《地形測量》課件

《地形測量》課程簡介本課程將深入介紹地形測量的基礎(chǔ)知識(shí)、技術(shù)和應(yīng)用。涵蓋各種測量方法、儀器設(shè)備、數(shù)據(jù)處理和分析等內(nèi)容。測量學(xué)的定義和作用測量學(xué)是研究地球形狀、大小及其重力場的學(xué)科，是地球科學(xué)的重要組成部分。測量學(xué)是研究地面點(diǎn)位的確定、地球表面的形狀、大小及其重力場的學(xué)科。測量學(xué)在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)、科學(xué)研究、資源開發(fā)和環(huán)境保護(hù)等方面發(fā)揮著重要作用。地形測量的概念和特點(diǎn)地面形態(tài)描述地形測量通過測量地面點(diǎn)的位置和高程，獲取地表形態(tài)數(shù)據(jù)。繪制地形圖，用于各種工程建設(shè)和科學(xué)研究?？臻g信息獲取地形測量利用各種測量儀器，獲取地面點(diǎn)的三維坐標(biāo)，為城市規(guī)劃、資源管理提供準(zhǔn)確的空間信息。技術(shù)手段多樣傳統(tǒng)測量技術(shù)和現(xiàn)代測量技術(shù)相結(jié)合，利用GNSS、激光掃描等先進(jìn)手段，提高測量的精度和效率。數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用測量數(shù)據(jù)經(jīng)過處理分析，用于建立數(shù)字地形模型，進(jìn)行地質(zhì)分析、災(zāi)害評(píng)估等，服務(wù)社會(huì)發(fā)展。地形測量的分類平面控制測量建立平面控制網(wǎng)，為其他測量提供坐標(biāo)基準(zhǔn)。包括三角測量、導(dǎo)線測量、GPS測量等。高程控制測量建立高程控制網(wǎng)，提供高程基準(zhǔn)。包括水準(zhǔn)測量、三角高程測量等。地形測量獲取地表形態(tài)特征，繪制地形圖。包括測繪、數(shù)字化地形測量等。工程測量為工程建設(shè)提供測量數(shù)據(jù)和技術(shù)服務(wù)。包括建筑工程測量、道路工程測量等。測量儀器的種類和原理11.測量儀器種類地形測量中常用的儀器包括：全站儀、水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、GPS接收機(jī)等。22.全站儀原理全站儀是一種集光學(xué)、電子、計(jì)算機(jī)于一體的精密測量儀器，可同時(shí)測定距離、角度和高程。33.水準(zhǔn)儀原理水準(zhǔn)儀利用水準(zhǔn)管的水平視線原理，測定兩點(diǎn)之間的高差。44.經(jīng)緯儀原理經(jīng)緯儀利用望遠(yuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)和刻度盤的讀數(shù)，測定水平角和垂直角。測量工具的使用和保養(yǎng)1熟悉功能了解每種工具的功能和用途，以便正確使用。2操作規(guī)范按照操作手冊或指導(dǎo)進(jìn)行操作，避免錯(cuò)誤使用。3定期清潔保持工具清潔干燥，避免灰塵和污垢。4妥善保管存放于干燥通風(fēng)處，避免陽光直射和潮濕。正確使用和保養(yǎng)測量工具，可以提高測量精度，延長工具使用壽命。平面測量的基本方法距離測量使用卷尺、鋼尺或經(jīng)緯儀等工具測量兩點(diǎn)之間的水平距離，是平面測量中最基本的方法。角度測量利用經(jīng)緯儀等儀器測量兩條直線間的夾角，可確定目標(biāo)點(diǎn)在平面坐標(biāo)系中的位置。坐標(biāo)測量通過測量點(diǎn)與已知控制點(diǎn)的距離和方位角，確定點(diǎn)在平面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，常用方法包括直角坐標(biāo)法、極坐標(biāo)法等。面積測量根據(jù)已知點(diǎn)坐標(biāo)或測量邊長，計(jì)算平面圖形的面積，常用方法包括割補(bǔ)法、坐標(biāo)法、方格網(wǎng)法等。水準(zhǔn)測量的基本原理高差測量水準(zhǔn)測量主要用于測量兩點(diǎn)之間的高差。高差是指兩點(diǎn)之間的高程差，是高程測量中重要的基本要素。水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀是一種精密的光學(xué)儀器，它利用水平視線來確定兩點(diǎn)之間的高差。水準(zhǔn)儀通過調(diào)節(jié)水平視線，使之與兩點(diǎn)的高程相一致，從而測量出兩點(diǎn)之間的高差。水準(zhǔn)尺水準(zhǔn)尺是一種用于標(biāo)定高程的尺子。