《測繪基礎知識》課件

測繪基礎知識全面介紹測繪的基本概念、歷史與發(fā)展、常用技術和儀器設備，為學習后續(xù)專業(yè)知識打下基礎。ppbypptppt測繪的定義測繪是一門綜合性的技術科學,它研究測量、采集和表達地球表面上各種自然和人工特征信息的方法和技術。測繪涉及多個領域,包括地球測量、攝影測量、遙感、地理信息系統(tǒng)等。它為人類提供了精確的地理信息和空間數(shù)據(jù),在各種工程、規(guī)劃和管理中都發(fā)揮著重要作用。測繪的分類按測量對象分類根據(jù)測量對象的不同,可分為地形測量、水文測量、工程測量、地質(zhì)測量等類型。按測量方法分類可分為地面測量法、航空攝影測量法、衛(wèi)星遙感測量法等,采用不同的技術手段進行數(shù)據(jù)采集。按作用領域分類測繪工作廣泛應用于城鄉(xiāng)規(guī)劃、交通建設、資源勘探、環(huán)境監(jiān)測等諸多領域。測繪的歷史發(fā)展古老的起源測繪術的歷史可以追溯到古代文明,人類早期就開始繪制簡單的地圖和測量土地,為社會生活和軍事活動提供支持。中世紀的進步在中世紀,測繪技術不斷發(fā)展,出現(xiàn)了更精確的地圖和測量工具,為航海和土地管理提供支持。科技革命的推動近代以來,測繪學得到飛速發(fā)展,測量工具、制圖技術、計算方法等不斷進步,極大地提高了測繪的精度和效率?，F(xiàn)代測繪技術今天,GPS、遙感、地理信息系統(tǒng)等現(xiàn)代技術廣泛應用于測繪,為工程、城市規(guī)劃、資源管理等各領域提供支持。測繪的基本原理測量的基本流程測繪工作的基本流程包括選點、測量、數(shù)據(jù)處理和制圖等步驟。測繪人員需要掌握各種測量儀器和測量方法,以獲取高精度的空間數(shù)據(jù)。坐標系統(tǒng)和空間定位測繪工作需要運用地理坐標系統(tǒng),將測量數(shù)據(jù)投射到二維或三維的空間坐標上,以描述地物的空間位置和屬性信息。三角測量的基本原理三角測量法是測繪中常用的基本方法之一,利用已知的邊長和角度計算未知點的坐標,并通過連續(xù)的三角網(wǎng)控制整個測區(qū)。測繪的基本方法地面測量利用各種測量儀器,在地面上直接測量距離、角度等數(shù)據(jù),并逐步構建出測繪對象的幾何形態(tài)。這是最傳統(tǒng)的測繪方法,應用廣泛,適用于各種尺度的測繪項目。攝影測量利用航空或者航天攝影技術,拍攝研究對象的照片,通過幾何分析與數(shù)學計算將二維照片轉(zhuǎn)換為三維測繪模型。這種方法效率高,適用于大范圍的區(qū)域測繪。遙感測量利用各種傳感器,如雷達、激光等,從遠距離獲取測繪對象的信息,然后通過處理分析得到測繪結果。這種方法適用于難以接近或環(huán)境復雜的區(qū)域測繪。衛(wèi)星定位利用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(如GPS),計算地面目標的三維坐標位置,從而實現(xiàn)測繪。這種方法精度高、效率快,可廣泛應用于各類測繪項目。測繪的基本儀器測繪工作離不開各種精密的測量儀器。常用的測量儀器包括全站儀、水準儀、GPS接收機、激光測距儀等。這些儀器可以精確地測量角度、距離和高程等參數(shù)，為制作高質(zhì)量的地圖和空間數(shù)據(jù)提供基礎數(shù)據(jù)。測繪儀器的使用需要專業(yè)的操作技能和豐富的工作經(jīng)驗。合理選擇適當?shù)臏y量儀器并熟練操作是測繪工作成功的關鍵。測量單位和坐標系統(tǒng)1豐富多樣的測量單位不同測繪領域使用不同的測量單位,如長度單位有米、英尺、英寸等,面積單位有平方米、英畝等,體積單位有立方米、升等,角度單位有度、分、秒等。2常用的測地坐標系統(tǒng)主要包括地理坐標系統(tǒng)(經(jīng)度、緯度)和高斯-克呂格平面直角坐標系統(tǒng),前者描述物體在地球表面的位置,后者將地球曲面投影到平面上。