現(xiàn)代測量儀器與技術(shù)

第五章現(xiàn)代測量儀器與技術(shù)§5.33S技術(shù)與4D產(chǎn)品簡介§5.1全站儀測量原理及使用§5.2GPS定位原理及應(yīng)用內(nèi)容簡介：精選課件§5.1全站儀測量原理及使用一、何謂全站儀

是指能完成一個測站上的全部測量工作的測量儀器。二、全站儀的組成電子經(jīng)緯儀光電測距儀微型計算機精選課件三、全站儀的開展opticaltheodolite—electronictheodoliteSteeltape———EDM精選課件半站儀圖片精選課件四、常見品牌全站儀簡介：徠卡TPS700系列卓越中文全站儀拓普康GTS332W全站儀索佳10系列全站儀精選課件尼康DTM801系列全站儀賓得全站儀PTSV2南方NTS202205全站儀精選課件五、全站儀構(gòu)造簡介：精選課件六、全站儀的功能特點自動化、數(shù)字化程度高，控制面板具有人機對話功能。全站測量，功能全面，測量快效率高。自動進行氣象和地球曲率改正以及軸系誤差改正，精度高、穩(wěn)定可靠。電子記錄、自動存儲。有的全站儀能自動跟蹤目標(biāo)。能夠與計算機進行數(shù)據(jù)通訊。內(nèi)置常用固化軟件，或根據(jù)需要自編程序。精選課件七、全站儀的常用功能1.根本功能角度測量距離測量高差測量坐標(biāo)測量2.專用功能點位放樣對邊測量懸高測量前方交會面積測量…………精選課件八、全站儀的使用操作1.測前準(zhǔn)備工作檢查、充電、安裝電池〔內(nèi)部電池、外部電池〕設(shè)置儀器有關(guān)參數(shù)：如棱鏡常數(shù)、氣象改正、數(shù)據(jù)單位等設(shè)計測量作業(yè)模式2.測站操作要點〔坐標(biāo)測量為例〕安置儀器，進行對中和整平瞄準(zhǔn)后視方向輸入坐標(biāo)方位角，或后視點坐標(biāo)〔N，E〕輸入儀器高、棱鏡高輸入測站三維坐標(biāo)〔N0、E0、H0〕選擇測距模式〔標(biāo)準(zhǔn)、精密、快速、跟蹤測距〕測量〔瞄準(zhǔn)測點、測距〕精選課件九、全站儀三維坐標(biāo)測量原理OABβN式中：S—OB的斜距；τ—豎直角；i、l—儀器高、棱鏡高。NB=NO+ScosτcosαEB=EO+ScosτsinαHB=HO+Ssinτ+i－lSlhOBτiOB精選課件十、內(nèi)置軟件測量范例1.極坐標(biāo)法放樣

系根據(jù)水平角和水平距離來放樣點的平面位置的一種方法。該方法具有操作簡單、方便、靈活以及受地形變化限制小、不受圖形條件約束，特別適用于全站儀的應(yīng)用。A（XA，YA）B（XB，YB）P（XP，YP）αAPαABNSAP精選課件放樣方法：精選課件2.懸高測量

為了得到不能放置棱鏡的目標(biāo)點高度，只須將棱鏡架設(shè)于目標(biāo)點所在鉛垂線上的任一點，進行懸高測量。精選課件α2α1hh3（棱鏡高）h2h1S原理：h=h2－h(huán)1＋h3

=Scosα1tgα2－Ssinα1＋h3精選課件3.對邊測量測量兩個目標(biāo)點之間水平距離和高差的一種方法。baOSABhABAB原理：β精選課件對邊測量的兩種作業(yè)模式1、MOD-1〔A-B，A-C〕：測量A-B，A-C，A-D……2、MOD-2〔A-B，B-C〕：測量A-B，B-C，C-D……精選課件`23.5637.8935.4336.3837.67測量儀器的開展也象奧運精神一樣走向：精度更高、速度更快、功能更強。α原理：c2=a2+b2-2abcosα更高更快更強奧林匹克運動精選課件§5.2GPS定位原理及應(yīng)用一、GPS的概念及歷史開展全球定位系統(tǒng)GPS〔GlobalPositioningSystem〕,是利用衛(wèi)星發(fā)射的無線電信號,向全球用戶提供連續(xù)、實時、高精度的三維導(dǎo)航、定位以及測速和授時效勞的系統(tǒng)。美國從1973年開始籌建全球定位系統(tǒng)，經(jīng)歷20年，耗資300億美元，于1994年投入使用。是繼阿波羅登月方案和航天飛機方案之后的第三項龐大空間方案。精選課件GPS的出現(xiàn)對古老的測繪科學(xué)帶來了革命性的變革，并在眾多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，極大地推動了現(xiàn)代測繪科學(xué)技術(shù)的開展。

