航道測(cè)量學(xué)3 航道控制測(cè)量

1、海洋定位測(cè)量？海洋定位測(cè)量？海洋定位測(cè)量：海海洋定位測(cè)量：海洋測(cè)量的一個(gè)重要分支洋測(cè)量的一個(gè)重要分支; ;無(wú)論測(cè)量某一幾何無(wú)論測(cè)量某一幾何量或物理量，如水深、量或物理量，如水深、重力、磁力等，都必須重力、磁力等，都必須固定在某一種坐標(biāo)系統(tǒng)固定在某一種坐標(biāo)系統(tǒng)相應(yīng)的網(wǎng)格中相應(yīng)的網(wǎng)格中; ;海洋測(cè)量工作：海上定位，水深測(cè)量，潮位觀測(cè)水上定位與陸上定位對(duì)比水上定位與陸上定位對(duì)比待測(cè)船位是運(yùn)動(dòng)的，實(shí)時(shí)的；水上定位的坐標(biāo)基準(zhǔn)在陸地；水上定位與陸上定位對(duì)比水上定位與陸上定位對(duì)比動(dòng)態(tài)定位：與陸地測(cè)量相比較與陸地測(cè)量相比較, ,海洋測(cè)量具有明顯的動(dòng)態(tài)效海洋測(cè)量具有明顯的動(dòng)態(tài)效應(yīng)應(yīng), ,這種動(dòng)態(tài)特性要求海洋測(cè)量

2、必須具有實(shí)時(shí)性這種動(dòng)態(tài)特性要求海洋測(cè)量必須具有實(shí)時(shí)性, ,即對(duì)同一空間結(jié)構(gòu)網(wǎng)的即對(duì)同一空間結(jié)構(gòu)網(wǎng)的各個(gè)觀測(cè)量各個(gè)觀測(cè)量( (例如測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)、深度和重力參量等例如測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)、深度和重力參量等) )必須實(shí)現(xiàn)同時(shí)測(cè)定必須實(shí)現(xiàn)同時(shí)測(cè)定, ,但同但同一觀測(cè)量無(wú)法進(jìn)行重復(fù)觀測(cè)一觀測(cè)量無(wú)法進(jìn)行重復(fù)觀測(cè), ,這說(shuō)明海洋測(cè)量缺乏必要的成果質(zhì)量檢核這說(shuō)明海洋測(cè)量缺乏必要的成果質(zhì)量檢核手段。手段。不可重復(fù)：不可能象陸地測(cè)量那樣多次重復(fù)測(cè)量。不可能象陸地測(cè)量那樣多次重復(fù)測(cè)量。精度相對(duì)陸地低：在四等控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展為?？卦谒牡瓤刂凭W(wǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展為?？匾?、二級(jí)。一、二級(jí)。定位手段有所不同：由于海水阻隔的原因由于海水阻隔的原

3、因, ,海洋測(cè)量海洋測(cè)量不僅受大氣的影響不僅受大氣的影響, ,而且受海水運(yùn)動(dòng)和海水物理性質(zhì)的影響。因此而且受海水運(yùn)動(dòng)和海水物理性質(zhì)的影響。因此, ,海洋海洋測(cè)量具有比陸地測(cè)量更多的噪聲干擾源。測(cè)量具有比陸地測(cè)量更多的噪聲干擾源。一、基準(zhǔn)的傳遞和保存？v海洋控制測(cè)量海洋控制測(cè)量是海洋測(cè)量的基礎(chǔ)，指海洋是海洋測(cè)量的基礎(chǔ)，指海洋范圍內(nèi)（海岸、島嶼、海面、海底）建立大地控范圍內(nèi)（海岸、島嶼、海面、海底）建立大地控制網(wǎng)所進(jìn)行的測(cè)量工作。制網(wǎng)所進(jìn)行的測(cè)量工作。為海底地形測(cè)量提供控制基礎(chǔ)；為海底地形測(cè)量提供控制基礎(chǔ)；為海上或水下工程作業(yè)高精度定位提供控制基準(zhǔn)；為海上或水下工程作業(yè)高精度定位提供控制基準(zhǔn)；對(duì)大

