测量坐标、高斯投影、全站仪(附图)
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全站仪横断面测量步骤:1、选取两个点,一个作为测站点,另一个作为后视点,并明确标注位置。
2、取出全站仪,将仪器架于测站点,并进行调平。
全站仪调平要先架好仪器,粗平,激光对点找测站点,之后调动支架使仪器上水准气泡居中并保证激光对准测站点,然后对管水准气泡进行微调,最后打开电子气泡看是否居中。
3、(1)建站、已知点建站(2)新建测站输入点名,x坐标y坐标和高程、输入仪高、镜高。
(3)新建后视点输入点名,x坐标y坐标和高程。
4、把棱镜放在后视点上,水准气泡居中后,点全站仪上的设置(照准后视),显示设置成功后进行点测量。
5、采集、点测量、输入点名、照准棱镜后点测存。
然后依次对点进行测量,测存。
全站仪放样步骤:1、选取两个点,一个作为测站点,另一个作为后视点,并明确标注位置。
2、取出全站仪,将仪器架于测站点,并进行调平。
全站仪调平要先架好仪器,粗平,激光对点找测站点,之后调动支架使仪器上水准气泡居中并保证激光对准测站点,然后对管水准气泡进行微调,最后打开电子气泡看是否居中。
3、放样、点放样、调用已测量出已知点,根据右转左转指示dms,调节细准焦螺旋直至照准,dms’为0,方可进行测量,一次测量完成后查看远、左右偏距再对棱镜进行调整位置,直至为0完全照准,然后对放好的点进行标记,并进行下一个点的操作,依次类推。
GPS测量步骤:架好基站1、工程、新建工程、工程名称(设好)、坐标参数预设、确定。
2、配置、坐标系统设置、beijing54(根据图纸要求选择坐标系)、投影方式(高斯投影)、中央子午线(117,淄博地区一般为118)、ok。
3、测量、点测量、竖杆(设计院给的已知点测量)。
4、坐标参数转换:输入原图纸dx1-dx4导线点,输入GPS测得的ds1-ds4,进行转换。
5、校点。
6、图形导出。
7、进行实地测量放中桩,边桩。
从全站仪导出数据到电脑cass:1、打开全站仪:项目、导出数据。
2、从导出的Excel表中选取自己测得的点(自己所需要的点)。
一、三北关系真子午线北方向是沿地面某点真子午线的切线方向(通常用天文大地测量或陀螺经纬仪直接测定);坐标纵线北方向是高斯投影时投影带的中央子午线的方向,也是高斯平面直角坐标系的坐标纵轴线方向。
也叫图北、方格北,是指在某张地图上纵向方格线指示的"上"方。
也就是所谓的上北下南。
(可以根据测量仪器测出的坐标数据确定)磁子午线北方向是磁针在地面某点自由静止后磁针所指的方向(罗盘指向)。
磁偏角,是磁子午线与真子午线间的夹角,通常以δ表示,并规定以真子午线北方向为准,磁子午线位于以东时称为东偏、其角值为正,位于以西时称西偏、其角值为负(大同磁偏角4度,偏西,06年测的,20年内可以用);磁坐偏角,是磁子午线与坐标纵线问的夹角,常以δm表示,并规定以坐标纵线北方向为准,磁子午线位于以东时称东偏、其角值为正,位于以西时称西偏、其角值为负;坐标纵线偏角,参见“子午线收敛角”。
二、地形图的应用三、参考椭球体与高斯投影(坐标和高程表述地表形态的参数)1)参考椭球体的表面是一个可以用数学公式表达的规则曲面,它是测量计算和投影制图的基准面。
建立大地原点,就是为了确定中国基础测绘的统一坐标系,作为一切定位、定向等基础地理信息数据的基础。
测量是研究地球表面的科学,人们都知道地球大体是一个椭圆形,但它的表面(包括大地水准面)很不规则,不便进行测量计算。