3國家大地坐標系統(tǒng)我國使用的是中國2000坐標系,它建立在國家大地基準點的基礎之上,具有統(tǒng)一、準確、穩(wěn)定的特點。地形圖的基本要素地形地形圖反映了地表的起伏變化,體現(xiàn)了山川河流、峰谷丘陵等自然地理要素。人文地形圖標注了道路、鐵路、房屋、工廠等人工設施,描述了人類活動對地表的改造。坐標地形圖具有坐標網(wǎng)格系統(tǒng),用于確定位置、測量距離和面積等。地形圖的分類1按比例尺分類地形圖可以根據(jù)比例尺分為大比例尺（1:1000-1:50,000）和小比例尺（1:50,000以上）兩大類。前者用于城市規(guī)劃和工程設計,后者用于區(qū)域綜合分析。2按制圖方式分類地形圖可以是手繪或數(shù)字制圖。前者更注重藝術美感,后者技術含量更高,具有更高精度和圖形編輯能力。3按地形屬性分類地形圖可分為等高線地圖、陰影地圖、坡度地圖等,展現(xiàn)不同地形特征。4按用途分類地形圖可分為交通地圖、旅游地圖、軍事地圖等,滿足不同領域的需求。地形圖的制圖標準制圖基準地形圖的制圖需要遵循國家統(tǒng)一的地圖坐標系統(tǒng)和高程基準,確保地理信息的精確性和一致性。比例尺地形圖的比例尺根據(jù)地區(qū)的復雜程度和用途的不同而有所差異,通常包括大比例尺(1:1000至1:50000)和小比例尺(1:100000至1:1000000)兩種。圖式要素地形圖應包含地形、地物、地名、比例尺、方位、圖幅編號等基本要素,確保地圖內(nèi)容的完整性和可讀性。地形圖的應用領域?qū)Ш胶吐肪€規(guī)劃地形圖為旅行、遠足和探險活動提供了重要的位置參考和路徑指引。它們可以幫助確定最佳的導航路線和行進方向。城市規(guī)劃和管理地形圖可用于規(guī)劃城市發(fā)展、基建設施布局、土地利用等,為城市管理提供重要依據(jù)。自然資源勘探地形圖能夠揭示地形特征,為礦產(chǎn)、林木等自然資源的勘探和開發(fā)提供基礎信息。環(huán)境監(jiān)測和評估地形圖能清晰顯示地貌變化,為環(huán)境保護、災害管理等工作提供重要數(shù)據(jù)支撐。遙感技術的基本原理空間數(shù)據(jù)采集遙感技術利用安裝在航空器或衛(wèi)星上的傳感器,從遠程采集地球表面的各種信息數(shù)據(jù)。這種遠程觀測的方式可以快速、全面地獲取大范圍的地理信息。數(shù)字信息處理采集的遙感數(shù)據(jù)需要經(jīng)過復雜的數(shù)字信號處理和分析,將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有意義的地理信息產(chǎn)品,為各種應用提供支撐。廣泛應用領域遙感技術廣泛應用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)勘探、環(huán)境監(jiān)測、城市規(guī)劃等領域,為人類社會的可持續(xù)發(fā)展提供了強大的信息支撐。遙感技術的發(fā)展歷程11960年代第一顆遙感衛(wèi)星發(fā)射21970年代遙感技術進入高速發(fā)展期31980年代遙感影像分辨率大幅提升41990年代遙感數(shù)據(jù)處理能力大幅增強52000年代遙感技術廣泛應用于各領域遙感技術經(jīng)歷了從最初的實驗探索到高速發(fā)展、廣泛應用的歷程。從1960年代第一顆遙感衛(wèi)星發(fā)射開始,到今天遙感技術已經(jīng)廣泛運用于氣象、農(nóng)林、城規(guī)等諸多領域,為人類社會發(fā)展做出了重要貢獻。隨著新技術的不斷涌現(xiàn),未來遙感技術必將迎來更加廣闊的發(fā)展前景。遙感影像的獲取方式遙感影像可通過各種方式獲取,包括地面、航空和衛(wèi)星三種主要渠道。地面遙感使用手持設備在地表進行測量和成像。航空遙感則利用飛機、直升機等飛行器搭載傳感器進行高空拍攝。