《測量學(xué)-地形測繪》課件

測量學(xué)-地形測繪課程簡介歡迎來到測量學(xué)-地形測繪課程!在這門課程中,我們將深入探討地形測繪的基礎(chǔ)理論和實(shí)踐,學(xué)習(xí)如何使用先進(jìn)的技術(shù)和工具來測量和分析地形數(shù)據(jù)。從基本的測量原理到高級的制圖技術(shù),我們將全面掌握地形測繪的方方面面。byhpzqamifhr@測量學(xué)的定義和分類測量學(xué)的定義測量學(xué)是一門研究測量理論與方法的科學(xué),包括測量量的確定、測量裝置的設(shè)計(jì)制造以及測量結(jié)果的處理和應(yīng)用。測量學(xué)的分類測量學(xué)主要分為工程測量、地形測量、天文測量、物理測量等不同類型,每種類型都有自己的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。測量學(xué)的發(fā)展隨著技術(shù)的進(jìn)步,測量學(xué)也在不斷發(fā)展創(chuàng)新,從傳統(tǒng)的人工測量到現(xiàn)代的電子測量,測量工具和方法越來越先進(jìn)。測量學(xué)的發(fā)展歷程1古代測量最早的測量活動(dòng)可以追溯到5000多年前的古埃及和美索不達(dá)米亞文明。他們利用簡單的測量工具進(jìn)行土地測繪和工程建設(shè)。2現(xiàn)代測量學(xué)16世紀(jì)開始,隨著幾何學(xué)和光學(xué)的進(jìn)步,測量學(xué)開始快速發(fā)展。測量儀器逐漸精密化,測量技術(shù)不斷改進(jìn)。3測量學(xué)的科學(xué)化19世紀(jì),測量學(xué)進(jìn)入科學(xué)發(fā)展階段。理論研究、標(biāo)準(zhǔn)化和測量精度的提高成為重點(diǎn)?，F(xiàn)代測量學(xué)奠定了基礎(chǔ)。測量學(xué)的基本概念測量學(xué)的定義測量學(xué)是研究測量理論、測量方法和測量設(shè)備的科學(xué),是工程技術(shù)的基礎(chǔ)學(xué)科之一。測量學(xué)的分類測量學(xué)可以分為測量基礎(chǔ)理論、測量方法和測量儀器等三大類,涵蓋了測量的方方面面。測量學(xué)的地位測量學(xué)在工程技術(shù)、自然科學(xué)、社會科學(xué)等領(lǐng)域都扮演著重要的角色,是各學(xué)科發(fā)展的重要基礎(chǔ)。測量的基本原理1基準(zhǔn)參考測量過程需要以一定的基準(zhǔn)參考物為依托,通常為已知坐標(biāo)的基準(zhǔn)點(diǎn)或標(biāo)準(zhǔn)尺度。2測量量與誤差測量過程中必然會產(chǎn)生一定的誤差,需要采取統(tǒng)計(jì)分析等方法來確定測量結(jié)果的精度。3測量工具與方法選擇合適的測量工具和方法是保證測量結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵,需要因地制宜。4多次重復(fù)為提高測量精度,往往需要進(jìn)行多次重復(fù)測量并進(jìn)行平均處理。測量的基本方法直接測量法通過直接使用測量工具，如尺子、卷尺等，對待測量的對象進(jìn)行測量,得到其長度、高度等直接數(shù)值的方法。這種方法簡單直接,適用于小范圍內(nèi)的測量。間接測量法利用幾何關(guān)系、三角形原理等間接測量對象的尺寸或位置的方法。這種方法可用于大范圍測量,如地形測量、地球測量等。相對測量法利用參考物來測量待測對象的相對數(shù)值,如長度、面積、體積等。這種方法適用于無法直接測量的情況。自動(dòng)測量法利用先進(jìn)的測量儀器和設(shè)備,如全站儀、GPS等,自動(dòng)完成測量任務(wù)的方法。這種方法提高了測量效率和精度。測量的基本設(shè)備測距儀測距儀用于精確測量距離。分光學(xué)測距儀和電子測距儀兩種,可以遠(yuǎn)距離自動(dòng)測量距離并顯示。全站儀全站儀可以自動(dòng)測量水平角、垂直角和距離,并記錄數(shù)據(jù)。