数字测图原理与方法课件-第四章
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(武汉大学)数字测图原理与方法课件-第四章
由于大气折光的影响，实际视线不是水平直线，而是曲线。实际视线的形状十 分复杂，但当视线不太长时，可将其当做圆弧看待。大气折光的影响分别用f1, f2表 示（称为气差改正）。
第4章 水准测量和水准仪 4.1 水准测量原理与方法
4.1.3.1 地球曲率对一根水准尺上读数的影响
设通过仪器中心Ｉ的水准面的半径为Ｒ，仪器至水准尺的弧长为Ｓ，仪器至水准
第4章 水准测量和水准仪 4.2 水准仪和水准尺
2）移动十字丝的“补偿”装置
数
字
测
• 视准轴始终是铅垂位置，
图
• 两个反光镜构成45度角，
原
视准轴经两次反射后射出望远镜的光
理
线必是水平光线．因此十字丝交点上始终
与
得到水平视线的渎数。
方
法
第4章 水准测量和水准仪 4.2 水准仪和水准尺
4.2.5.2 补偿器的补偿原理
与
方
法
观测者的眼睛作上、下（或左、右）移动，若发觉目标像与十字丝之间有相对移 动，这种现象称为“视差”。
消除视差的方法
第4章 水准测量和水准仪 4.2 水准仪和水准尺
4.2.3 水准器及其灵敏度
4.2.3.1 水准管
数
字
测
图
原 理
水准管的零点
与
水准管轴
方 气泡居中
法
水准管分划值τ 水准管上两相邻分划线间 的圆弧（弧长为2mm）所对的圆心角，
水准测量是测定地面点高程的主要方法之一。水准测量是使用水准仪和水准尺，
数 根据水平视线测定两点之间的高差，从而由已知点的高程推求未知点的高程。
字
测
4.1.1 水准测量原理
图 原
H B H A hAB
第4章 水准测量和水准仪 4.1 水准测量原理与方法
4.1.3.1 地球曲率对一根水准尺上读数的影响
设通过仪器中心Ｉ的水准面的半径为Ｒ，仪器至水准尺的弧长为Ｓ，仪器至水准
第4章 水准测量和水准仪 4.2 水准仪和水准尺
2）移动十字丝的“补偿”装置
数
字
测
• 视准轴始终是铅垂位置，
图
• 两个反光镜构成45度角，
原
视准轴经两次反射后射出望远镜的光
理
线必是水平光线．因此十字丝交点上始终
与
得到水平视线的渎数。
方
法
第4章 水准测量和水准仪 4.2 水准仪和水准尺
4.2.5.2 补偿器的补偿原理
与
方
法
观测者的眼睛作上、下（或左、右）移动，若发觉目标像与十字丝之间有相对移 动，这种现象称为“视差”。
消除视差的方法
第4章 水准测量和水准仪 4.2 水准仪和水准尺
4.2.3 水准器及其灵敏度
4.2.3.1 水准管
数
字
测
图
原 理
水准管的零点
与
水准管轴
方 气泡居中
法
水准管分划值τ 水准管上两相邻分划线间 的圆弧（弧长为2mm）所对的圆心角，
水准测量是测定地面点高程的主要方法之一。水准测量是使用水准仪和水准尺，
数 根据水平视线测定两点之间的高差，从而由已知点的高程推求未知点的高程。
字
测
4.1.1 水准测量原理
图 原
H B H A hAB
第四章_水准测量和水准仪
二、水准测量方法
P1、P2、P3称为转点，起传递高程的作用，必须保 持稳定不动。所以在水准测量时一般要在转点放置 尺垫。
hAB h1 h2 hn a b
中 国 地 质 大
学 a1
信 工
学A
院 2020/8/9
a2 b1 P1
b2 a3 P2
梁新美
b3
a4
b4
P3 B
数字测图原理与方法
转点：如果两点A、B之间的距离较远，或高差较大
水准测量 三角高程测量
