测绘专题实习

1、课程编号： 课程性质：专业必修测绘专题学习报告学校：测绘学院专业：测绘工程班级：姓名：学号：教师：黄声享二一六年六月在大四的最后一个学期，测绘工程新增设了一门测绘专题课程，而这门课程也与其他课程不同，课程并不拘泥于一个教室，一本书，而是鼓舞大家参加测绘各位专家的讲座，聆听不同学者在不同方面的研究，从而了解自己真正感兴趣的方向，找到自己今后在测绘事业中前进的方向。而我在这门课中认真聆听了六位学者的讲座，有一些自己的体会，也在这次的报告中与大家分享。一、第一场讲座第一场为蔡剑青博士的讲座，课题为“Modern geodetic data processing methods for the est

2、ablishment of reference frame and coordinate transformation（现代大地测量数据分析方法在参考框架建立及坐标转换中的应用）”，他在德国斯图加特大学研究大地测量学，在该次讲座中，蔡老师主要是从两个方面来介绍：1. 大地测量数据分析方法，主要介绍了四种数据处理分析方法：(1) Special linear Gauss-Markov model 高斯墨卡夫模型，模型的基本公式为，同时又可以分为两种情况进行处理。同时介绍了其中的原理，是的最佳线性一致无偏估计（BLUUE），提及到的平方差矩阵公式为，并在最后对这种方法的发展历史进行了介绍，说明了高

3、斯模型的重要性。(2) BLE and Regularizations 最佳线性有偏估计及正则化，而该估计主要应用在GGM model（广义高斯模型）中，是的估计值，而的平方差为，同时也介绍了该平方差的其他三种可能性。之后教授具体介绍,S-homBLE齐次最佳线性估计的原理，并比较不同模型中trMSE，分析方差、残差平方及权重因子的关系，方差随着增加降低，而残差平方则会随增加而增加。同时在最后分别介绍了数理分析和统计分析的有偏估计和无偏估计。(3) Polynomial method 多项式方法，介绍了二项式的多项式模型，得到位置点的三维坐标。(4) Total Least Squares m

4、ethod整体最小二乘方法在数学计算和工程中，整体最小二乘方法能够最小化观测值和设计矩阵中存在的误差。在统计中经常使用的是Errors-In-Variables(EIV) modelling 或orthogonal regression方法，并通过简单的数学直线介绍整体最小二乘的原理，即求得一条能满足各点到该直线距离最短的直线，简单明了。LS模型为，TLS模型为，并介绍了在最小二乘中的数学基础SVD（矩阵奇异值分解），同时详细描述了最小二乘的迭代算法，给出迭代的终止条件。2. 数据处理方法在坐标转换和地球参考框架中的应用。(1) 多项式拟合在坐标转换中的应用(2) 整体最小二乘法（TLS）在坐

5、标转换中的应用(3) A-optimal uniform Tykhonov-Phillips正则化模型在建立地球参考框架中的应用。在进行坐标转换时，以三维坐标为例，通常采用3、4、5、6、7、8、9、10参数模型进行转换，而在二维坐标中只采用3、4、5、6参数模型，比较不同参数模型的转换效果，我们可以得出结论：若当地系统排列点的椭球高已知，应运用七参数赫尔默特转换方法，否则建议使用六参数转换法。在得出结论后，采用德国地区的三组地区数据进行计算，并通过五种精度指标对所得结果进行分析，验证了七参数相对于多项式模型的优越性，其精度更高。同时对比TLS方法转换与TLS转换，发现转换后残差变小，但是转换

6、参数并无明显改变。在建立地球参考框架时，松约束模型是最重要的一个部分，而教授介绍了三种模型:1998的loose constraints with quasi-observsations；2002的augmented loose constraints；2004的weighted loose constraints。通常我们采用的是DGFI方法和A-optimal uniform Tykhonov-Phillips正则化模型，第一种方法中的关键点是找到松约束模型中权的最小值，满足。我听完蔡博士的讲座，收获颇丰，在讲座中介绍了多种大地测量中的方法，并采用的大量的数据进行验证，我们要学习蔡博士这种

