《地图与测量绪论》课件

地图与测量绪论地图是地球表面的几何抽象,是对地球物理环境最全面和最确切的反映。测量是获取地球表面要素坐标与属性信息的基础性工作。本课程将探讨地图的构建和测量的基本理论与实践。地图的定义与功能地图的定义地图是在平面上以一定比例描绘、表达地球表面或部分地表的空间分布及各种地理要素信息的图形。它是借助一定的表达手段和技术方法,对地理空间信息进行可视化展示的图形文献。地图的功能地图主要有定位、导航、分析、决策等功能。它能帮助人们了解地理环境、规划路线、进行空间分析,为社会经济发展提供重要支撑。现代地图已发展成为信息化、可视化的地理信息系统。地图的构成要素地图比例尺地图比例尺是反映地图与实地之间大小关系的数字或比例线。它决定了地图上各要素的相对大小关系。坐标网格坐标网格包括经纬度或其他坐标系统的网格线,提供地图上各要素的位置信息。图例图例说明地图上各种符号的含义,是地图读图的重要辅助工具。地图的分类按用途分类地图可分为普通地图、专题地图、导航地图等,满足不同领域的需求。按比例尺分类地图可以是大比例尺、中比例尺或小比例尺,体现了不同的空间覆盖范围。按制作方式分类地图可分为手绘地图、数字化地图、遥感影像等,体现了制图技术的发展。按制图对象分类地图可以是地形图、政治图、交通图等,关注不同的地理要素。地图投影的概念地图投影是将三维的地球表面投射到二维平面上的过程。投影方式的选择会影响到地图的形状、面积、方向和距离等特性。一种适合的地图投影方式能够最大程度保留原有的地理信息,从而使得地图更加准确和实用。常见地图投影方式1等角投影保持角度关系,适用于导航和海图等领域。代表有墨卡托投影。2等面积投影保持面积关系,适用于人口分布和资源统计等领域。代表有等面积圆柱投影。3等距投影保持距离关系,适用于测量和路径规划等领域。代表有等距圆锥投影。4伪圆柱投影综合了不同投影特性,适用于综合性地图。代表有罗宾逊投影。地图在不同领域的应用城市规划地图能帮助城市规划师设计道路、管线和基础设施,优化城市空间布局。交通管理地图可以显示道路网络、交通流量和拥堵情况,助力交通规划和管理。资源勘探地图能帮助矿产、石油和林业等行业精确定位资源分布并规划开发。自然灾害管理地图可以展示灾害风险区域,为应急响应和灾后重建提供重要依据。测量的定义与分类测量的定义测量是利用标准单位,对物体或现象的数量特征进行确定和表示的过程。测量的分类测量按照不同标准可分为:长度测量、角度测量、面积测量、体积测量等。测量的精度测量结果的准确程度,需根据实际应用需求确定合适的测量精度。测量的基本原理观测与测量测量的基础是通过观测获取数据,再经过分析计算得出测量结果。准确的观测是关键。测量单位常用的测量单位包括长度、面积、体积、角度等,每种单位都有标准定义。测量精度测量结果的精确程度,与所使用的仪器、测量方法和操作人员水平等有关。常用测量工具和仪器全站仪一款集定位、测量、制图等功能于一体的高精度测量仪器,可实现复杂地形的测绘和建模。水准仪用于精确测量地表点之间的高差,在道路、铁路、大坝等工程中广泛应用。GPS接收机利用GPS卫星系统定位,可获得高精度的三维坐标数据,应用于各类测绘工作。激光测距仪采用激光测距技术,能快速、精确地测量目标物体的距离,在工程测量中非常实用。测量误差及其影响因素测量过程中难免会出现误差,这些误差会对测量结果产生影响。主要影响因素包括仪器精度、操作方法、环境条件等。要采取合理的误差处理措施,才能确保测量结果的可靠性。