而测量成果需借助一个与地球形状大小相似的、表面光滑的参考椭球面向外推算,原点的建立,就是解决了参考椭球的定位、定向问题,即在中国领土范围内,使地球大地水准面与参考椭球体面基本吻合,并在这一点将二者关系固定下来,从而使全国的测量有一个统一的、标准的、切合中国实际的计算投影面。
2)高斯投影:高斯投影前后所有角度保持不变,故高斯投影亦称为等角投影或正形投影。
在投影后的高斯平面上,中央子午线投影为直线与赤道垂直且长度保持不变,其余子午线的投影为对称于中央子午线的弧线,而且距中央子午线越远长度变形越大。
常用的几种地图投影常用的几种地图投影转自#从世界范围看,各国大中比例尺地形图所使用的投影很不统一,据不完全统计有十几种之多,最常用的有横轴等角椭圆柱投影等。
中华人民共和国成立后,我国大中比例尺地形图一律规定采用以克拉索夫斯基椭球体元素计算的高斯-克吕格投影。
我国新编1:100万地形图,采用的则是边纬与中纬变形绝对值相等的正轴等角圆锥投影。
一、高斯-克吕格投影高斯-克吕格投影是一种等角横切椭圆柱投影,见图6-1所示。
我国现行的大于1:50万地形图都采用高斯-克吕格投影。
其中大于1:1万及更大比例尺地形图采用按经差3o分带,1: 2.5万~1:50万比例尺的地形图采用经差6o分带。
图6-1 高斯-克吕格投影示意图高斯-克吕格投影,欧美一些国家称之为横轴等角墨卡托投影。
美国及其它一些国家地形图使用的UTM投影(Universal Transverse Mercatol Projection,即通用横轴墨卡托投影),亦属横轴等角椭圆柱投影的系列。
UTM投影与高斯-克吕格投影的区别在于,该投影是横轴等角割椭圆柱投影。
UTM投影,在投影带内有两条长度比等于1的标准经线,而中央经线的长度比为0.9996。
因而使投影带内变形差异更小,其最大长度变形不超过0.04%。
坐标网的规定:坐标网是地图上地理坐标网(经纬网)和直角坐标网(方里网)的总称。
编绘地图时,坐标网是绘制地图图形的控制网。
使用地图时可以根据它确定地面点的位置和进行各种量算。
一般的地图只绘经纬网,在高斯-克吕格投影的地图上,为了迅速而准确地确定方向、距离、面积等,还绘有方里网,具体规定为:1.经纬网经纬网是由经线和纬线组成的坐标网。
它标示制图物体在地图上的地理位置,故又称为地理坐标网。
在1:1万~1:10万的地形图上,内图廓即是经纬线。
为了在使用时能够加密成网,在内外图廓间绘有分度带,需要时将对应点连线就构成经纬线网。
在1:20万~1:100万地形图上,图廓本身是经纬线,图面上直接绘出经纬线网,并在内图廓和图内经纬线网格上绘有按规定间隔供加密的分割线。
随着全站仪在工程测量中的普及,使用既可任意置站,又可减少误差来源,同时还无需每次量取仪器高及棱镜高度的棱镜跟踪杆配合全站仪测量高程方法,已愈发受到广大测量人员青睐。
通过已有工程实例证明,无量高全站仪三角高程测量法可使测量精度进一步提高、施测速度更快,特别适合于复杂环境下工程的应用。
1 无量高全站仪三角高程测量法1.1 测点高程H测高法(1)公式推导图1为传统三角高程测量示意。
设HB为B点高程,已知;H A为A点高程,未知;现通过全站仪测定其他待测点的标高图1中,D为A、B两点间的水平距离,即高斯投影平面上两点的距离;i为测站点的仪器高。
图1 传统三角高程测量示意H A=H B-D tanα-i+t式中:D tanα即V值可用仪器直接测出,i、t均未知,但因仪器置好后,i 值将随之不变,同时选取棱镜跟踪杆作为反射棱镜,棱镜高度值t也将不变。
故待测点的高程为:HA+i-t=H B-D tanα=H0。
H A+i-t在任意测站上固定不变,且可以计算出其测站点高程H0。
故有H求= H0+D'tanα'+i-t。