7、认真严谨的科学钻研态度，多学习，多探索，能够将自己的科研成果运用到实际工程中去。二、第二场讲座第二场为来自德国地学中心的李星星博士的讲座，题目为“Multi-GNSS Real-time Precise Orbit/Clock/UPD Products and Precise Positioning Service（多系统实时精密轨道/钟差/UPD 产品和精密定位服务）”，他的研究方向为实时GPS服务，多系统GNSS数据网和实时数据流、数据处理。李星星博士所研究的多系统GNSS产品主要是针对Beidou、Galinio、GLONASS、GPS这四个全球定位系统，共74颗卫星，对这些测量数据整体

8、进行P处理，确定精密轨道，进行PPP模糊度固定，解算实时轨道钟差改正数，其结果每3小时更新，而用户每6小时更新。由于不同定位系统所采用的信号频率互不相同，产品中存在系统偏差、频率偏差，采用24小时滑动窗口，每3小时轨道更新。卫星的姿态模型，以IGS为标准，定位精度优于10cm，钟差0.1mm。本次讲座中，博士主要介绍的为四系统定位产品，相对于单系统定位产品，收敛速度变短，定位精度更高，由于卫星数目增加，PDOP值稳定，平均RMS仅1cm左右，同时在模拟遮挡环境时，高度角的不同导致了天空中的卫星形状结构即PDOP数值不稳定，多系统GNSS产品则受影响小，PDOP值稳定。除定位之外，Multi-G

9、NSS在水汽监测系统，地震监测，STD validation with ECMWF均有应用。同时该产品在解算ECMWF对流层 的high-resolution gradient，解算分辨率提高一小时，稳定性和精度提高，跟踪梯度的快速变化，而梯度比水汽更能反映天气变化。传统上GNSS生成高精度斜延迟ZTD产品服务天气模型，而数值天气模型提高分层格网数据，ZTD、ZWD投影函数产品，全球精度12cm。其提供的产品可以改善定位，提升Beidou定位收敛速度。李星星博士还给我们提供了讨论的问题，关于如何不断精化和完善Multi-GNSS产品，多频算法和计算效率的优化、降低给用户数据的时延等展望方向，这

10、也给我们提供了更多以后的科研思考方向。三、第三场讲座第三场讲座是由来自德国海德堡大学的范红超博士主讲的，题目为“基于先验知识的城市空间信息处理方案”。由于城市中不同建筑物、道路等颜色、高度互不相同，其在遥感影像中的波峰波谷也存在多样性，根据这些差异，对点随机拟合，进行影像建筑物的提取。其原理是将现实世界中的物体根据一些先验知识和规则，转换为地理空间的数字世界。其中主要的操作为对采集到的点云进行房顶分割。范博士团队实现了此空间信息处理方案的两大应用：由激光点云重建建筑物表面外观，以及通过探测表面目标估算建筑物高度。接下来的研究思路为探寻居住房，商业用房和小木屋等各种建筑物的关联规则，以及由OSM

11、提取多车道道路等拓展。通过聆听范博士的讲座，我明白了知识规则的有效利用，可以提供大规模城市空间信息采集和管理的精度和效率。但是我们现在所运用的都是简单的规则，许多先验知识需要视实际情况而定，精度随规则有一个先降低又升高的过程，没有一个通用的规则。四、第四场讲座第四场讲座是来自台湾成功大学的江凯伟教授，主要介绍了成功大学的测量及空间资讯学系，并通过播放影片让我们对测量学系大学生的日常学习生活、校园环境及教育设施有了细致而全面的了解，并体会到两岸学系交流沟通的重要性。接下来，江凯伟教授从背景说明、车载系统、空载系统各方面讲述台湾成功大学自制行动测绘系统之演化历程（The Road Map of N

12、CKU Mobile Mapping Technology Evolution）。在传统测量以及相关作业中，时间过长的缺点已不符合科技发展的趋势与成本效益，因此台湾在空间资讯系统的建构上针对这点进行了改进，体现其正确性。除此之外，将摄影测量制图技术与精密复合式定位定向系统结合，并搭配多种的数位影像感测器进行空间资料的收集，逐步实现了快速行动测量及空间资料的多平台制图技术软硬体架构，目前广泛应用于非传统测量的应用领域中。在使用多平台制图技术建置空间资料时，可更快速及有效地规划国土发展，进而推动空间资讯产业的成长，与全球多平台制图系统相关的空间资讯与非空间资讯产业将持续成长，发展的越来越好。在教授