仪器误差环境因素操作误差人为失误其他因素测量误差的处理方法1错误识别通过统计分析和经验判断,识别系统性误差和随机误差的来源,尽量减少或消除。2误差补偿利用相反方向的误差来抵消系统性误差,如采用反向观测或改变测量条件。3误差传播分析根据统计原理,分析各种误差对最终结果的影响,从而合理控制误差范围。坐标系统的基本概念坐标系统是一种定位和描述空间位置的方式。它使用一组数字或数值来精确定义对象在三维空间中的位置。不同的坐标系统具有各自的特点和适用范围，如地理坐标系、大地坐标系、平面直角坐标系等。选择合适的坐标系统对于测绘、导航和空间分析等领域至关重要。平面直角坐标系1笛卡尔坐标系平面直角坐标系是以两根相互垂直的坐标轴X和Y为基础的笛卡尔坐标系。2确定位置平面上任意一点的位置可以用其在X轴和Y轴上的坐标(x,y)唯一确定。3几何应用平面直角坐标系广泛应用于各种制图、制图和数据分析等几何计算中。4坐标变换可以方便地进行平移、旋转和缩放等几何变换,满足不同应用需求。地理坐标系纬度坐标纬度是表示地球表面某一点与赤道面之间的夹角。纬度从0°至90°,北纬为正,南纬为负。经度坐标经度是表示地球表面某一点与本初子午线之间的夹角。经度从0°至180°,东经为正,西经为负。地理坐标系统地理坐标系统由纬度和经度组成,可以精确定位地球表面上任何一个点的位置。这是最常用的空间坐标系统之一。大地坐标系地心坐标系大地坐标系是以地球为中心的三维空间坐标系统。它采用经纬度和高程作为坐标值，可用于描述地物在地球表面的精确位置。高程测量大地坐标系中的高程数值通常是基于平均海平面为参考的高程值。高程测量是确定地物点相对于参考面的垂直距离。空间定位大地坐标系可为卫星导航、地籍测量、工程测量等领域提供精确的三维空间定位参考。广泛应用于地理信息系统和地图制作。地球扁率由于地球并非完全球形,而是呈椭球形,大地坐标系还需考虑地球扁率对坐标的影响。这需要复杂的数学模型进行校正。大地测量的基本任务1确定位置通过大地测量确定地理空间中的点的位置坐标。2测定距离测量地表上两点之间的水平距离和垂直距离。3测角测量地理空间中各点之间的角度关系。4确定高程测量地表上各点的高度并建立高程控制网。测量控制网的建立1基准点确定确定测量的基准参考点2密度布设在合理密度内均匀分布控制点3坐标获取利用高精度测量手段获取控制点坐标4网格检核分析控制网的几何形状与精度建立合理密度的测量控制网是地理空间数据采集的基础。通过确定基准点、均匀布设密集控制点、采用先进测量手段获取精确坐标、检验控制网几何形状与精度等步骤来实现。这为后续的地形测绘、工程测量等工作奠定了良好基础。高程测量的基本方法1水准测量使用水准仪测量地点之间的相对高程差2电子测距借助测距仪测量两点间的直线距离3GPS测量利用全球导航卫星系统获取点位的绝对高程高程测量是测绘工作的重要组成部分,常用方法包括水准测量、电子测距和GPS测量。水准测量可精确测量地点间相对高差,电子测距可获取两点间的直线距离,而GPS测量则能直接给出点位的绝对高程。这三种方法各有优势,可根据具体需求选择合适的测量技术。测绘工程的基本流程1测绘任务确定根据实际需求,明确测绘工程的目标和范围,制定详细的测绘计划。2实地测量调查采用适当的测量方法和仪器,对目标区域进行实地调查测量。3数据处理与分析收集整理测量数据,进行计算分析,绘制出精确的地图或测绘成果。4成果审查与验收对测绘成果进行审查验证,确保满足工程要求后,完成最终成果交付。摄影测量的基本原理基于影像的数据获取摄影测量利用航空或地面摄影设备获取高质量的影像数据,然后通过数字图像处理和分析技术提取所需的地理信息。