式中:H求为待测点高程;D'为测站点到待测点的水平距离;α'为测站点到待测点的观测垂直角。
当i=0、t=0时,H求= H0+D'tanα'。
(2)操作过程1)选择与已知高程点通视的位置将仪器任意置点。
2)测出V值,计算出H0。
3)重新设定仪器测站点高程为H0,且设置仪器高及棱镜高为0。
4)照准待测点,测出其高程。
1.2 借高三维Z坐标测高法(1)公式推导借高三维Z坐标值测高法测量如图2所示,B=BM为后视点B的高程代号。
假设B点的高程H;已知,C点的高程HC未知,A点为任意置站点,通过全站仪测定C点的高程HC。
图2 借高三维Z坐标值测高法测量示意由Z坐标测量原理可知:Z B=Z A+D tanα+i-t式中:D tanα即V值可以用仪器直接测出,测出V值后将仪器中仪高值i改设为(t-D tanα)值、将测站点ZA坐标设置为基准点高点H B。
【干货】地球体、水准面、测量坐标系、地图投影等知识详解,超全面!GIS中非常重要又比较难以理解的坐标系统,内容可分为三大部分解析分享:(1)地球体的相关知识及主要名词解释(2)地球坐标系知识(3)地图投影知识。
1、地球体1.1 地球球体地球真实不是一个正球体,而是一个极半径略短、赤道半径略长,北极略突出、南极略扁平,近于梨形的椭球体。
1.2 地球的物理表面水准面:当海洋静止时,自由水面与该面上各点的重力方向(铅垂线)成正交,这个面则叫做水准面。
大地水准面:在众多水准面中,有一个与静止的平均海水面相重合,并遐想其穿过大陆、岛屿形成一个闭合曲面,这就是大地水准面。
换一种说话,大地水准面是一个起伏不平的重力等位面即地球物理表面,它所包围的形体称之为大地体。
2.1 大地水准面的意义(1)地球形体的一级逼近对地球形状的很好近似,其面上高出与面下缺少的相当。
(2)起伏波动在制图学中可忽略对大地测量和地球物理学有研究价值,但在制图业务中,均把地球当作正球体。
(3)海拔高程的起算面可使用仪器测得海拔高程—某点到大地水准面的垂直高度,也叫绝对高程,简称高程。
关注并星标《测绘之家》微信公众号,可获取更多测量技术干货!在局部地区,无法知道绝对高程时,假定一个水准面作为高程起算面,地面点到该假定水准面的垂直距离称为相对高程。
HA , HB代表绝对高程,H’A,H’B为相对高程。
1.3 地球的数学表面在测量和制图中就用旋转椭球体来代替地球体,这个旋转椭球体通常称为地球椭球体,简称椭球体。
椭球体是一个规则的数学表面,所以被视为地球体的数学表面,也是地球形体的二级逼近,用于测量计算的基准面。
决定地球椭球体形状和大小的参数:举个坐标系的例子来说,WGS84的参数为:A=6378137m,b=6356752.3m,f=(a-b)/a对地球形状a,b,f测定后,还必须确定大地水准面与椭球体面的相对关系。
即确定与局部地区大地水准面符合最好的一个地球椭球体---参考椭球体,这项工作就是参考椭球体定位。
一、三北关系
真子午线北方向是沿地面某点真子午线的切线方向(通常用天文大地测量或陀螺经纬仪直接测定);
坐标纵线北方向是高斯投影时投影带的中央子午线的方向,也是高斯平面直角坐标系的坐标纵轴线方向。
也叫图北、方格北,是指在某张地图上纵向方格线指示的"上"方。
也就是所谓的上北下南。
(可以根据测量仪器测出的坐标数据确定)磁子午线北方向是磁针在地面某点自由静止后磁针所指的方向(罗盘指向)。
磁偏角,是磁子午线与真子午线间的夹角,通常以δ表示,并规定以真子午线北方向为准,磁子午线位于以东时称为东偏、其角值为正,位于以西时称西偏、其角值为负(大同磁偏角4度,偏西,06年测的,20年内可以用);
磁坐偏角,是磁子午线与坐标纵线问的夹角,常以δm表示,并规定以坐标纵线北方向为准,磁子午线位于以东时称东偏、其角值为正,位于以西时称西偏、其角值为负;