水準(zhǔn)尺上有刻度，水準(zhǔn)儀通過水平視線觀察水準(zhǔn)尺上的刻度，可以讀取水準(zhǔn)尺的讀數(shù)，從而確定水準(zhǔn)尺的高程。視距測量在水準(zhǔn)測量中，還可以利用視距測量來測量兩點(diǎn)之間的距離。視距測量通過水準(zhǔn)儀的望遠(yuǎn)鏡，觀察水準(zhǔn)尺上的刻度，可以計(jì)算出兩點(diǎn)之間的距離。水準(zhǔn)測量的步驟和注意事項(xiàng)1準(zhǔn)備工作儀器校準(zhǔn)、場地選擇2觀測過程前后視讀數(shù)、記錄數(shù)據(jù)3數(shù)據(jù)處理計(jì)算高差、成果整理4誤差分析分析誤差來源、提高精度水準(zhǔn)測量步驟包括準(zhǔn)備工作、觀測過程、數(shù)據(jù)處理和誤差分析。準(zhǔn)備工作包括儀器校準(zhǔn)、場地選擇等。觀測過程中需要進(jìn)行前后視讀數(shù)、記錄數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理包括計(jì)算高差、成果整理等。誤差分析需要分析誤差來源，并采取措施提高測量精度。角度測量的基本方法經(jīng)緯儀測量經(jīng)緯儀是一種精密測量儀器，用于測量水平角和垂直角。它是地形測量中必不可少的工具之一。羅盤測量羅盤是一種簡單的角度測量工具，它利用磁針的指向來確定方向。它主要用于快速測量角度和方位。全站儀測量全站儀是一種綜合測量儀器，它集成了經(jīng)緯儀、測距儀和數(shù)據(jù)處理功能。它可以快速準(zhǔn)確地測量距離、角度和坐標(biāo)。角度測量的步驟和計(jì)算1選擇合適的儀器根據(jù)測量的精度要求選擇相應(yīng)的儀器，如經(jīng)緯儀、全站儀等。2設(shè)置儀器和目標(biāo)將儀器安置在測站上，并對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)，確保儀器穩(wěn)定和目標(biāo)清晰可見。3進(jìn)行觀測和記錄根據(jù)測量方法進(jìn)行角度觀測，并記錄觀測數(shù)據(jù)，包括角度值、觀測時(shí)間等信息。4進(jìn)行角度計(jì)算根據(jù)觀測數(shù)據(jù)計(jì)算角度值，并進(jìn)行角度改正，最終得到準(zhǔn)確的角度值。坡度測量的原理和應(yīng)用11.坡度定義坡度是指斜坡的傾斜程度，用坡度角或坡度比表示。22.測量方法坡度測量主要采用水準(zhǔn)測量或經(jīng)緯儀測量，結(jié)合距離測量計(jì)算坡度。33.坡度應(yīng)用坡度測量廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)、土地規(guī)劃、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域。44.坡度計(jì)算坡度比等于高程差與水平距離的比值，坡度角可以通過反正切函數(shù)計(jì)算。體積測量的方法和計(jì)算斷面法將需要計(jì)算體積的物體劃分成若干個(gè)橫斷面，測量每個(gè)斷面的面積，然后根據(jù)斷面面積和斷面之間的距離計(jì)算體積。方格網(wǎng)法在需要計(jì)算體積的物體上建立方格網(wǎng)，測量每個(gè)方格網(wǎng)格點(diǎn)的坐標(biāo)和高程，然后根據(jù)格點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算體積。體積公式法根據(jù)物體的形狀和尺寸，直接使用體積公式計(jì)算體積，例如棱柱體、圓柱體、球體等的體積公式。GPS測量的基本原理衛(wèi)星定位GPS接收機(jī)接收來自多個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)，并通過這些信號(hào)計(jì)算接收機(jī)的位置和時(shí)間。距離測量通過測量接收機(jī)與衛(wèi)星之間的距離，可以計(jì)算出接收機(jī)的位置。時(shí)間同步接收機(jī)需要與衛(wèi)星時(shí)間同步才能準(zhǔn)確地測量距離。三維定位通過至少四顆衛(wèi)星的信號(hào)，可以確定接收機(jī)的三維坐標(biāo)。GPS測量的優(yōu)勢和局限性優(yōu)勢GPS測量覆蓋范圍廣，不受地形限制。測量精度高，可滿足多種工程需求。操作簡便快捷，節(jié)省人力物力。局限性信號(hào)容易受到遮擋，影響測量精度。儀器價(jià)格昂貴，需要專業(yè)人員操作。數(shù)據(jù)處理需要專業(yè)軟件，有一定的技術(shù)門檻。地形圖的制作流程1數(shù)據(jù)采集使用測量儀器采集地形數(shù)據(jù)。