4、地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、地殼升降運(yùn)動(dòng)、地震、火山活動(dòng)進(jìn)行對(duì)大地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、地殼升降運(yùn)動(dòng)、地震、火山活動(dòng)進(jìn)行有意義的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；有意義的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；為研究地球的形狀和大小提供更多和更豐富的科學(xué)依據(jù)。為研究地球的形狀和大小提供更多和更豐富的科學(xué)依據(jù)。海洋控制測(cè)量的方法海洋控制測(cè)量的方法v海岸控制測(cè)量海岸控制測(cè)量v海岸、島礁上進(jìn)行控制測(cè)量海岸、島礁上進(jìn)行控制測(cè)量v海底控制測(cè)量海底控制測(cè)量海控點(diǎn)在國(guó)家一至四等控制點(diǎn)的基礎(chǔ)上加密控制點(diǎn)，其布設(shè)觀測(cè)和計(jì)算方法和陸地上一樣；為海上、海底工程提供控制基礎(chǔ)。與陸地上有所區(qū)別?？攸c(diǎn)海控點(diǎn)限差項(xiàng)目?？匾缓？囟y(cè)圖點(diǎn)測(cè)角中誤差51010相對(duì)相鄰起算點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差0.30.6電磁波測(cè)距邊

5、長(zhǎng)相對(duì)中誤差1/500001/250001/25000交會(huì)點(diǎn)位移1：5000比例尺0.51：10000比例尺1.01：25000比例尺2.0中文名稱：中誤差 英文名稱：root mean square error;RMSE：中誤差是衡量觀測(cè)精度的一種數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)，亦稱“標(biāo)準(zhǔn)差”或“均方根差”。在相同觀測(cè)條件下的一組真誤差平方中數(shù)的平方根。單位換算：圖上用厘米，實(shí)地用千米，厘米換千米，去五個(gè)零；千米換厘米，在千的基礎(chǔ)上再加兩個(gè)零。 人們看到一張張反映地球表面形態(tài)和面貌的地形圖是相當(dāng)復(fù)雜的不論是地形起伏變化的山區(qū)，還是河流湖塘水網(wǎng)密集的水鄉(xiāng)平原，圖上各種各樣的地貌和地物符號(hào)都準(zhǔn)確地反映了地面的實(shí)際情況

6、它們是怎樣測(cè)繪出來(lái)的呢？ 這首先要明確確定地形圖上的每個(gè)點(diǎn)位需要的三個(gè)基本要素：方位、距離和高程同時(shí)這三個(gè)基本要素還必須有起始方向、坐標(biāo)原點(diǎn)和高程零點(diǎn)作依據(jù) 用一張固定在圖板上的白紙測(cè)繪地形圖時(shí)，一開(kāi)始先要對(duì)圖板定向，這可根據(jù)事先測(cè)量的大地控制點(diǎn)作為起始方向來(lái)定向；在簡(jiǎn)易測(cè)圖中，也可用指北針來(lái)定向圖板定向后，就要確定測(cè)圖點(diǎn)測(cè)圖點(diǎn)在圖紙上的位置，對(duì)于納入國(guó)家統(tǒng)一的基本地形圖的測(cè)繪，是有統(tǒng)一規(guī)范的坐標(biāo)展點(diǎn)要求的；但對(duì)于小面積局部地區(qū)測(cè)繪，可假設(shè)獨(dú)立的平面直角坐標(biāo)系原點(diǎn)，即可著手按測(cè)方位和距離兩要素的方式，測(cè)定地面上其它任何點(diǎn)的平面坐標(biāo)位置至于點(diǎn)的高程，由于國(guó)家高程系統(tǒng)已在全國(guó)各地布設(shè)了很多統(tǒng)一高程

7、基準(zhǔn)的水準(zhǔn)點(diǎn)可供利用，一般均可用水準(zhǔn)測(cè)量方法連測(cè)到測(cè)圖區(qū)，因此在測(cè)圖時(shí)采用視距三角高程測(cè)量的方法就可同時(shí)測(cè)定出任何一點(diǎn)的點(diǎn)位和高程 我們知道，地面上任何地貌和地物的描繪都可用其變換點(diǎn)所組成的線條反映出來(lái)地貌可用等高線反映出其高低和形態(tài)變化；地物如房屋、道路、河流等均可用其變換特征點(diǎn)所構(gòu)成的線條表示出來(lái)；有不少特殊的地貌和地物還有專(zhuān)門(mén)的圖例符號(hào)來(lái)表示因此，測(cè)繪地形圖的工作實(shí)際上就是測(cè)定并表示地面上所有地貌和地物的特征點(diǎn)當(dāng)然，不同比例尺的地形圖，也還有個(gè)對(duì)特征點(diǎn)的取舍和繁簡(jiǎn)綜合問(wèn)題 隨著測(cè)繪科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，現(xiàn)代地形圖的大量艱巨的測(cè)繪工作也已由傳統(tǒng)的野外白紙測(cè)圖轉(zhuǎn)向室內(nèi)的航空攝影測(cè)繪和航天遙感