坐标纵线偏角,参见“子午线收敛角”。
二、地形图的应用
三、参考椭球体与高斯投影(坐标和高程表述地表形态的参数)
1)参考椭球体的表面是一个可以用数学公式表达的规则曲面,它是测量计算和投影制图的基准面。
建立大地原点,就是为了确定中国基础测绘的统一坐标系,作为一切定位、定向等基础地理信息数据的基础。
测量是研究地球表面的科学,人们都知道地球大体是一个椭圆形,但它的表面(包括大地水准面)很不规则,不便进行测量计算。
而测量成果需借助一个与地球形状大小相似的、表面光滑的参考椭球面向外推算,原点的建立,就是解决了参考椭球的定位、定向问题,即在中国领土范围内,使地球大地水准面与参考椭球体面基本吻合,并在这一点将二者关系固定下来,从而使全国的测量有一个统一的、标准的、切合中国实际的计算投影面。
2)高斯投影:高斯投影前后所有角度保持不变,故高斯投影亦称为等角投影或正形投影。
在投影后的高斯平面上,中央子午线投影为直线与赤道垂直且长度保持不变,其余子午线的投影为对称于中央子午线的弧线,而且距中央子午线越远长度变形越大。
为了将长度变形控制在允许的范围之内,一般采用分带投影的方法,以经差6º或3º来限定投影带的宽度,简称6º带或3º带。
高斯坐标。
赤道为横轴向东为正,向西为负,两轴的交点为坐标原点,就组成了高斯平面直角坐标系如图1-5所示。
为了避免横坐标出现负值通常将每带的坐标原点向西移500km,这样无论横坐标的自然值是正还是负,加上500km后均能保证每点的横坐标为正值。
为了表明地面点位于哪一个投影带内,在横坐标前加上投影带号。
3)空间直角坐标系:原点O与地球质心重合,Z轴指向地球北极,X轴格林尼治子午面与地球赤道的交点E,Y轴与垂直与XOZ平面构成右手坐标系。
GPS卫星定位在地心空间直角坐标系(WGS84)中表示地面点
的空间位置。
自2008年7月1日起,中国全面启用2000国家大地坐
标系。
2000国家大地坐标系是全球地心坐标系在我国的具体体现,其原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心。
4)高程系统:1985年国家高程基准。
我国取青岛附近黄海平均海水面为大地水准面;
人为而定,相对稳定(我国1956年取前6年的平均潮位作为大地水准面;1985年取1953年 1979年共26年观测的平均潮位作为大地水准面);水准原点建在青岛市内,作为我国的国家高程基准。
1956年高程基准的高程为72.289米,1985年高程基准的高程为72.260米。
四、全站仪的使用
1)、测点
全站仪定向
1、其中一点设站,架全站仪,另一点放棱镜;
2、点击数据采集,输入测站点(就是放仪器点)的坐标和仪器高,点击下一步;
3、输入定向点(就是不架仪器的一点)坐标,棱镜高。
4、仪器瞄准棱镜,点击测量,看一下显示的坐标和输入点的坐标差别大不大,不大的话定向完成。
差别太大重复2、3步骤。
测图
1、确定棱镜高,根据地形调节。
2、将棱镜高输入仪器,将棱镜树在待求点,点击测量,保存坐标。
3、继续测量,点击同前。
4、测图完成后,导出数据,用cass作图,就好了。
注意事项
1、注意棱镜高和一起输入的棱镜高一致;
2、仪器断电需要重新定向;
3、对于看不到的点设置转站最多两站。
2)放样方法:
根据已知的两个坐标点给全站仪定向,然后输入要放的点的坐标,全站仪会显示角度和距离,你转动全站仪,使显示角度接近零,然后拿着棱镜沿镜头指向走显示的距离,用全站仪瞄镜子,点测量,看显示的角度和距离误差,不断调整。
距离误差1-2mm,角度差+-(1-2)秒。