13、的详细讲解中，我们了解到行动测绘系统的作业流程、组成元件及直接地理定位技术的演进。在行动测绘系统中，需要搭载多种感测器，包含多光谱线性扫描仪、CCD相机、雷达扫描仪、超音波感测器、GNSS定位及定向技术、惯性定位定向技术等。行动测绘技术相较于传统方法，其优点在于人力及时间成本的节省，且精度合适大多数的制图和工程应用。目前相关学术界及业界持续发展的方向是，研制符合空间资讯应用的高精度与低成本相结合的复合式定位及定向系统。上述精密导航定位及定向系统结合遥测感测器的应用不限于行动测绘应用的领域。上述技术除被机器人工业领域引用为如自行车等无人载具与各型机器人的定位定向模组外，目前智慧型手机与穿戴装置也

14、普遍安装上述可以提供定位定向应用的微机电感测器，只是目前尚未有完整的应用实例。江教授向我们展示了各种车载系统的设备。而空载行动测绘技术的发展可分为三个阶段，前INS时期，后INS时期和空载光达时期。并比较不同定位模式，其中的无人机系统是目前的发展前沿，也是我们需要学习和研究的重要方向。通过教授的讲解，我们详细了解到他们在车载、无人机领域付出了很多的心血，而台湾成功大学也在行人测量方面取得了不错的成就，让我们大开眼界，了解到了两岸测绘教育的发展状况和不同特色。五、第五场讲座第五场讲座是来自台湾成功大学的杨名教授，标题为“台湾坐标系统之现代化（Modernization of Taiwan Coo

15、rdinate System）”，主要是介绍台湾当前的坐标系统。坐标系统是领土位置的参考依据，为国防、经济、交通建设、灾害监测、国土规划、土地利用与赋税、地籍管理、科学研究的根本。台湾的坐标系统主要分为水平大地基准和高程基准两类，而基准延续的关键是其精确性和便利性。台湾的水平基准发展主要经历了一下几个系统：地籍坐标系统、陆地测量系统、台湾三角点系统（TWD76）、1997年台湾大地基准（TWD97）。1.台湾地籍坐标系统是日治时期设台中市中山公园内的89号主三角点为坐标原点，以三角测量方法推及全省，用于测绘地籍、水利与农林机构测量成果，国民政府返台后，军方为治国所需，改虎子山一等三角点为原点，

16、按大地天文及三角测量方法，依一、二、三、四等水准施测，计算各三角点的大地位置。2.陆地测量系统重新设定基准原点、参考椭球体和地球投影。内政部鉴于地籍坐标控制点损坏及遗失严重，为增进土地利用效能，提高测量精度，重新进行地籍整理，于是建立TWD67坐标系统。3.TWD67坐标系统按照古典大地基准方式实现，大地计算时普遍缺乏大地起伏及垂线偏差资讯，同时其控制点精度逐渐不符测绘作业需求且点位遗失情形严重。4.内政部从19990年代开始采用GPS卫星定位技术，建立卫星追踪站、广设卫星控制点，制定新的坐标系统1997台湾大地基准，简称TWD97。而由于台湾地壳运动剧烈，自1997年以来，部分地区点位已发生

17、明显位移，无法符合作业精度需求，内政部公告台湾大地基准2010年成果，新增>300卫星追踪站作为一等卫星控制点。在介绍坐标系统外，还介绍了台湾的板块运动与坐标系统，台湾位于板块边界，因板块运动的影响，控制点相对精度必将随时间增长而逐渐下降，静态坐标系统的精度必然会随着时间增长而逐渐下降。为了维护台湾的坐标系统，采用半动态基准，定义在某参考时刻下的坐标系统，透过精确的速度或位移模型修正板块运动的影响，并将坐标系统推估到特定的参考时刻，以兼顾大地基准的稳定性与精度要求。建立半动态基准的必要条件是高精度的震间速度场模型和顺时位移事件（如同震位移）的更新机制。杨教授详细介绍并比较美国、纽西兰和日