GPS测高 气压计测高
梁新美
数字测图原理与方法
§4-1 水准测量原理和水准仪
一、水准测量的基本原理
a--后视读数 b--前视读数 则 hAB a b 后视读数 前视读数
hAB 的含义和符号
中
国
地 质
a
大
学
信
工
学
A
院 2020/8/9
梁新美
b
B hab
数字测图原理与方法
2020/8/9
p S2 2R
S2
S2
f K 0.11
2R
2R
梁新美
数字测图原理与方法
hAB (a f1 p1) (b f1 p2 ) (a b) (r1 r2 )
中
国
地
质
大 学
当前后视距的距离相等时，地球曲率和大气折光对
一个测量站的 高差没有影响。
信 工
对向观测
学
院 2020/8/9
信 工 学 院
2020/8/9
梁新美
数字测图原理与方法
中 国 地 质 大 学
信 工 学 院
2020/8/9
梁新美
P1、P2、P3称为转点，起传递高程的作用，必须保 持稳定不动。所以在水准测量时一般要在转点放置 尺垫。
hAB h1 h2 hn a b
中 国 地 质 大
学 a1
信 工
学A
院 2020/8/9
a2 b1 P1
b2 a3 P2
梁新美
b3
a4
b4
P3 B
数字测图原理与方法
转点：如果两点A、B之间的距离较远，或高差较大
水准测量 三角高程测量
GPS测高 气压计测高
梁新美
数字测图原理与方法
§4-1 水准测量原理和水准仪
一、水准测量的基本原理
a--后视读数 b--前视读数 则 hAB a b 后视读数 前视读数
hAB 的含义和符号
中
国
地 质
a
大
学
信
工
学
A
院 2020/8/9
梁新美
b
B hab
数字测图原理与方法
2020/8/9
p S2 2R
S2
S2
f K 0.11
2R
2R
梁新美
数字测图原理与方法
hAB (a f1 p1) (b f1 p2 ) (a b) (r1 r2 )
中
国
地
质
大 学
当前后视距的距离相等时，地球曲率和大气折光对
一个测量站的 高差没有影响。
信 工
对向观测
学
院 2020/8/9
信 工 学 院
2020/8/9
梁新美
数字测图原理与方法
中 国 地 质 大 学
信 工 学 院
2020/8/9
梁新美
第4章数字测量方法v24优秀课件
特点是测量精度高、速度快、但抗干扰能力差。
数字电压表
（2）积分型数字电压表 基本原理是利用积分原理将被测电压首先转换成时
间或频率，然后再转换成数字量。故积分型数字电压表 实质上是将被测电压与基准电压间接地进行比较，故又 叫间接比较型数字电压表。
特点是抗干扰能力强、成本低，但测量速度较慢。
（3）复合型数字电压表 基本原理是将比较型和积分型数字电压表结合起来，
各取其优点，综合运用。 特点成本较高，多用于高精度测量的场合。
4.1 电压测量的数字化方法 4.2 直流数字电压表 4.3 多用型数字电压表 4.4 频率的测量 4.5 时间的测量
4.1 电压测量的数字化方法
数字化测量：将连续的模拟量转换成断续的数字量，然 后进行编码、存储、显示及打印等。 转换器
数字电压表
➢ 数字电压表（DVM）是采用模—数（A/D）转换原理，将 被测模拟电压转换成数字量，并将转换结果以数字形式显示出 来的一种电子测量仪器。
➢ 数字电压表的种类：
• 按精确度这个标准来划分有，高精度(≤0.001％)、中精度 (≤0.01%)、低精度（>0.01）。
• 按测量速度这个标准来划分有，高速的(几百～几万次／s)、 中速的(几十～几百次／s)、低速的(零点几～十几次／s)。