而衛(wèi)星遙感則是利用人造地球衛(wèi)星上的傳感器進行廣域、高頻率的遙感影像采集。上述三種方式各有優(yōu)缺點,需要根據(jù)具體的應用場景和需求進行選擇。無論采用何種遙感手段,關鍵是能夠獲取高質(zhì)量、高分辨率的遙感影像數(shù)據(jù),為后續(xù)的遙感分析和應用提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。遙感影像的處理流程1影像獲取通過航空攝影或衛(wèi)星遙感等方式獲取地物影像數(shù)據(jù)。這些原始影像包含了豐富的地理信息。2預處理對獲取的影像進行幾何校正、輻射校正等預處理,以消除影像中的幾何和輻射失真。3分類識別采用各種圖像分類算法,將影像中的地物對象進行識別和分類,獲取所需的地理信息。4提取信息結合地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù),從影像中提取出所需的屬性信息,如土地利用、植被覆蓋等。5結果輸出將處理完成的遙感影像和提取的地理信息輸出,供決策支持和應用服務。遙感技術的應用領域空間探測利用衛(wèi)星遙感技術可以獲取大范圍、高分辨率的地球表面信息,廣泛應用于地質(zhì)勘探、農(nóng)業(yè)監(jiān)測和環(huán)境保護等領域。城市規(guī)劃遙感影像可以提供城市面貌、建筑、交通等詳細信息,為城市規(guī)劃、管理和決策提供重要依據(jù)。災害監(jiān)測通過遙感監(jiān)測,可以及時發(fā)現(xiàn)和分析自然災害,為預防、應對和減災工作提供重要信息支持。地理信息系統(tǒng)的基本概念定義地理信息系統(tǒng)(GIS)是一種綜合性的技術平臺,能夠收集、管理、分析和展示各種地理空間數(shù)據(jù)。它為用戶提供了強大的空間分析和決策支持功能。核心要素GIS由硬件、軟件、數(shù)據(jù)和人員四個主要組成部分組成,通過對地理空間信息的采集、存儲、管理、分析和展示,為用戶提供地理空間信息服務。應用領域GIS廣泛應用于城市規(guī)劃、交通管理、資源勘探、環(huán)境監(jiān)測等眾多領域,為決策者提供了強大的信息支撐。地理信息系統(tǒng)的組成部分硬件地理信息系統(tǒng)的硬件包括計算機、顯示設備、輸入設備（如掃描儀和數(shù)字化儀）和存儲設備。這些硬件組件負責數(shù)據(jù)的采集、存儲和處理。軟件地理信息系統(tǒng)的軟件包括用于空間數(shù)據(jù)管理、分析和可視化的專業(yè)GIS軟件。它們提供強大的地理數(shù)據(jù)處理和建模功能。數(shù)據(jù)地理信息系統(tǒng)需要各種地理空間數(shù)據(jù)，包括地圖、遙感影像、統(tǒng)計數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)是系統(tǒng)分析和決策支持的基礎。人員地理信息系統(tǒng)需要具有相關知識和技能的專業(yè)人員來操作和維護系統(tǒng),包括管理員、分析師和開發(fā)人員等。地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型矢量數(shù)據(jù)模型矢量數(shù)據(jù)模型使用幾何要素如點、線和面來表達地理要素的空間信息和屬性信息。這種數(shù)據(jù)模型適用于精確度要求較高的應用場景。柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型將地理空間劃分為規(guī)則的網(wǎng)格單元，每個單元包含某種屬性值。這種數(shù)據(jù)模型適用于表達連續(xù)性變化的地理要素。混合數(shù)據(jù)模型混合數(shù)據(jù)模型結合了矢量和柵格兩種數(shù)據(jù)類型的優(yōu)勢，既可以精確表達幾何要素，又能反映連續(xù)變化的地理現(xiàn)象。