8、測(cè)繪，并已逐漸邁向全數(shù)字化、自動(dòng)化測(cè)圖。海岸島礁控制測(cè)量？海岸島礁控制測(cè)量？南海最南端距離大陸2000公里，如何進(jìn)行海島與陸地的聯(lián)測(cè)？海底控制測(cè)量？海底控制測(cè)量？二、定位的分類(lèi)二、定位的分類(lèi)1 1、絕對(duì)定位、絕對(duì)定位國(guó)家領(lǐng)海和產(chǎn)權(quán)界限的劃分國(guó)家領(lǐng)海和產(chǎn)權(quán)界限的劃分2 2、相對(duì)定位、相對(duì)定位尋找石油井口，打撈沉船，跟蹤尋找石油井口，打撈沉船，跟蹤定位精度的要求定位精度的要求v領(lǐng)海和產(chǎn)權(quán)界限領(lǐng)海和產(chǎn)權(quán)界限要求達(dá)到5 5米米，特殊情況下（例如界限上有貴重金屬）可能要求達(dá)到1 1米米或者更高。v海底管道海底管道的深度通常可達(dá)到130米，距岸可達(dá)到160公里，所要求的定位精度是1818米米；v石油工業(yè)為

9、了避免由于井噴引起的復(fù)雜問(wèn)題，要求以3535米米的實(shí)時(shí)精度知道每一油井的位置油井的位置。v在礦產(chǎn)資源勘探礦產(chǎn)資源勘探中，定位精度視礦體范圍。為了確定范圍小于100km的礦體的位置，所需的定位精度是5050米米；v海道測(cè)量海道測(cè)量的定位精度視測(cè)量比例尺和展繪精度而定。若測(cè)量比例尺是1:10000，展繪精度取做0.5mm，則所需的定位精度是5 5米米；三、海洋定位方法及現(xiàn)狀三、海洋定位方法及現(xiàn)狀普通測(cè)量學(xué)的方法；傳統(tǒng)大地測(cè)量的方法；無(wú)線電定位；衛(wèi)星定位；水聲定位；組合定位；曾采用過(guò)傳統(tǒng)大地測(cè)量的方法，無(wú)線電定位的方法和電磁波測(cè)距的方法，近岸甚至采用普通測(cè)量學(xué)的方法；目前和將來(lái)的主要手段：無(wú)線電定位

10、、衛(wèi)星定位，水聲定位和光學(xué)定位也有重要的作用；廣泛應(yīng)用的是高精度中短程無(wú)線電定位系統(tǒng)；衛(wèi)星定位是熱點(diǎn)；聲學(xué)定位同時(shí)可以解決水深測(cè)量，也是重要的發(fā)展方向；第一節(jié)坐標(biāo)系第一節(jié)坐標(biāo)系大地水準(zhǔn)面海洋陸地地球表面不同的坐標(biāo)系不同的坐標(biāo)系地圖投影地圖投影海圖：平面海圖海圖：平面海圖全國(guó)以黃河為主，并將南北大運(yùn)河與黃河并列繪出。詳細(xì)表示了自然地理要素及河防工程，居民地按不同的行政等級(jí)配以相應(yīng)的符號(hào)表示，名勝古跡以象形符號(hào)表示。河流以雙線內(nèi)輔水波紋法表示。此圖是我國(guó)現(xiàn)存最大的一幅古代治黃工程圖。發(fā)明現(xiàn)代航海圖的人墨卡托墨卡托(荷蘭地圖學(xué)家)Gerardus Mercator 15121594于于1538年繪制

11、了第一張世界地圖（左圖），年繪制了第一張世界地圖（左圖），這是從北極的角度俯視繪制而成。這是從北極的角度俯視繪制而成。海圖：海圖：墨卡托投影墨卡托投影怎樣將球面上的一部分繪制在平面上，從而使航海者可以用直線來(lái)表示航線呢?設(shè)想一個(gè)與地軸方向一致的圓柱切設(shè)想一個(gè)與地軸方向一致的圓柱切于或割于地球，按于或割于地球，按等角條件等角條件將經(jīng)緯將經(jīng)緯網(wǎng)投影到圓柱面上，將圓柱面展為網(wǎng)投影到圓柱面上，將圓柱面展為平面后，得平面經(jīng)緯線網(wǎng)。投影后平面后，得平面經(jīng)緯線網(wǎng)。投影后經(jīng)線是一組豎直的等距離平行直線，經(jīng)線是一組豎直的等距離平行直線，緯線是垂直于經(jīng)線的一組平行直線。緯線是垂直于經(jīng)線的一組平行直線。各相鄰緯線間