如上述的DVM在最小量程200mV上分辨力为0.1mV，
则分辨率为：
0.1mV100%0.05% 200mV
分辨率也可直接从显示位数得到（与量程无关），如3
位半的DVM，可显示出1999，则分辨率为：
1 100%0.05% 2000
二、主要性能指标：
4、测量精度
取决于DVM的固有误差和使用时的附加误差（温度等）
固有误差表达式： V (% V x% V m )
数字电压表
（2）积分型数字电压表 基本原理是利用积分原理将被测电压首先转换成时
间或频率，然后再转换成数字量。故积分型数字电压表 实质上是将被测电压与基准电压间接地进行比较，故又 叫间接比较型数字电压表。
特点是抗干扰能力强、成本低，但测量速度较慢。
（3）复合型数字电压表 基本原理是将比较型和积分型数字电压表结合起来，
各取其优点，综合运用。 特点成本较高，多用于高精度测量的场合。
4.1 电压测量的数字化方法 4.2 直流数字电压表 4.3 多用型数字电压表 4.4 频率的测量 4.5 时间的测量
4.1 电压测量的数字化方法
数字化测量：将连续的模拟量转换成断续的数字量，然 后进行编码、存储、显示及打印等。 转换器
数字电压表
➢ 数字电压表（DVM）是采用模—数（A/D）转换原理，将 被测模拟电压转换成数字量，并将转换结果以数字形式显示出 来的一种电子测量仪器。
➢ 数字电压表的种类：
• 按精确度这个标准来划分有，高精度(≤0.001％)、中精度 (≤0.01%)、低精度（>0.01）。
• 按测量速度这个标准来划分有，高速的(几百～几万次／s)、 中速的(几十～几百次／s)、低速的(零点几～十几次／s)。
如上述的DVM在最小量程200mV上分辨力为0.1mV，
则分辨率为：
0.1mV100%0.05% 200mV
分辨率也可直接从显示位数得到（与量程无关），如3
位半的DVM，可显示出1999，则分辨率为：
1 100%0.05% 2000
二、主要性能指标：
4、测量精度
取决于DVM的固有误差和使用时的附加误差（温度等）
固有误差表达式： V (% V x% V m )
数字测图课件
研究测绘小范围地形图，把地球表面看作平面而不考 虑地球曲率影响。
研究内容：图根控制网的建立和地形图的测绘
表示形式：数字、文字、图
数字测图原理及方法
二、测量学内容
3、摄影测量学
摄影测量学是研究摄影影像与被摄物体之间的内在几 何和物理关系，进行分析、处理和解译，以确定被摄物体 的形状、大小和空间位置，并判定其性质的一门学科。
三、测绘科学的应用范围
1、在国民经济建设和社会发展规划中，测绘信息是最重要的基础信息之一；
测量学的起源和土地界线的划定紧密联系着。
非洲尼罗河每年泛滥会把土地的界线冲刷掉，为了每年恢复土地的界线很早就 采用了测量技术。
地籍测量。用以测定地块的边界和坐落，求算地块的面积，在农业为主的 社会里，国家为了征税而开展地籍测量，同时记录业主姓名和土地用途等。
数字测图原理及方法
1.1 测量学概述
20世纪40年代自动安平水准仪的问世，标志着水 准测量自动化的开端。1990年已研制出数字水准仪，
可以作到读数记录全自动化。1968年生产了电子经纬
仪，它采用光栅、光学编码来代替刻度分划线，以电 信号方式获得测量数据，并可自动记录在存贮载体上。 陀螺经纬仪与激光经纬仪亦已应用于工程测量的 定向工作。
数字测图原理及方法
Principle and Methods of Digital Mapping
第一章 绪论
为什么要学习《数字测图》？