2數(shù)據(jù)處理對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和計(jì)算。3制圖根據(jù)數(shù)據(jù)繪制地形圖。4校對(duì)檢查地形圖的準(zhǔn)確性和完整性。地形圖的制作流程包含數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、制圖和校對(duì)等步驟。數(shù)據(jù)采集階段需要使用測量儀器獲取地形數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理階段則需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和計(jì)算，制圖階段需要根據(jù)數(shù)據(jù)繪制地形圖，最后進(jìn)行校對(duì)檢查地形圖的準(zhǔn)確性和完整性。地形圖的常見符號(hào)和圖例1點(diǎn)狀符號(hào)表示點(diǎn)狀地物，例如建筑物、井、橋梁等。2線狀符號(hào)表示線狀地物，例如道路、河流、邊界等。3面狀符號(hào)表示面狀地物，例如水域、森林、草地等。4特殊符號(hào)表示特殊地物，例如高程點(diǎn)、斷面線、坡度等。地形圖的應(yīng)用領(lǐng)域城市規(guī)劃和建設(shè)地形圖是城市規(guī)劃的重要基礎(chǔ)，為城市設(shè)計(jì)和建設(shè)提供準(zhǔn)確的地形信息。道路和橋梁建設(shè)地形圖能反映地勢變化，幫助工程師選擇最佳路線，確定橋梁的橋墩位置。管道和線路鋪設(shè)地形圖可以提供地形起伏、土壤類型和地下管線信息，為管道和線路鋪設(shè)提供參考。環(huán)境監(jiān)測和保護(hù)地形圖用于監(jiān)測地質(zhì)變化，識(shí)別潛在的自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，并為環(huán)境保護(hù)提供參考。測量數(shù)據(jù)的處理方法數(shù)據(jù)預(yù)處理數(shù)據(jù)預(yù)處理是將原始測量數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、篩選和校正的過程，包括清除錯(cuò)誤數(shù)據(jù)、剔除異常值、進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等操作。數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析是利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提取有價(jià)值的信息，如計(jì)算平均值、方差、誤差等。數(shù)據(jù)建模數(shù)據(jù)建模是根據(jù)測量數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模型，用于模擬和預(yù)測地形的特征，如創(chuàng)建等高線、地形表面等。數(shù)據(jù)可視化數(shù)據(jù)可視化是將測量數(shù)據(jù)以圖形、圖表等形式進(jìn)行展示，使之更直觀、易于理解。測量數(shù)據(jù)的分析和建模統(tǒng)計(jì)分析測量數(shù)據(jù)可以用統(tǒng)計(jì)方法分析，找出數(shù)據(jù)分布、趨勢和規(guī)律。地形建模利用測量數(shù)據(jù)構(gòu)建地形模型，可以直觀地展示地形地貌，進(jìn)行可視化分析。可視化展示通過圖表、圖形等形式展示測量結(jié)果，更直觀地理解數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)行分析。測量結(jié)果的精度評(píng)估測量結(jié)果的精度評(píng)估是地形測量工作中不可或缺的一部分。通過對(duì)測量誤差的分析和評(píng)估，可以確定測量結(jié)果的可靠性和可信度，為后續(xù)的工程設(shè)計(jì)和施工提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。1%誤差測量誤差通常以百分比表示。0.1mm精度精度可以表示為測量結(jié)果的誤差限，例如，±0.1毫米。10等級(jí)測量結(jié)果的精度等級(jí)通常分為若干級(jí)別，例如，一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)等。3因素影響測量結(jié)果精度的因素很多，包括儀器誤差、操作誤差、環(huán)境因素等。