是測量作業(yè)中不可或缺的重要設(shè)備。水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀用于測量地面高程差和確定水平基準(zhǔn)面。先進(jìn)的數(shù)字水準(zhǔn)儀可自動(dòng)記錄數(shù)據(jù),提高了測量效率。坐標(biāo)系統(tǒng)坐標(biāo)系統(tǒng)概述坐標(biāo)系統(tǒng)是描述空間位置的數(shù)學(xué)模型。它采用一組基準(zhǔn)值來定義空間內(nèi)任意點(diǎn)的位置，包括平面和空間坐標(biāo)系統(tǒng)。平面坐標(biāo)系統(tǒng)在平面直角坐標(biāo)系中，點(diǎn)的位置用X和Y兩個(gè)坐標(biāo)值表示。在地圖繪制中廣泛使用這種坐標(biāo)系?？臻g坐標(biāo)系統(tǒng)在空間直角坐標(biāo)系中，點(diǎn)的位置用X、Y和Z三個(gè)坐標(biāo)值表示。用于描述三維空間中的點(diǎn)的位置關(guān)系。地面控制測量基準(zhǔn)點(diǎn)建立在進(jìn)行地形測繪時(shí),首先需要建立一系列基準(zhǔn)點(diǎn),用于后續(xù)測量的參考和定位。這些基準(zhǔn)點(diǎn)通常分布在測區(qū)內(nèi)的關(guān)鍵位置。高程基準(zhǔn)確定通過水準(zhǔn)測量建立高程基準(zhǔn),為后續(xù)測量提供可靠的高程參考。這些高程基準(zhǔn)點(diǎn)分布于整個(gè)測區(qū),以確保后續(xù)測量數(shù)據(jù)的精度。測區(qū)控制網(wǎng)在基準(zhǔn)點(diǎn)的基礎(chǔ)上,采用三角測量、導(dǎo)線測量等方法布設(shè)一個(gè)完整的控制網(wǎng),為后續(xù)的測量任務(wù)提供坐標(biāo)和高程參考。地形測量的基本方法測量技術(shù)地形測量采用多種測量技術(shù),如GPS測量、全站儀測量、攝影測量等,根據(jù)測量環(huán)境和需求選擇合適的方法。遍歷測量測量人員通過徒步遍歷測區(qū),采集地物高程、坡度等數(shù)據(jù),構(gòu)建詳細(xì)的地形模型。測區(qū)控制在測區(qū)設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)和控制點(diǎn),為后續(xù)的測量和制圖提供基準(zhǔn)和坐標(biāo)系。數(shù)據(jù)處理采集的地形數(shù)據(jù)需要經(jīng)過校正、整理、分析等處理,然后制作地形圖或數(shù)字地形模型。水準(zhǔn)測量1定義水準(zhǔn)測量是一種測定地表點(diǎn)相對高差的測量方法。它是測量學(xué)中最基礎(chǔ)和最廣泛應(yīng)用的測量方法之一。2原理水準(zhǔn)測量的基本原理是利用水平面作為基準(zhǔn)面,通過水準(zhǔn)儀觀測地表點(diǎn)的高程或相對高差。3主要方法常用的水準(zhǔn)測量方法包括精密水準(zhǔn)測量、簡單水準(zhǔn)測量和測高測量等。4應(yīng)用領(lǐng)域水準(zhǔn)測量廣泛應(yīng)用于地形測繪、工程建設(shè)、地質(zhì)勘查、環(huán)境監(jiān)測等諸多領(lǐng)域。角度測量角度測量原理角度測量的基本原理是利用三角測量法,通過測量已知長度邊和夾角,計(jì)算出未知邊長和角度。精確測量角度是測量學(xué)的核心技術(shù)之一。角度測量設(shè)備常用的角度測量設(shè)備包括羅盤、經(jīng)緯儀、全站儀等,它們可以準(zhǔn)確測量水平角和垂直角,為地形測繪提供重要數(shù)據(jù)。角度測量方法角度測量的常用方法有三角測量法、對中法、交會法等,通過多次精確測量可以提高角度測量的準(zhǔn)確性和可靠性。距離測量激光測距儀利用激光原理可以精確測量目標(biāo)物體的距離,該設(shè)備廣泛應(yīng)用于測繪、工程等領(lǐng)域。