三维空间重建通过利用多个角度拍摄的照片,可以建立三维的数字地形模型,实现对目标区域的立体测绘。高精度测量摄影测量技术可以实现亚米级的测量精度,满足各种工程测绘和遥感监测的需求。无接触式采集摄影测量无需接触测量对象即可获取数据,适用于危险或不易直接测量的环境。遥感技术在测绘中的应用卫星遥感利用航天器搭载的传感器远程获取地球表面信息,为测绘提供广泛、及时的数据源。无人机遥感无人机作为低空遥感平台,可获取高分辨率、低成本的地理信息,广泛应用于测绘工程。遥感图像处理利用专业的遥感图像处理软件,可从遥感数据中提取丰富的地理信息,满足测绘的各种需求。地理信息系统的概念与构成地理信息系统(GIS)是集数据采集、存储、管理、分析和可视化于一体的强大地理信息处理工具。它由硬件、软件、数据和人员等要素构成,能够高效地执行地理数据的获取、存储、分析和应用。GIS系统的核心功能包括空间数据管理、空间分析、地图制作和决策支持等,广泛应用于城市规划、资源管理、公共事业、国防安全等领域。GIS数据采集与管理多方位数据源GIS数据来自卫星遥感、地形测量、调查访问等多种渠道,需要整合不同格式的数据。全面数据管理高效的数据管理包括数据导入、存储、分类标准化、元数据记录等环节,确保数据质量和可用性。动态更新维护随着社会变化,GIS数据需要定期更新,保持数据的时效性和准确性。GIS数据分析与应用数据分析基于GIS平台,可以对收集的各种空间数据进行综合分析和处理,提取有价值的信息。可视化展示GIS系统提供丰富的地图和图表功能,能直观地展示分析结果,为决策者提供支持。广泛应用GIS技术广泛应用于城市规划、资源管理、环境监测、公共事业等多个领域。地图制图的基本要求1准确性地图的内容必须真实准确地反映地理实际情况,不能存在错误或失真。2清晰性地图的显示要清晰易懂,符号标注要合理,方便使用者快速阅读和理解。3美观性地图的版式设计、色彩搭配、图形展现要美观大方,给人以视觉美感。4实用性地图的内容、形式、比例尺等要满足使用者的实际需求和使用目的。地图的编辑与印制1数字化编辑利用GIS软件完成矢量图形的编辑与修改2制图设计确定地图内容、比例尺、投影方式等3打印输出选择合适的打印机和纸张材质进行打印4质量检查仔细检查地图内容、图形、文字等是否准确地图制作的主要步骤包括数字化编辑、制图设计、打印输出和质量检查。首先借助GIS软件完成矢量图形的编辑和修改,然后确定地图的内容、比例尺、投影方式等,最后选择合适的打印机和纸张进行输出并仔细检查地图质量。地图信息的更新与维护实时监测更新通过远程数据收集和遥感技术,持续监测地图信息的变化,及时发现并记录新的地物、道路、设施等变化。定期核查更新定期派人外勤调查,核实地图信息的准确性,对发现的变化进行采集和标注。信息编辑更新利用专业的地图编辑系统,将最新的地理信息有效地整合到电子和纸质地图中,确保地图信息的时效性。有效发布更新通过线上和线下多渠道,及时将最新的地图信息发布给各类用户,保证地图使用的便利性。地图应用的新发展趋势无人机航拍无人机航拍技术的发展为地图制作提供了更高效和高精度的数据采集方式,为地图应用带来新的可能性。三维地图随着计算机图形技术的进步,三维地图在导航、城市规划等领域的应用日益广泛,为用户提供更逼真的空间体验。人工智能地图人工智能技术在地图分析、路径规划等方面的应用,使地图能提供更智能化的服务和决策支持。本课程的主要内容总结地图知识本课程详细介绍了地图的定义、构成要素、分类以及投影概念等基础知识。测量技术课程涵盖了测量的基本原理、工具、误差处理以及不同坐标系