GIS是一种获取、存储、检 索、操作、分析和显示地球 空间数据的计算机系统。---------英国教育部
数字测图原理及方法
如何学习《数字测图》？
实践性很强——认真做好每个实习 有严格的行业标准——多查看相关规范
数字测图原理及方法
研究内容：图根控制网的建立和地形图的测绘
表示形式：数字、文字、图
数字测图原理及方法
二、测量学内容
3、摄影测量学
摄影测量学是研究摄影影像与被摄物体之间的内在几 何和物理关系，进行分析、处理和解译，以确定被摄物体 的形状、大小和空间位置，并判定其性质的一门学科。
三、测绘科学的应用范围
1、在国民经济建设和社会发展规划中，测绘信息是最重要的基础信息之一；
测量学的起源和土地界线的划定紧密联系着。
非洲尼罗河每年泛滥会把土地的界线冲刷掉，为了每年恢复土地的界线很早就 采用了测量技术。
地籍测量。用以测定地块的边界和坐落，求算地块的面积，在农业为主的 社会里，国家为了征税而开展地籍测量，同时记录业主姓名和土地用途等。
数字测图原理及方法
1.1 测量学概述
20世纪40年代自动安平水准仪的问世，标志着水 准测量自动化的开端。1990年已研制出数字水准仪，
可以作到读数记录全自动化。1968年生产了电子经纬
仪，它采用光栅、光学编码来代替刻度分划线，以电 信号方式获得测量数据，并可自动记录在存贮载体上。 陀螺经纬仪与激光经纬仪亦已应用于工程测量的 定向工作。
数字测图原理及方法
Principle and Methods of Digital Mapping
第一章 绪论
为什么要学习《数字测图》？
GIS是一种获取、存储、检 索、操作、分析和显示地球 空间数据的计算机系统。---------英国教育部
数字测图原理及方法
如何学习《数字测图》？
实践性很强——认真做好每个实习 有严格的行业标准——多查看相关规范
数字测图原理及方法
数字测图原理与方法
4.4.2 观测误差 — 作业过程操作带来的
水准管气泡居中的误差: 整平不严格，人眼的局限 性，水准管壁与液体间的磨差和粘滞作用带来的影响。
m居中
0.1 S
m居中
0.1 S 2
4.4.2
观测误差 — 作业过程操作带来的
调焦误差
4.4.2 观测误差 — 作业过程操作带来的
作业过程操作带来的 —— 人的因素
水准管气泡居中的误差
在水准尺上的估读误差 水准尺数立不直
外界环境带来的
仪器和尺子升沉的误差 大气折光
Hale Waihona Puke 4.4.1仪器误差 视准轴应与水准管轴不平行（i角）的误差
望远镜的视准轴和水准管的水准轴是空间的两条直线。 在竖直面上的投影投影的夹角称为 i角误差。 在水平面上的投影的夹角称为交叉误差。
普通水准测量手簿
4.3.3 普通水准测量
测自 Ⅳ3005 至 Ⅳ3018 测 站 点 号 2014 年 11 月 12 日 高差 + 视 距 后视 前视 (m)
观测： 王 一 手簿 记录： 李 二 高程 (m) 备注
1
2 3 4 5
Ⅳ3005
转点 转点
56
54 72
0347
1631 0306
-1284
-2318
46.215
101
101 转点 转点 转点 转点 102
74
98 96 41 43 79 77 2368 1528 0833
2624
-0683 1516 +1027 0501 +1674 0694
42.613
44.631
4.3.4 三四等水准测量
数字测图原理与方法课件
方 大地纬度 过地面某点的椭球面法线与赤道面的夹角，称为该点的大地纬
法 度，用B表示。