12、隔由赤道向兩極增大。各相鄰緯線間隔由赤道向兩極增大。一點(diǎn)上任何方向的長(zhǎng)度比均相等，一點(diǎn)上任何方向的長(zhǎng)度比均相等，即沒(méi)有角度變形，而面積變形顯著，即沒(méi)有角度變形，而面積變形顯著，隨遠(yuǎn)離標(biāo)準(zhǔn)緯線而增大。隨遠(yuǎn)離標(biāo)準(zhǔn)緯線而增大。 墨卡托投影墨卡托投影什么是墨卡托投影？什么是墨卡托投影？墨卡托(Mercator)投影，又名“等角正軸圓柱投影”，荷蘭地圖學(xué)家墨卡托（Mercator）在1569年擬定，假設(shè)地球被圍在一個(gè)中空的圓柱里，其赤道與圓柱相接觸，然后再假想地球中心有一盞燈，把球面上的圖形投影到圓柱體上，再把圓柱體展開(kāi)，這就是一幅標(biāo)準(zhǔn)緯線為零度（即赤道）的“墨卡托投影”繪制出的世界地圖。從球到平面，有

13、個(gè)轉(zhuǎn)換公式，這里就不再羅列。墨卡托制作的中國(guó)地圖墨卡托制作的中國(guó)地圖墨卡托-洪都拉斯地圖集的中國(guó)部分（1606年，地圖上對(duì)中國(guó)的概念還很模糊）一、海圖投影的要求一、海圖投影的要求v投影前后有正確的角度關(guān)系；v恒向線 (在地球表面與子午線相交所呈角度相同) 表現(xiàn)為一條直線；v大圓弧表現(xiàn)為一條直線；恒向線恒向線如果船舶始終按恒定的航向航行時(shí)，船舶航行的理想軌跡，叫做恒向線或等角航線(rhumb line)。在地球表面上，恒向線一般表現(xiàn)為一條為所有子午線相交成恒定角度的、具有雙重曲率的球面螺旋線，它趨向地極，但不能到達(dá)地極。恒向線與每一條經(jīng)線相交多次。當(dāng)恒向線每繞地球一周，則它都必然與該子午線相交一

14、次。并且交點(diǎn)的緯度將愈來(lái)愈高，最后接近地極，但不能到達(dá)地極。墨卡托投影墨卡托投影等角航線在平面圖上表現(xiàn)為直線，循該直線的方向船可以方便的到達(dá)目的地；心射投影心射投影 航海上常用的心射投影的投影平面是與地球面相切的平面，因此，在航海上心射投影又稱為日晷投影。因?yàn)檫@種投影圖上任意直線都是大圓弧，所以航海上常用它來(lái)設(shè)計(jì)大圓航線，大圓海圖就是采用心射投影原理繪制的。某些大比例尺港灣圖及極區(qū)海圖也可采用心射投影。 地球面上兩點(diǎn)間最短距離是通過(guò)兩點(diǎn)間大圓的劣弧。在航?；蚝娇罩?，運(yùn)用此特性而走最短距離的航線叫大圓航線。大圓航線距離最短，但導(dǎo)航較困難。因此實(shí)用中通常大圓航線距離最短，但導(dǎo)航較困難。因此實(shí)用中通

15、常采用長(zhǎng)距離靠近大圓航線，而短距離走采用長(zhǎng)距離靠近大圓航線，而短距離走等角航線等角航線的作的作法。法。 二、墨卡托投影二、墨卡托投影定義是一種等角的圓柱形地圖投影法。圓柱體的主軸與橢球的短軸重合，置于正軸位置的圓面與橢球面相交的截線就是橢球面上的平行圈稱之為基準(zhǔn)緯度圈。1、特點(diǎn)、特點(diǎn)v經(jīng)線是平行的直線，其間隔相等；v緯線是平行的直線，緯線間隔自赤道開(kāi)始，隨緯度的增加向兩極逐漸伸長(zhǎng)，至極地為無(wú)窮大。因此稱漸長(zhǎng)圖法；v經(jīng)緯線成正交；v投影平面上同一點(diǎn)的兩方向線（大地線或大圓?。┑那芯€的夾角與實(shí)地一致。當(dāng)比例尺較大時(shí)，方向線近似于直線；所以小塊面積的形狀較相似，但沿經(jīng)線向南、向北方向延伸的較大面積的形狀與實(shí)地相比變形較為顯著；v等角航線在投影平面上是一條直線，而大地線或大圓弧在投影面上是一條凹向極地的曲線；大地線（geodesic）是指地球橢球面上連接