全站儀測距全站儀集成了角度測量和距離測量功能,可以快速高精度地獲取空間點(diǎn)位數(shù)據(jù)。遙感測距利用航拍技術(shù)可以從空中快速獲取地形地物的三維信息,用于制作數(shù)字高程模型和正射影像。高程測量定義和目的高程測量是確定某一地點(diǎn)或物體的平面高度或相對高度的一種測量方法。其主要目的是為測繪、工程設(shè)計(jì)等提供精確的高程數(shù)據(jù)。測量原理基于測站間的觀測距離以及水準(zhǔn)差來確定測點(diǎn)的高程。通過一系列水準(zhǔn)測量建立高程網(wǎng)絡(luò)，獲取地表各點(diǎn)的絕對高程。測量方法常用的高程測量方法包括水準(zhǔn)測量、GPS測量、攝影測量等。不同方法在精度、效率及應(yīng)用場景上各有特點(diǎn)。地形圖的制圖原理數(shù)據(jù)獲取地形圖的制圖需要首先通過各種測量手段獲取地形數(shù)據(jù),如利用GPS、全站儀等設(shè)備測量地形的高程、坐標(biāo)等信息。這些原始數(shù)據(jù)為后續(xù)繪制地圖提供基礎(chǔ)。投影轉(zhuǎn)換由于地球表面為曲面,而地圖是平面呈現(xiàn),因此需要采用投影轉(zhuǎn)換技術(shù),將三維地表投影到二維平面上。常用的投影方式包括等角投影、等距投影等。編圖設(shè)計(jì)在完成投影轉(zhuǎn)換后,還需要考慮地圖的比例尺、圖式符號、等高線、圖名等要素的設(shè)計(jì),以實(shí)現(xiàn)地圖的清晰表達(dá)和美觀布局。制圖制作最后借助制圖軟件或雕刻、印刷等手工制作方式,將設(shè)計(jì)好的地圖要素組合成最終的地形圖產(chǎn)品。這一過程需要精細(xì)調(diào)整和反復(fù)校對。地形圖的分類1按比例尺分類地形圖根據(jù)比例尺的不同可分為大比例尺圖、中比例尺圖和小比例尺圖。2按用途分類地形圖還可以根據(jù)用途分為地質(zhì)地形圖、城市地形圖和農(nóng)業(yè)地形圖等。3按表達(dá)方式分類按照表達(dá)方式的不同，地形圖可分為等高線地形圖和陰影地形圖。地形圖的構(gòu)成要素地理位置地形圖清晰展示了地理坐標(biāo)和位置信息,為讀圖者提供基本地理信息。地形特征等高線、坡度等地形特征的準(zhǔn)確標(biāo)繪,反映地表起伏變化。人工設(shè)施道路、建筑等人工設(shè)施的精確繪制,呈現(xiàn)地域的人文信息。地形圖的等高線1等高線概念等高線是地形圖上連接同等高度點(diǎn)的線條,用以表示地形起伏變化。2等高線特點(diǎn)等高線形狀變化反映地形的坡度和起伏,間距表示地勢的陡峭程度。3等高線作用等高線可以直觀表達(dá)地形的形態(tài),為地形分析和工程設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)。4等高線繪制等高線采用等高距標(biāo)注,精確測繪地形起伏,構(gòu)建立體地形圖。地形圖的比例尺比例尺定義比例尺是地圖上距離與實(shí)際距離之間的數(shù)字關(guān)系,用來表示地圖上的距離與地面實(shí)際距離的比例關(guān)系。比例尺類型常見的比例尺形式包括比例分?jǐn)?shù)、比例尺線以及文字比例尺,每種形式都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用場景。比例尺應(yīng)用地形圖的比例尺可以幫助測量地圖上的距離,并換算成實(shí)際的地面距離,為各種測繪和空間分析提供重要依據(jù)。地形圖的圖式符號符號種類豐富地形圖上使用了各種不同類型的符號來表示地物特征。這些符號涵蓋了建筑物、交通設(shè)施、水系、植被等多個(gè)方面。符號設(shè)計(jì)有規(guī)范地形圖上的符號都遵循一定的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,確保信息表達(dá)的準(zhǔn)確性和清晰性。這些規(guī)范通常由專業(yè)機(jī)構(gòu)制定和更新。符號具有層次感地形圖的符號有不同的大小、形狀和顏色,以表示各種地物的重要程度和層次關(guān)系。