规定：从赤道面起算，由赤道面向北为正，从 0°到90°， 称为北纬；由赤道面向南为负，从 0°到90°，称为南纬。
大地高 P点沿椭球面法线到椭球面的距离H，称为大地高， 从椭球面起算，向外为正，向内为负。
图2-4
第2章 测量基本知识 2.2 测量常用坐标系和参考椭球定位
第2章 测量基本知识 2.1 地球形状和大小
2.1.1.2 铅垂线
数 字 测 图 原
地球表面任一质点，都同时受到两个作 用力： 其一是地球自转产生的惯性离心力； 其二是整个地球质量产生的引力。 这两种力的合力称为重力。
理
重力的作用线又称为铅垂线。铅垂
与
线是测量外业所依据的基准线。
方
图2-1
法
2.1.1.3 水准面
原
图。这种测图方法的实质是图解法测图，在测图过程中，数字的精度由于刺点、绘图、
理
图纸伸缩变形等因素的影响会大大降低，而且工序多、劳动强度大、质量管理难。
与
图解法测图的最终成果是地形图，图纸是地形信息的惟一载体。
方
广义的数字测图包括：利用全站仪或其它测量仪器进行野外数字化测图；利用手扶
法
数字化仪或扫描数字化仪对纸质地形图的数字化；以及利用航摄、遥感像片进行数字化
2.2.1.2 空间直角坐标系
数 字 测 图 原
以椭球体中心O为原点；起始子午面与赤 道面交线为X轴；赤道面上与X轴正交的方 向为Y轴；椭球体的旋转轴为Z轴；构成右 手直角坐标系O-XYZ。在该坐标系中，P点 的位置用x，y，z表示。
理 2.2.1.3 WGS-84坐标系
数字测图原理与方法
h往 （a1 b1） (a2 b2 ) h返 (b2' a2' ) (b1' a1' )
往返观测 取平均可减 小尺子的升 沉误差。
h h往 h返 2
4.4.3外界环境带来的
➢ 大气折光
在晴天，地面温度高，
空气的密度较上面的稀， 光线向上折射。
1）视线高出地面0.3m， 2）选择合适的天气（阴
一对水准尺黑面零点差
设置偶数测站
m居中
0.1
S
m居中
0.1 2
S
4.4.2 观测误差 — 作业过程操作带来的
➢ 调焦误差
4.4.2 观测误差 — 作业过程操作带来的
➢ 水准尺上估读误差：受望远镜的放大率、人眼的 ➢ 局限性，视距长度等影响。
1591 ? 中丝读数： 1592 ?
1593 ?
4.4.2观测误差 — 作业过程操作带来的
K+黑 减 红
高 差 中 数
备 考
2121
2196 后
1934 6621
0
1747
1821 前
2008 6796 -1
2
37.4
37.5 后 - 前 -0074 -0175 +1 -0074.5
-0.1
-0.3
1914
2055 后 5 1726 6513
0
1539
1678 前 6
1866 6554 -1
➢ 水准尺竖立不直 ✓对读数的影响：
a a1 cos1 a2 cos 2 acos a a1 a a2 a a(1 cos )
✓一个测站：
h a b (a' b' )(1 cos ) h' (1 cos )
往返观测 取平均可减 小尺子的升 沉误差。
h h往 h返 2
4.4.3外界环境带来的
➢ 大气折光
在晴天，地面温度高，
空气的密度较上面的稀， 光线向上折射。
1）视线高出地面0.3m， 2）选择合适的天气（阴
一对水准尺黑面零点差
设置偶数测站
m居中
0.1
S
m居中
0.1 2
S
4.4.2 观测误差 — 作业过程操作带来的
➢ 调焦误差
4.4.2 观测误差 — 作业过程操作带来的
➢ 水准尺上估读误差：受望远镜的放大率、人眼的 ➢ 局限性，视距长度等影响。
1591 ? 中丝读数： 1592 ?
1593 ?
