武汉大学测绘学院大地测量学课件第四章

数字地形测量学
Digital Topography
武汉大学测绘学院
第一章 绪 论
1.1 测量学发展历史 1.2 测量学定义及研究内容 1.3 测绘学的应用范围及实例 1.4 教学目的和要求
数字地形测量学
1.1 测量学发展历史
数字地形测量学
1.1 测量学发展历史

测量学的产生


生产、生活的需要以及建筑、农田、水利建设等 公元前二十七世纪 埃及大金字塔 二千多年前 夏商时代 夏禹治水 秦代 李冰父子 都江堰水利枢纽工程 军事、交通运输的需要 万里长城 指南针 ……
研究内容：图根控制网的建立和地形图的测绘
表示形式：数字、文字、图
数字地形测量学
1.2 测量学定义及研究内容
3、摄影测量学(Photogrammetry)
摄影测量学是研究摄影影像与被摄物体之间的内在几 何和物理关系，进行分析、处理和解译，以确定被摄物体 的形状、大小和空间位置，并判定其性质的一门学科。 利用摄影像片来测定物体的形状、大小和空间位置。 可分为航空摄影测量学、地面摄影测量学、水下摄影测量 学、航天摄影测量学等分支学科。
2、光学测绘方法（经纬仪） 3、光、电测绘方法（全站仪） 4、光、机、电测绘方法（测量机器人） 5、光、机、电、传感器（三维激光扫描仪）
数字地形测量学
1.1 测量学发展历史
水准仪
DISTO
TPS
GPS 矢量望远镜 GIS 软件 激光跟踪
航空相机
CYRAX
数字地形测量学
1.2 测量学定义及研究内容
数字地形测量学
1.1 测量学发展历史
早在春秋战国时期，已经制成了利用磁石的指南仪器
“司南”，它是沿用几千年的指南针与罗盘的雏型。 大约是公元前 2200 年，夏禹治水时，使用了“左准绳， 右规矩”的测量工具和方法。 长沙马王堆 3 号汉墓出土了西汉时期的《地形图》和 《驻军图》》。 俄国时代的《甘石星表》、东汉张衡研制的天球仪与 侯风地动仪、魏晋时期刘徽的《海岛算经》、西晋裴秀的 《制图六体》、唐李吉甫的《元和群县图志》等等一系列 成就都在我国测绘史上增添了光辉的篇章。

【要点】： 大地测量控制网的等级、分类、观测技术（GPS,全
站仪，水准仪）,技术方案设计。重点是：卫星定 位控制网、高程控制网、似大地水准面精化
全球定位系统测量规范 GB/T 18314-2009
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全球定位系统测量规范 GB/T 18314-2009
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a2(bD)2
全球定位系统测量规范 GB/T 18314-2009
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大地测量系统： ● 坐标系统 ● 高程系统 ● 重力参考系统

坐标系统与参考框架
大地测量参考框架： ● 坐标参考框架 ● 高程参考框架 ●重力参考框架
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坐标系统与参考框架
2. 1 坐标系统与坐标参考框架 1 坐标系统 1）参心坐标系统 定义： ● 原点：位于参考椭球体中心 ● Z 轴：椭球的旋转轴，与地球的自转轴平行 ● X 轴：指向大地子午面与赤道面的交点 ● Y 轴：与X和Z轴正交，构成右手坐标系。
标以及施工坐标）； 2）熟练掌握1954年北京坐标系、1980西安坐标系、
CGCS2000坐标系的相关内容； 3）熟练掌握不同坐标系之间转换的实现方法（空间 三维坐标转换、二维平面坐标转换）。
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前言
【大地测量考试基本要求关键点】
1 大地测量控制网技术设计 2 选点、埋石 3 实施方案，外业观测 4 数据处理 5 似大地水准面精化 6 坐标系及其转换
2000国家GPS网共有28个连续运行参考站，2500多个 GPS网点组成，将数据统一归算到ITRF97(2000.0)， 是我国新一代的地心坐标参考框架.
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坐标系统与参考框架
① 参考框架和历元的统一 ● 2000网的参考框架ITRF97 ● 参考历元为 2000.0
② 参考椭球4个基本常数

