《测向和定位》课件

《测向和定位》课程概述欢迎来到《测向和定位》课程！第一章绪论本章将介绍测向和定位的基本概念、发展历史以及重要意义。1.1测绘学概述1定义测绘学是研究地球表面及其周围空间的形状、大小和位置，并用数学方法进行描述和表达的学科。2内容测绘学主要包含测地、摄影测量、地图制图、地理信息系统、遥感等内容。3应用测绘学广泛应用于国土资源管理、城市规划、工程建设、环境监测、灾害预警、国防建设等领域。1.2测绘学发展历程1现代测绘GPS,GIS,RS2传统测绘经纬仪,水准仪3古代测绘罗盘,圭表测绘学经历了从古代到现代的漫长发展过程。从古代的圭表、罗盘，到后来的经纬仪、水准仪等传统测绘仪器，再到如今的GPS、GIS、RS等现代测绘技术，测绘学不断进步，为人类社会发展做出了巨大贡献。1.3测向和定位的基本原理方向测量利用罗盘等仪器确定目标方向，并将其转换为角度测量值，是测向的关键环节。位置确定通过测量目标到已知位置的距离或角度，进而计算出目标的位置坐标，是定位的核心。坐标系统采用统一的坐标系统，将目标的位置信息转换为可比较的数值，方便进行空间分析和数据共享。第二章测角角度定义测角是测绘学中重要的基础工作，它涉及到确定目标点之间的角度关系。仪器类型本章将介绍各种测角仪器的原理和使用方法，包括经纬仪、全站仪等。2.1角度的定义和计量单位角度定义角度是两条直线相交所形成的夹角，通常以度(°)、分(')和秒(")为单位。计量单位1°=60'，1'=60"，因此，30°15'30"表示30度15分30秒。2.2各种测角仪器的原理和使用测角仪器是测绘工作中不可或缺的工具，它们用于测量角度，是确定点位和方向的重要依据。常见的测角仪器包括经纬仪、全站仪和电子速测仪，它们的工作原理各有不同，但在实际应用中，都以高精度和便捷的操作著称。2.3测角常见误差及其控制仪器误差包括仪器本身的制造误差、调整误差和使用过程中的磨损误差等。观测误差主要是指观测者在读数、瞄准和操作过程中产生的误差，也包括环境因素的影响，如气温、气压等。外界因素误差包括大气折射、地球曲率等因素引起的误差。第三章测距距离的定义和计量单位距离是指两点之间的空间直线长度。测距是测绘工作中的重要环节，其准确性直接影响着测绘成果的精度。测距仪器测距仪器种类繁多，从传统的钢卷尺到现代的电子测距仪，不断发展完善，应用范围越来越广。3.1距离的定义和计量单位定义距离是指两点之间的空间距离。计量单位常见的距离计量单位包括米（m）、千米（km）、英尺（ft）、英里（mi）等。3.2各种测距仪器的原理和使用测距仪器是测量距离的重要工具，广泛应用于各种测量领域。常见的测距仪器包括：钢尺：简单易用，但精度较低，适合短距离测量。卷尺：长度灵活，便于携带，适合一般工程测量。测距仪：利用光波或电磁波原理，可快速准确地测量距离，适合各种复杂地形。3.3测距常见误差及其控制仪器误差测距仪器本身存在误差，例如零点误差、刻度误差等。外界环境影响温度、湿度、气压等环境因素会影响测距精度。操作误差操作人员的错误操作也会导致测距误差，例如读数错误、对准错误等。第四章测高高程的定义和计量单位高程是指地面点到大地水准面的垂直距离，通常以米(m)为单位，在地形图上用等高线表示。测高方法概述测高方法主要包括水准测量、三角高程测量和GPS高程测量等，不同方法适用不同的场景，并各有优缺点。4.1高程的定义和计量单位高程是指地面点到参考面的垂直距离。它是大地测量学中重要的基本量之一，通常以米为单位。参考面通常选择平均海平面作为参考面，称为大地水准面。它是一个假想的、连续的、封闭的曲面，其上各点均具有相同的重力势。4.2各种测高仪器的原理和使用测高仪器是测定地面点高程的工具，主要有水准仪、经纬仪、全站仪、GPS接收机等。水准仪通过水准测量法测定高差，经纬仪可测量水平角和垂直角，全站仪集成了测距、测角、数据处理等功能，GPS接收机利用卫星信号进行高程测量。4.3测高常见误差及其控制1仪器误差测高仪器的精度和校准会影响测量结果。2观测误差观测人员的经验和操作水平都会导致误差。3环境误差气温、湿度、大气折射等环境因素也会影响测量结果。第五章坐标系统坐标系统是将地球表面上的点映射到平面上，并用数字表示其位置的系统。它在测绘、导航、地图制作等领域发挥着重要作用。常用坐标系统概述地理坐标系统基于经度和纬度定义地球表面位置。投影坐标系统将地球曲面上的点投影到平面，方便二维地图绘制。UTM坐标系统将地球划分成60个带，每个带使用横轴墨卡托投影。5.2坐标转换1坐标系转换不同坐标系之间的数据转换。2投影转换将地球表面上的经纬度坐标转换为平面直角坐标。3高程转换将不同高程系统之间的数据进行转换。坐标转换是测绘工作中必不可少的环节，它可以将不同坐标系下的数据进行统一，方便进行数据处理和分析。坐标转换方法多种多样，常用的方法包括坐标系转换、投影转换和高程转换。5.3大地基准面的确定大地基准面是地球表面参考椭球面，确定了地球的形状和大小。它为地理坐标系的建立和测绘数据的统一提供基础。大地基准面是测向和定位的重要基础。第六章卫星定位技术卫星定位技术是现代测绘技术的重要组成部分，它利用卫星发射的信号来确定地面点的位置，并能提供高精度、全天候的定位信息。6.1GPS系统概述1全球定位系统GPS系统是全球卫星导航系统，由美国国防部建立和维护。224颗卫星该系统包括24颗卫星，分布在6个轨道平面，每个平面有4颗卫星。3信号传输卫星持续向地面发射信号，接收机通过计算卫星距离确定位置。6.2GPS定位原理接收卫星信号GPS接收机接收来自至少4颗卫星的信号计算距离根据信号传播时间，计算接收机到每颗卫星的距离三维定位通过多颗卫星的距离信息，确定接收机的三维坐标6.3GPS测量方法及其精度静态测量静态测量是指在固定位置进行长时间的观测，以获得高精度的坐标信息。静态测量适用于需要高精度定位的场合，例如基础测量和精密工程测量。动态测量动态测量是指在移动过程中进行连续的观测，以获得目标的实时位置信息。动态测量适用于需要实时定位的场合，例如车辆导航和人员追踪。差分测量差分测量是指利用两个或多个接收机进行观测，通过差分技术来提高定位精度。差分测量可以有效地消除大气层和电离层对信号的影响，提高定位精度。第七章应用案例分析本章将介绍测向和定位技术在不同领域的应用案例，展示其在实际问题解决中的重要作用。城市规划测绘土地利用规划测绘数据用于分析土地利用现状和潜在用途，制定土地利用规划，合理配置土地资源。基础设施规划道路、桥梁、水利等基础设施建设需要精准的测绘数据，确保规划设计和施工的准确性。城市环境评估测绘技术可以监测城市环境变化，例如绿化覆盖率、水体污染情况等，为环境管理提供数据支持。7.2工程测量基础设施建设桥梁和隧道道路和铁路高层建筑7.3资源勘探测向和定位技术在资源勘探中发挥着至关重要的作用，例如确定矿区范围、勘探