測量誤差的來源和控制儀器誤差儀器制造、安裝和使用過程中產(chǎn)生的誤差，如儀器本身精度不足、零點(diǎn)偏差、部件磨損等。觀測誤差觀測人員的疏忽、經(jīng)驗(yàn)不足、環(huán)境因素（如溫度、氣壓、風(fēng)力）等導(dǎo)致的誤差。計(jì)算誤差數(shù)據(jù)處理、計(jì)算方法選擇和計(jì)算過程中出現(xiàn)的誤差，如舍入誤差、公式誤差、計(jì)算錯(cuò)誤等。環(huán)境誤差溫度變化、大氣折射、重力場變化等外部環(huán)境因素造成的誤差。數(shù)字化測量技術(shù)的應(yīng)用無人機(jī)測繪無人機(jī)能夠快速獲取高精度三維模型和正射影像，提高測量效率。激光掃描激光掃描儀可以快速獲取大量三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，構(gòu)建高精度三維模型。地形測量的安全操作11.安全意識(shí)地形測量工作具有較高的風(fēng)險(xiǎn)，需時(shí)刻保持安全意識(shí)，避免意外事故發(fā)生。22.個(gè)人防護(hù)佩戴安全帽、反光背心、安全鞋等防護(hù)用品，保護(hù)人身安全。33.環(huán)境安全了解測量區(qū)域的環(huán)境情況，避免進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域，如陡坡、懸崖、水域等。44.儀器安全正確使用和維護(hù)測量儀器，確保儀器精度和安全。測量儀器的校準(zhǔn)和維護(hù)定期校準(zhǔn)確保測量儀器的精度和準(zhǔn)確性，定期進(jìn)行校準(zhǔn)，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。維護(hù)保養(yǎng)清潔儀器、更換磨損部件、潤滑活動(dòng)部件，定期保養(yǎng)，延長儀器使用壽命。記錄維護(hù)建立維護(hù)記錄，記錄儀器校準(zhǔn)日期、維護(hù)內(nèi)容、維護(hù)人員，方便追蹤和管理。安全操作遵守儀器操作規(guī)范，防止儀器損壞，確保人身安全。測量成果的制圖和展示1數(shù)據(jù)整理測量數(shù)據(jù)校正、篩選、轉(zhuǎn)換。2制圖軟件使用專業(yè)軟件創(chuàng)建地形圖。3圖層設(shè)計(jì)合理安排圖層和符號(hào)。4圖例說明添加圖例、比例尺、坐標(biāo)系。5成果展示數(shù)字地圖、紙質(zhì)地圖、三維模型。測量成果的制圖是將測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可視化的地圖，方便理解和應(yīng)用。地形圖的制作流程包括數(shù)據(jù)整理、制圖軟件、圖層設(shè)計(jì)、圖例說明等步驟。最終成果可以以數(shù)字地圖、紙質(zhì)地圖、三維模型等形式展示。測量數(shù)據(jù)的信息管理數(shù)據(jù)整理和歸檔數(shù)據(jù)整理包括格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)清洗和數(shù)據(jù)驗(yàn)證。歸檔是為了確保數(shù)據(jù)安全和方便后續(xù)訪問。數(shù)據(jù)備份和安全定期備份數(shù)據(jù)可以防止數(shù)據(jù)丟失。安全措施包括訪問控制和數(shù)據(jù)加密。數(shù)據(jù)共享和協(xié)作數(shù)據(jù)共享可以提高工作效率，協(xié)作平臺(tái)可以方便團(tuán)隊(duì)成員之間的數(shù)據(jù)交流。數(shù)據(jù)分析和可視化數(shù)據(jù)分析可以幫助發(fā)現(xiàn)規(guī)律和趨勢，可視化工具可以更好地展示數(shù)據(jù)結(jié)果。地形測量的發(fā)展趨勢無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用無人機(jī)測量技術(shù)提供更高效、更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)采集方式，推動(dòng)地形測量走向自動(dòng)化和智能化。衛(wèi)星遙感技術(shù)的應(yīng)用衛(wèi)星遙感技術(shù)提供更廣闊的覆蓋范圍和更精細(xì)的空間分辨率，能夠快速獲取地形數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模地形測量的快速完成。三維建模技術(shù)三維建模技術(shù)可以將測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為更直觀、更豐富的三維地形模型，為