4.4.2观测误差 — 作业过程操作带来的
K+黑 减 红
高 差 中 数
备 考
2121
2196 后
1934 6621
0
1747
1821 前
2008 6796 -1
2
37.4
37.5 后 - 前 -0074 -0175 +1 -0074.5
-0.1
-0.3
1914
2055 后 5 1726 6513
0
1539
1678 前 6
1866 6554 -1
➢ 水准尺竖立不直 ✓对读数的影响：
a a1 cos1 a2 cos 2 acos a a1 a a2 a a(1 cos )
✓一个测站：
h a b (a' b' )(1 cos ) h' (1 cos )
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谢谢！
பைடு நூலகம்
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
数字测图基本知识4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
第四章 数字化测量技术
如前面章节所述，静态测量基本上是在静态或准静态下进行的，被测量恒定或者是变 化非常缓慢的量，只测量一次就可以得到测量结果，其性能可以用简单慢速时域特性参数来 描述。而对于高速运动的物理系统的动态性能而言，由于被测量快速变化，要实时地显示与 记录动态变化过程，必须增加测量次数，才能提取能描述其动态特性的动态特征参数。亦即， 对于随时间快速变化的物理系统，需要采用动态测量技术，从时域或频域来描述它的运动性 质、运动状态和运动过程等。而数字化测量是实现动态测量的最基本技术之一。
(5)数字化 所谓数字化，是将连续量经离散化和量化过程转换为数字量的过程。如图 4-1-4 所示。
Xi Xi-1
X2
X1 t1 t2
ti-1ti ti+1
tn
图 4-1-4 数字化过程示意图
可见，对连续量进行数字化得到的结果，在时间上和幅值上分别是按照步距 ΔT 的整数 倍和级距 ΔX 的整数倍离散的。由于离散化和量化过程引起的误差，使得数字化结果损失了
量，亦即在时间上及幅值上均连续、无间断点的量。连续量的基本形式如图 4-1-1 所示。
第四章 数字化测量技术
A
tБайду номын сангаас
图
T 4-1-1
连续量
(2)离散量 离散量包括离散模拟量和数字量等形式。所谓离散模拟量是指在时间上离散而幅值上连
续的量，而数字量是指在时间上和幅值上均离散的量。 (3)离散化
对于连续变量 X (t) ，在相隔 ΔT 的若干有限时刻 t1 ， t2 ， t3 ，…， tn 上进行取值，可
{(t1, X1),(t2 , X 2 ),(t3, X 3 ),L, (ti−1, X i−1),(ti , X i )L} ，反映被测量 X (t) 的动态变化过程。
(5)数字化 所谓数字化，是将连续量经离散化和量化过程转换为数字量的过程。如图 4-1-4 所示。
Xi Xi-1
X2
X1 t1 t2
ti-1ti ti+1
tn
图 4-1-4 数字化过程示意图
可见，对连续量进行数字化得到的结果，在时间上和幅值上分别是按照步距 ΔT 的整数 倍和级距 ΔX 的整数倍离散的。由于离散化和量化过程引起的误差，使得数字化结果损失了
量，亦即在时间上及幅值上均连续、无间断点的量。连续量的基本形式如图 4-1-1 所示。
第四章 数字化测量技术
A
tБайду номын сангаас
图
T 4-1-1
连续量
(2)离散量 离散量包括离散模拟量和数字量等形式。所谓离散模拟量是指在时间上离散而幅值上连
续的量，而数字量是指在时间上和幅值上均离散的量。 (3)离散化
对于连续变量 X (t) ，在相隔 ΔT 的若干有限时刻 t1 ， t2 ， t3 ，…， tn 上进行取值，可
{(t1, X1),(t2 , X 2 ),(t3, X 3 ),L, (ti−1, X i−1),(ti , X i )L} ，反映被测量 X (t) 的动态变化过程。
数字测图原理与方法