激光雷达地形测量
利用激光雷达技术获取高 精度地形数据，常用于数 字高程模型（DEM）的建 立。
激光雷达遥感
通过激光雷达技术获取地 表信息，用于地质、环境 监测等领域。
其他大地测量技术与方法
重力测量
利用重力加速度的差异来测定地球重力场参数，常用于地球 物理研究。
惯性导航
利用惯性传感器来测定运动物体的姿态、位置和速度，常用 于海洋和航空导航。
大地测量学的应用领域
• 总结词：大地测量学的应用领域非常广泛，包括地理信息系统、资源调 查、城市规划、灾害监测等。
• 详细描述：大地测量学在地理信息系统中的应用主要是提供高精度、高分辨率的地理信息数据，用于地图制作、土地规 划、环境监测等领域。在资源调查方面，大地测量学可以通过对地球的重力场和磁场进行测量，探测地下矿产资源，并 对海洋资源进行调查和监测。此外，大地测量学在城市规划中也有广泛应用，例如通过卫星遥感技术对城市环境进行监 测和评估，以及利用GPS技术对城市交通进行管理和优化。最后，大地测量学在灾害监测方面也发挥了重要作用，例如 通过大地测量技术对地震、火山、滑坡等自然灾害进行监测和预警。
大地测量在地理信息系统中的应用领域
基础地理信息获取
大地测量提供高精度的地 理坐标和地形数据，是GIS 获取基础地理信息的重要 手段。
地图制作与更新
大地测量数据可用于制作 高精度地图，并定期更新 以确保地图的准确性和现 势性。
空间分析与应用
大地测量数据与其他空间 数据结合，可进行空间分 析、规划、决策等应用。
大地测量在地理信
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息系统中的应用
地理信息系统概述
地理信息系统定义
地理信息系统（GIS）是一种用于采集、存储、处理、分析和显示 地理数据的计算机系统。

图4-25 水准尺
作为转点用的尺垫（或称尺台， 如图4-26a所示）系用生铁铸成， 一般为三角形，中央有一突起的圆 顶，以便放置水准尺，下有三尖脚 可以插入土中。尺垫应重而坚固， 方能稳定。在土质松软地区，尺垫 不易放稳，可用尺桩（或称尺钉， 如图4-26b）作为转点。尺桩长约 30cm，粗约2—3cm，使用时打入 土中，比尺垫稳固，但每次需用力 打入，用后又需拔出。
图4-8 水准管
2、圆水准器
圆水准器是将一圆柱形的玻璃盒装 嵌在金属框内，如图4-12所示。与水 准管一样，盒内装有酒精或乙醚，玻璃 ' L' L1 盒顶面内壁被磨成圆球面，中央刻有一 个小圆圈，它的圆心O是圆水准器的零 点，通过零点和球心的连线（O点的法 线） ，称为圆水准轴。 当气泡居中时，圆水准轴就处于铅 垂位置。灵敏度较低，用于粗略整平仪 器，可使水准仪的纵轴大致处于铅垂位 置，便于用微倾螺旋使水准管的气泡精 确居中。
图4-26 尺垫与尺桩
一、二等水准测量使用尺长更稳定的因瓦水准尺，这 种水准尺的分划是漆在因瓦合金带上，因瓦合金带则以一 定的拉力引张在木质尺身的沟槽中。这样因瓦合金带的长 度不会受木质尺身伸缩变形的影响。
七、水准仪的使用
使用水准仪的基本操作包括安置水准仪、粗平、瞄准、精 平和读数等步骤。 1、安置水准仪 在测站打开三脚架，按观测者身高调节三脚架腿的高度。 张开三脚架且使架头大致水平。然后从仪器箱中取出水准仪， 安放在三脚架头上，一手握住仪器，一手立即将三脚架中心连 接螺旋旋入仪器基座的中心螺孔中，适度旋紧，使仪器固定在 三脚架头上，防止仪器摔下来。 将脚架的两条腿取适当位置安置好，然后一手握住第三条 腿并前后或左右移动，一手扶住脚架顶部，眼睛注视圆水准器 气泡的移动，使之不要偏离中心太远，如果地面比较松软则将 三角架的三个脚尖踩实，使仪器稳定。