世界各國建設(shè)的衛(wèi)星定位系統(tǒng)：美國建立的“GPS〞；俄羅斯建立的“GLONASS〞；歐盟正在實施的“伽利略〞方案；中國正在建立的“北斗〞導(dǎo)航系統(tǒng)〔COMPASS〕。精選課件二、GPS的優(yōu)點全球覆蓋、全天候作業(yè)；測站之間不需要通視；定位精度高；觀測速度快；自動化程度高；經(jīng)濟效益顯著。精選課件三、GPS的組成

GPS定位系統(tǒng)由空間衛(wèi)星局部、地面監(jiān)控局部和用戶設(shè)備局部三局部組成。精選課件1.空間星座局部

衛(wèi)星布設(shè)方案：由24棵衛(wèi)星〔21棵工作衛(wèi)星和3棵備用衛(wèi)星〕組成；6個不同的軌道面，55°軌道傾角，每個軌道分布著4棵衛(wèi)星；20210km軌道高度；衛(wèi)星運行周期為11h58min。GPS衛(wèi)星圖片這樣的布網(wǎng)方案將保證地球上任何地點、任何時間都能同時觀測到最少4棵衛(wèi)星，最多達(dá)11棵衛(wèi)星。精選課件精選課件

GPS衛(wèi)星信號

衛(wèi)星信號結(jié)構(gòu)：每顆衛(wèi)星都發(fā)射一系列無線電信號〔基準(zhǔn)頻率?〕兩種載波〔L1和L2〕兩種碼信號〔C/A碼和P碼〕一組導(dǎo)航電文〔信息碼，D碼〕基準(zhǔn)頻率10.23MHZ

L11575.42MHZC/A碼

1.023MHZP?碼10.23MHZL21227.60MHZ

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12050比特/S衛(wèi)星信息電文（D碼）精選課件衛(wèi)星導(dǎo)航電文：是用戶用來導(dǎo)航和定位的數(shù)據(jù)根底，它包含該衛(wèi)星的星歷、工作作態(tài)、時鐘改正、電離層時延改正、對流層時延改正、以及由C/A碼捕獲P碼的信息，以二進制碼形式發(fā)送，故導(dǎo)航電文又叫數(shù)據(jù)碼，或稱之為D碼。GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號是將導(dǎo)航電文D〔t〕經(jīng)過兩級調(diào)制后的信號。第一級是將D〔t〕調(diào)制為C/A碼和P碼；然后將它們的組合碼再分別調(diào)制到兩個載波L1和L2上。精選課件2.地面監(jiān)控局部一個主控站：科羅拉多?斯必靈司(Coloradosprings)三個注入站：阿松森(

Ascencion)

迭哥?伽西亞(DiegoGarcia)

卡瓦加蘭(kwajalein)五個監(jiān)測站=1個主控站+3個注入站+夏威夷(Hawaii)55HawaiiAscencionDiegoGarciakwajaleinColoradosprings精選課件3.用戶接收局部

GPS接收機的分類：手持型車載型單頻型雙頻型導(dǎo)航型測地型接收機

GPS接收機的組成：

天線：天線單元和前置放大器。

主機：變頻器、信號通道、微處理器、存儲器和顯示器。

電源：內(nèi)接電源和外接電源。精選課件圖片：導(dǎo)航型GPS機手持型GPS機車載型GPS機精選課件圖片：測地型GPS接收機單頻機雙頻機精選課件四、GPS坐標(biāo)系統(tǒng)1.WGS-84坐標(biāo)系〔WorldGeodeticSystem〕

GPS所采用的坐標(biāo)系統(tǒng)，GPS所發(fā)布的星歷參數(shù)就是基于此坐標(biāo)系統(tǒng)的。WGS-84坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點位于地球的質(zhì)心，Z軸指向BIH1984.0定義的協(xié)議地球極方向，X軸指向BIH1984.0的起始子午面和赤道的交點，Y軸與X軸和Z軸構(gòu)成右手系。精選課件2.GPS坐標(biāo)轉(zhuǎn)換在實際測量工作中，往往需要將GPS測量成果WGS-84坐標(biāo)換算到用戶所采用的區(qū)域性坐標(biāo)系統(tǒng)。

基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換模型：

基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換參數(shù)：3個平移參數(shù)〔ΔX0、ΔY0、ΔZ0〕；3個旋轉(zhuǎn)參數(shù)〔ωX、ωY、ωZ〕；1個尺度因子M。必須至少在三個參心坐標(biāo)點上進行GPS測量，獲得WGS-84坐標(biāo)，再由上式平差解出7個基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換參數(shù)。精選課件五、GPS定位原理1.絕對定位原理