数字测图原理与方法第一章绪论一、测绘学的内容和任务测绘学是研究测定和推算地面的几何位置、地球形状及地球重力场, 据此测量地球表面自然形态和人工设施的几何分布, 并结合某些社会信息和自然信息的地球分布, 编制全球和局部地区各种比例尺的地图和专题地图的理论和技术的学科, 是地球科学的重要组成部分。
测绘学按照研究范围、研究对象及采用技术手段的不同, 分为以下几个分支学科:大地测量学、摄影测量学、地图学、工程测量学、海洋测绘学。
1 .大地测量学大地测量学是研究和确定地球的形状、大小、重力场、整体与局部运动和地表面点的几何位置以及它们的变化的理论和技术的学科。
2 .摄影测量学摄影测量学是研究摄影影像与被摄物体之间的内在几何和物理关系, 进行分析、处理和解译, 以确定被摄物体的形状、大小和空间位置, 并判定其性质的一门学科。
3 .地图学地图学是研究模拟和数字地图的基础理论、设计、编绘、复制的技术方法以及应用的学科。
4 .工程测量学工程测量学是研究工程建设和自然资源开发中, 在规划、勘测设计、施工和运营管理各阶段进行的控制测量、大比例尺地形测绘、地籍测绘、施工放样、设备安装、变形监测及分析与预报等的理论和技术的学科。
5 .海洋测绘学海洋测绘学是以海洋水体和海底为对象, 研究海洋定位、测定海洋大地水准面和平均海面、海底和海面地形、海洋重力、海洋磁力、海洋环境等自然和社会信息的地理分布及编制各种海图的理论和技术的学科。
广义的数字测图包括: 利用全站仪或其他测量仪器进行野外数字化测图; 利用手扶数字化仪或扫描数字化仪对纸质地形图的数字化; 利用航摄、遥感像片进行数字化测图等技术。
利用上述技术将采集到的地形数据传输到计算机, 由数字成图软件进行数据处理, 经过编辑、图形处理, 生成数字地形图。
第二章测量的基本知识2.1地球形状和大小大地水准面测量学的主要研究对象是地球的自然表面。
重力的作用线又称为铅垂线。
用细绳悬挂一个垂球, 其静止时所指示的方向即为铅垂线方向。
第4讲-数字测图外业_图文
位角；0o~360o。
αAB
A
B
αAB
A
B B
B
A
αAB
αAB
A
B
αAB
αBA
A
鄂州大学建筑工程系 杨国根
40
⒉象限角 由纵线的北端或南端顺时针或逆时针量到直线位 置时所夹的水平锐角；用R表示 0~90。
第一象限: α = R 第二象限: α + R = 180 第三象限: α - R = 180 第四象限: α + R = 360
喷墨：300dpi和600dpi两种。
4、幅面
指绘图仪最大有效绘图面积，它是反映绘图仪大小的指标。厂家标称幅面一
般用最大绘图长宽尺寸表示，如日本DPX-330绘图仪最大绘图尺寸为 864mm－594mm。通常人们又用纸张的标号来表示绘图仪的大小（ A0/A1/A2/A3)。
*
31
观看 碎部测量
X
X
αAB
αAB
X
αAB
RAB
A
B
Y
X
RAB
B
A
RAB
A
Y
Y
B
B
RAB
鄂州大学建筑工程系 杨国根
A
αAB
Y 41
1 极坐标法
Xi = Xz+Di·cos(Lzi) Yi = Yz＋ Di·sin(Lzi)
Hi = Hz ＋ Di·cos(Ti) ＋I－ R azi=az0+Li（aij为坐标方位角） Dzi = Szi·sin(Ti) 若使用视距法，设视距间距为l，则
*
27
数控绘图仪
二、分类 1）按外形：滚筒式绘图仪和平台式
αAB
A
B
αAB
A
B B
B
A
αAB
αAB
A
B
αAB
αBA
A
鄂州大学建筑工程系 杨国根
40
⒉象限角 由纵线的北端或南端顺时针或逆时针量到直线位 置时所夹的水平锐角；用R表示 0~90。
第一象限: α = R 第二象限: α + R = 180 第三象限: α - R = 180 第四象限: α + R = 360
喷墨：300dpi和600dpi两种。
4、幅面
指绘图仪最大有效绘图面积，它是反映绘图仪大小的指标。厂家标称幅面一
般用最大绘图长宽尺寸表示，如日本DPX-330绘图仪最大绘图尺寸为 864mm－594mm。通常人们又用纸张的标号来表示绘图仪的大小（ A0/A1/A2/A3)。
*
31
观看 碎部测量
X
X
αAB
αAB
X
αAB