地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方式遙感數(shù)據(jù)采集通過衛(wèi)星、航空器等遠程傳感設備收集地表信息數(shù)據(jù),廣泛應用于各領域?，F(xiàn)場調(diào)查采集人工進行實地勘察測量以獲取地理特征數(shù)據(jù),常用于城鄉(xiāng)規(guī)劃、資源調(diào)查等領域。地圖數(shù)據(jù)采集掃描或數(shù)字化既有紙質(zhì)地圖,轉(zhuǎn)換為電子地理數(shù)據(jù),用于建立地理信息系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理1數(shù)據(jù)采集地理信息系統(tǒng)需要通過各種先進的數(shù)據(jù)采集技術,如全球定位系統(tǒng)(GPS)、遙感影像等,獲取大量的空間位置數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。2數(shù)據(jù)存儲采集的海量地理數(shù)據(jù)需要采用數(shù)據(jù)庫技術進行系統(tǒng)化的存儲管理,確保數(shù)據(jù)的安全性和可靠性。3數(shù)據(jù)更新地理信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)需要定期更新維護,以確保反映最新的地理狀況和動態(tài)變化。4數(shù)據(jù)共享地理信息系統(tǒng)支持數(shù)據(jù)的跨部門、跨系統(tǒng)共享,促進信息資源的有效利用。地理信息系統(tǒng)的分析功能空間數(shù)據(jù)分析地理信息系統(tǒng)提供強大的空間數(shù)據(jù)分析功能,可以對海量的地理數(shù)據(jù)進行復雜的空間模型分析和可視化展示,從而為決策提供有力支撐。網(wǎng)絡分析地理信息系統(tǒng)可以對道路、管線等網(wǎng)絡設施進行高效的分析,如最短路徑規(guī)劃、物流優(yōu)化等,為區(qū)域治理和規(guī)劃提供支持。空間建模地理信息系統(tǒng)具備強大的三維地理空間建模功能,可以對土地利用、適宜性等進行深入分析,為城鄉(xiāng)規(guī)劃和資源管理提供科學依據(jù)。地理信息系統(tǒng)的應用領域城市規(guī)劃與管理地理信息系統(tǒng)可以幫助城市規(guī)劃者分析人口分布、土地利用、基礎設施建設等數(shù)據(jù),以優(yōu)化城市發(fā)展。資源環(huán)境管理地理信息系統(tǒng)能夠監(jiān)測環(huán)境變化,評估資源利用,并為可持續(xù)發(fā)展提供決策支持。交通運輸管理地理信息系統(tǒng)可以分析交通流量、管理公共交通線路,從而改善城市交通狀況。公共服務規(guī)劃地理信息系統(tǒng)可以幫助規(guī)劃醫(yī)院、學校、消防站等公共設施的建設,提高公共服務的效率。測繪技術的未來發(fā)展趨勢1數(shù)字化測繪技術將向數(shù)字化轉(zhuǎn)型2自動化測量和采集數(shù)據(jù)將更加自動化3智能化將廣泛應用人工智能和大數(shù)據(jù)技術4集成化與其他信息技術的融合更加深入測繪技術正朝著數(shù)字化、自動化、智能化和集成化的方向快速發(fā)展。未來將廣泛應用新型傳感器、機器視覺、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術,促進測量、采集、處理、分析、應用各個環(huán)節(jié)的自動化、智能化。測繪技術與地理信息系統(tǒng)、遙感技術等的深度融合,為各行業(yè)提供更加智能、便捷的空間信息服務。測繪技術在社會中的作用探索未知測繪技術為