用一臺接收機將捕獲到的衛(wèi)星信號加以解算，以直接求得接收機天線WGS-84坐標(biāo)的一種定位方法。GPS絕對定位，實質(zhì)上是空間距離的前方交會，在一個測站點，原那么上只需三個獨立的距離觀測值，以3棵衛(wèi)星為球心，相應(yīng)距離為半徑的球面交點，即為測站位置。精選課件式中：xi、yi、zi——第i棵衛(wèi)星坐標(biāo)；X、Y、Z——待測點坐標(biāo)；ρi——偽距，ρi=C?t；C——光速，3×108m/s；δρI——電離層延遲改正；δρt——對流層延遲改正；δit——衛(wèi)星鐘差改正；δtan——接收機鐘差改正。精選課件2.相對定位原理GPS相對定位，也叫差分GPS定位，是目前GPS定位精度最高的一種方法。相對定位是用兩臺或多臺用戶接收機安置在一條或多條基線的端點上，同步觀測GPS衛(wèi)星信號，解算基線向量〔ΔX、ΔY、ΔZ〕。T1T2精選課件在兩個或多個觀測站同步觀測相同衛(wèi)星的情況下，衛(wèi)星的軌道誤差、衛(wèi)星鐘差、接收機鐘差以及電離層和對流層的折射誤差等，對觀測量的影響具有一定的相關(guān)性，所以利用這些觀測量的不同線性組合，進行相對定位，可有效消除或減弱上述誤差的影響，從而大大提高相對定位的精度。相對定位靜態(tài)相對定位動態(tài)相對定位精選課件圖形：相對定位模式靜態(tài)相對定位模式流動站動態(tài)相對定位模式基準(zhǔn)站精選課件3.GPS實時動態(tài)定位〔RTK〕

RTK(real-timekinematic)工作原理精選課件精選課件精選課件

RTK用途：工程放樣、地形測圖、各種控制測量，外業(yè)效率高。

精度：可到達(dá)〔10~20mm+1ppm〕。RTK特點：常規(guī)GPS測量，不管是靜態(tài)還是動態(tài)測量都需要事后進行解算才能獲得厘米級的精度；而RTK是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法，它采用的是載波相位動態(tài)實時差分技術(shù)，是GPS應(yīng)用開展的重大里程碑。

作業(yè)范圍：目前一般為10km左右。精選課件GPS定位原理小結(jié)

絕對定位和相對定位；

靜態(tài)定位和動態(tài)定位；

偽距測量法定位和載波相位測量法定位；

數(shù)據(jù)實時處理和測后處理。精選課件一、3S技術(shù)簡介GPS〔GlobalPositioningSystem〕全球定位系統(tǒng)是美國從本世紀(jì)70年代開始研制，歷時20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進行全方位實時三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。經(jīng)近10年我國測繪等部門的使用說明，GPS以全天候、高精度、自動化、高效益等顯著特點，贏得廣闊測繪工作者的信賴，并成功地應(yīng)用于大地測量、工程測量、航空攝影測量、運載工具導(dǎo)航和管制、地殼運動監(jiān)測、工程變形監(jiān)測、資源勘察、地球動力學(xué)等多種學(xué)科，從而給測繪領(lǐng)域帶來一場深刻的技術(shù)革命?！?.33S技術(shù)與4D產(chǎn)品簡介精選課件RS(RemoteSystem)即遙感系統(tǒng)，其主要應(yīng)用于衛(wèi)星遙感和航空攝影方面。衛(wèi)星遙感應(yīng)用包括土地分類、環(huán)境監(jiān)測、災(zāi)害評估、態(tài)勢圖等；航空攝影應(yīng)用主要是制作各類真彩色或偽彩色的正射影像圖及基于影像圖根底上的各類專題圖。

在1998年黑龍江省松花江、嫩江抗洪期間，利用同期的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，采用RS技術(shù)進行水情分析和災(zāi)害評估。精選課件數(shù)字高程模型〔DigitalElevationModel，縮寫DEM〕是在某一投影平面〔如高斯投影平面〕上規(guī)那么格網(wǎng)點的平面坐標(biāo)〔X，Y〕及高程〔Z〕的數(shù)據(jù)集。DEM的格網(wǎng)間隔應(yīng)與其高程精度相適配，并形成有規(guī)那么的格網(wǎng)系列。根據(jù)不同的高程精度，可分為不同類型。為完整反映地表形態(tài)，還可增加離散高程點數(shù)據(jù)。二、4D產(chǎn)品簡介數(shù)字線劃地圖〔DigitalLineGraphic，縮寫DLG〕是現(xiàn)有地形圖要素的矢量數(shù)據(jù)集，保存各要素間的空間關(guān)系和相關(guān)的屬性信息，全面地描述地表目標(biāo)。精選課件數(shù)字柵格地圖〔DigitalRasterGraphic，縮寫DRG〕是現(xiàn)有紙質(zhì)地形圖經(jīng)計算機處理后得到的柵格數(shù)據(jù)文件。每一幅地形圖在掃描數(shù)字化后，經(jīng)幾何糾正，并進行內(nèi)容更新和數(shù)據(jù)壓縮處理，彩色地形圖還應(yīng)經(jīng)色彩校正，使每幅圖像的色彩根本一致。數(shù)字柵格地圖在內(nèi)容上、幾何精度和色彩上與國家根本比例尺地形圖保持一致。數(shù)字正射影像圖〔DigitalOrthophotoMap