這有助于提高地圖的可讀性。符號富有想象力地形圖的符號設(shè)計(jì)融合了藝術(shù)與科學(xué),往往具有較強(qiáng)的視覺表現(xiàn)力和想象空間。這為地圖的審美性增添了獨(dú)特魅力。地形圖的繪制流程1數(shù)據(jù)采集通過實(shí)地測量、航空攝影等方式獲取地形數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)整理對獲取的地形數(shù)據(jù)進(jìn)行分類整理和處理3制圖準(zhǔn)備選擇合適的制圖軟件和符號,繪制地形圖底圖4地形制圖根據(jù)數(shù)據(jù)信息繪制地形標(biāo)注、等高線等內(nèi)容地形圖的繪制流程一般包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)整理、制圖準(zhǔn)備和地形制圖等步驟。從實(shí)地測量或航空攝影等獲取地形數(shù)據(jù),經(jīng)過整理規(guī)范化后,利用專業(yè)制圖軟件繪制地形圖底圖,并在此基礎(chǔ)上添加標(biāo)注、等高線等內(nèi)容,最終形成完整的地形圖。地形圖的編繪繪圖技術(shù)使用制圖專業(yè)軟件和繪圖工具進(jìn)行數(shù)字化繪制,確保地形圖的精度和美觀度。數(shù)據(jù)處理整理和處理測量數(shù)據(jù),將其轉(zhuǎn)化為可視化的地形圖表達(dá)。版面設(shè)計(jì)合理安排文字標(biāo)注、圖例符號等元素,優(yōu)化地形圖的整體布局和可讀性。地形圖的應(yīng)用領(lǐng)域城市規(guī)劃地形圖可以幫助城市規(guī)劃者了解地形特點(diǎn),優(yōu)化道路網(wǎng)絡(luò)、管線布設(shè)和建筑位置,提高城市發(fā)展質(zhì)量。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地形圖能提供地表形態(tài)、水系、地勢等信息,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的灌溉、排水、土地利用等提供依據(jù)?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)地形圖為公路、鐵路、水利、管線等基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃和建設(shè)提供重要依據(jù),確保設(shè)計(jì)符合地形條件。環(huán)境保護(hù)地形圖可以分析地表地質(zhì)、水文、植被等,為環(huán)境評估、生態(tài)保護(hù)等工作提供有價(jià)值的信息。地形測繪的新技術(shù)無人機(jī)攝影測量利用小型無人機(jī)進(jìn)行航拍,結(jié)合攝影測量技術(shù),可快速高效地獲取地形數(shù)據(jù),提高測繪效率。3D激光掃描通過三維激光掃描儀捕捉地形立體信息,實(shí)現(xiàn)高精度的數(shù)字化建模,為復(fù)雜地形測量提供支撐。GNSS定位測量利用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)技術(shù),可實(shí)時(shí)高精度地確定地物位置坐標(biāo),大幅提升地形測量精度。地理信息系統(tǒng)通過地理信息系統(tǒng)集成分析地形數(shù)據(jù),可實(shí)現(xiàn)智能化的地形管理和可視化展示。地形測繪的未來發(fā)展趨勢自動(dòng)化和智能化未來的地形測繪將更加依賴自動(dòng)化設(shè)備和智能算法,提高效率和精度,如無人機(jī)航測、衛(wèi)星遙感等新技術(shù)的廣泛應(yīng)用。數(shù)字化和三維化地形數(shù)據(jù)將更多采用數(shù)字化處理和三維建模,實(shí)現(xiàn)高精度數(shù)字化地形模型,為城市規(guī)劃、工程設(shè)計(jì)等提供更加豐富