。地籍測量現(xiàn)場工作地籍測量師在地塊現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地踏勘和測量,確保地籍信息的準(zhǔn)確性和可靠性。數(shù)據(jù)處理收集的數(shù)據(jù)需要經(jīng)過復(fù)雜的計(jì)算和分析,以繪制出精確的地籍圖和相關(guān)報(bào)告。信息系統(tǒng)地籍信息系統(tǒng)整合了各類地籍?dāng)?shù)據(jù),為土地管理和規(guī)劃提供可靠的支撐。權(quán)屬界線測量精準(zhǔn)測量邊界權(quán)屬界線測量的關(guān)鍵在于準(zhǔn)確定位地塊的邊界位置,以明確界定土地所有權(quán)和使用權(quán)。這需要采用先進(jìn)的測量技術(shù),如全站儀和GNSS等,獲取地塊邊界點(diǎn)的精確坐標(biāo)。記錄界線位置測量結(jié)果將記錄在地籍圖上,以便后續(xù)管理和維護(hù)。同時(shí),還要在實(shí)地建立可靠的界樁和界碑,為界線提供可視化標(biāo)記。地籍信息系統(tǒng)數(shù)字化管理地籍信息系統(tǒng)將土地權(quán)屬信息數(shù)字化,實(shí)現(xiàn)土地資源的科學(xué)管理和高效利用。多源數(shù)據(jù)整合系統(tǒng)整合測繪、不動(dòng)產(chǎn)登記等多方面數(shù)據(jù),為政府決策和公眾服務(wù)提供全面信息支持?？梢暬故鞠到y(tǒng)采用電子地圖展示各類地籍信息,便于直觀查閱和分析。信息共享系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)跨部門、跨區(qū)域的地籍信息共享,提高管理效率。大地測量在工程中的應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)大地測量在道路、橋梁、隧道等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目中發(fā)揮重要作用,確保工程的定位、設(shè)計(jì)和施工的精度和可靠性。工廠建設(shè)大地測量技術(shù)在工廠廠址選擇、平面定位、布置等方面提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)支持,保證了工廠設(shè)備和生產(chǎn)線的正確位置。城市規(guī)劃大地測量為城市規(guī)劃、用地調(diào)查、房地產(chǎn)開發(fā)提供地理信息基礎(chǔ),確保城市空間各要素的有序分布。礦產(chǎn)勘探大地測量在地質(zhì)勘探、礦產(chǎn)開采等過程中提供精準(zhǔn)位置數(shù)據(jù),為開發(fā)利用礦產(chǎn)資源提供可靠支持。精度與可靠性測量精度大地測量過程中的各種誤差源會(huì)影響最終測量結(jié)果的精度。需要根據(jù)測量要求采取相應(yīng)的技術(shù)手段來控制誤差,提高測量精度。測量可靠性大地測量數(shù)據(jù)的可靠性需要通過檢核、平差等手段來評估和保證。合理的觀測設(shè)計(jì)、適當(dāng)?shù)臏y量方法和數(shù)據(jù)后處理技術(shù)是提高大地測量可靠性的重要保證。大地測量技術(shù)的精度和可靠性是保證測量結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵所在。需要采取多種措施來控制測量誤差,合理設(shè)計(jì)觀測方案,并通過數(shù)據(jù)處理技術(shù)來評估和提高數(shù)據(jù)的可靠性。未來發(fā)展趨勢衛(wèi)星技術(shù)衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的不斷進(jìn)步將提高大地測量的精度和效率。無人機(jī)和衛(wèi)星遙感將為地形測量帶來新革命。自動(dòng)化大地測量工具將趨向智能化和自主化,減輕工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。自動(dòng)化將提高測量的精準(zhǔn)度和工作效率。云計(jì)算云計(jì)算技術(shù)將大大提升數(shù)據(jù)處理和分析的能力,為地理