18、本的半动态基准建设情况，结合台湾的大地构造和地震循环地理资料分析推估点位震间速度，更新半动态基准。教授同时还介绍了台湾高差基准的发展历程，主要分为以下三个阶段：1914-1924年环岛水准测量、1976-1979年全台水准测量（TWVD79）、2001年台湾高程基准（TWVD2001）。TWVD2001采用正高系统，并以通过1957-1991年基隆潮位站平均海水位的等位面为参考面，水准测量与重力测量合并实施，以计算各水准点的大地位数。在介绍完台湾的基准之外，台湾大地起伏模型和eGNSS即时动态定位系统也是研究的重点。发展“公分级大地起伏模型”已成为全球趋势，有助于各国实现高程现代化。因台湾特殊

19、地理条件，必须集高密度重力资料，包含陆测、船测、空载及测高重力资料。它的误差来源为大地起伏模型本身的不完美性和LVD offset。台湾内政部国土测绘中心运行中的卫星即时动态定位系统（网络RTK）简称eGNSS，于台湾本岛、澎湖、金门、马祖都可以获得即时椭球高资讯，并实现单人单机作业。使用大地起伏+修正面进行精度评估，精度满足要求。通过这次讲座，我对台湾坐标系统的现代化历程有了详细全面的了解，每个地区的坐标系统都是根据地理特征和需求进行发展的，随着时代的要求不断更新完善，提供越来越精准的坐标成果，对城市的环境监测和建设具有重要意义。六、第六场讲座第六场讲座是由院士杨元喜主讲，主题为“测绘科技论

20、文写作技巧”，在本科和研究生的学习过程中，论文的撰写技巧是十分重要的，如何能够简洁明了地表达自己的研究观点，如何能够夺得编辑的青睐顺利投中？首先提到的是论文中的创新性，易经里讲“革故鼎新”、“不主常故”，创新重在“创”，贵在“新”，意于“用”。创新是科技论文的灵魂和价值所在，创新要求标新立异，创新要求不从众。创新性是科技论文的第一要素，创新包括新成就、新发现、新理论、新设想、新探索、新方法、新技术、新流程、新分析、新结论等等;创新性是科 技论文区别于其他科技作品（课程作业、技术报告、读书报告、科普文章、通讯报道、情报译文）的重要特征，也是区别于教材和其他书籍的显着特点。创造性是创造前人所没有过

21、的新技术、新工艺、新理论，并具有普遍性和公开性，所有刊物在审查论文的标准里都明确：是否有创造性贡献？是否原创？具体贡献是什么？填补国内空白不一定就是创新论文重要的是内容的创新性，而在论文的撰写中，一个好的标题是文章的精髓，反映了文章的一半。提炼文章主题的原则一般强调：新-创新性，专-特色性，深-学术性，实-可行性。题目要反映文章的最重要和特定的内容，用词简明、确切，简短精练，精益求精，避免废词;题目要准确得体，反对霸道的论文题目，如：“论近代大地测量数 据处理理论”，这类题目包容了所有从事大地测量数据处理的研究，非常不合理，非常霸道。反对大题小做，提倡小题大做。题目要求与内容对应。所有关键词都

22、应 尽量表现在题目中，即包含文章的最重要的信息，便于检索、索引等。题目不宜太长、太大、太空、太旧。尽量不用：“研究”，“应用”。题目最好能使编 辑、审稿人及读者看到第一眼便产生兴趣，应能吸引读者，能被最广泛阅读。论文的各个小标题要准确，小标题之间的逻辑要严谨。正文是一篇文章的主体部分，主要由引言、正文和结论三部分组成，正文的撰写可以用12个字概括：巧写引言、正文完备、结论简明。引言也称前言、导论、导言、序言、绪论、概论等，是开篇的基础，要向读者介绍文章的背景和内容。引言的目的是提供足够的背景材料，使读者能在不参阅其他文献的情况下也能对本研究进行简单评估；要求提供做本研究的前因后果，写论文的目的，以及说明本文的重要性；论文在相关领域作用、地位和意义，相应理论基础；论文相应的历史回顾；交代背景、现状、发展阶段、研究热点和存在的问题等；还要较全面描述现有成果，分析现有理论和方法存在的问题及其与本文的关系，强化意义；交待自己的贡献；陈述论文的主要观点陈述本文的新思路、新方法、新发现、新概念、术语及其背景，为全文打下基础；交待论文的规划和简要内容。写引言时要特别注意：不贬低已有成果、不夸大自己的成果，重要的参考文献应在引言中有所描述；防止用“首创”、“首次发现”、“填补空白”、“有很高学术价值”、“处于领先水平”等词语，防止自吹自擂；注