RAB
A
B
Y
X
RAB
B
A
RAB
A
Y
Y
B
B
RAB
鄂州大学建筑工程系 杨国根
A
αAB
Y 41
1 极坐标法
Xi = Xz+Di·cos(Lzi) Yi = Yz＋ Di·sin(Lzi)
Hi = Hz ＋ Di·cos(Ti) ＋I－ R azi=az0+Li（aij为坐标方位角） Dzi = Szi·sin(Ti) 若使用视距法，设视距间距为l，则
*
27
数控绘图仪
二、分类 1）按外形：滚筒式绘图仪和平台式
数字测图原理与方法
Principles and Methods of Digital Mapping长安大学地测学院§11 绪绪 论论测绘学的内容及其学科分支1测绘学的地位和作用2数字测图的发展概况3学习本门课程目的和要求4§1 1 绪绪 论论•测绘学（Surveying and Mapping; Geodesy ）研究测定和推算地面点的几何位置、地球形状及地球重力场，据此测量地球表面自然形态和人工设施的几何分布，并结合某些社会信息和自然信息的地球分布，编制全球和局部地区各种比例尺的地图和专题地图的理论和技术的学科。
它是地球科学的一个分支学科。
§1.1 测绘学的内容及其分支§1 1 绪绪 论论• 测绘学的研究内容§1.1 测绘学的内容及其分支1. 研究和测定地球形状、大小及其重力场，建立统一的坐标系统，测定地面 点在该坐标系统中的精确点位；2. 对地表形态进行测绘工作，使之变成各种比例尺的地形原图；3. 在各种经济建设和国防工程建设中进行测绘工作；4. 在海洋环境中进行测绘工作，研究其特殊的方法和专用仪器;5. 将地形原图经过地图制图工作，并建立各种地理信息系统。
§1 1 绪绪 论论• 测绘学的学科分支§1.1 测绘学的内容及其分支§1 1 绪绪 论论• 大地测量学（Geodesy）§1.1 测绘学的内容及其分支研究地球的形状、大小和重力场，测定地面点几何位置和地球整体与局部运动的理论和技术的学科。
§1 1 绪绪 论论•摄影测量学（Photogrammetry）§1.1 测绘学的内容及其分支研究利用摄影或遥感的手段获取目标物的影像数据，从中提取几何的或物理的信息，并用图形、图像和数字形式表达测绘成果的学科。
§1 1 绪绪 论论•工程测量学（engineering surveying）§1.1 测绘学的内容及其分支研究在工程建设和自然资源开发各个阶段进行测量工作的理论和技术的学科。
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目录
r p f (1 K) S 2 2R
hAB (a f1 p1) (b f2 p2 )
hAB (a b) (r1 r2 )
当前、后视距离相等时，r1与r2互相抵消。
第4章 水准测量和水准仪
4.2 水准仪和水准尺
４.２.１水准仪的基本部件
数
水准仪系列型号
DS05
DS1
DS3
DS10
字
每千米往返测高差中
≤0.5mm
测
数偶然中误差
≤1mm
≤3mm
≤10mm
图
主要用途
国家一等水准测量 国家二等水准 国家三、四等水 一般工程水准测量
原 理 与
及地震监测
测量及其他精 准测量及一般工
水准仪的构造 密水准测量
程水准测量
下图为一种S3微倾式水准仪的外形和各部件名称。它主要由望远镜、水准器和基座三
n1
n1 n1
(a b) a b
1
1
1
第4章 水准测量和水准仪 4.1 水准测量原理与方法
４.1.3 地球曲率和大气折光的影响
数 字 测 图 原 理 与 方 法
为了讨论地球曲率对水准尺上读数的影响，现把水准面看作圆球面。地球曲率 对水准尺上读数的影响分别用 p1，p2表示（称为球差改正）。
消除视差的方法
第4章 水准测量和水准仪 4.2 水准仪和水准尺
4.2.3 水准器及其灵敏度
4.2.3.1 水准管
数
字
测
图
原 理
水准管的零点
与
水准管轴
方 气泡居中
法
水准管分划值τ 水准管上两相邻分划线间 的圆弧（弧长为2mm）所对的圆心角，
2
R
4.2.3.2 圆水准器
圆心Ｏ是圆水准器的零点，通过零点和球心的连线（点的法 线），称为圆水准轴。
双面尺法为每一测站上用 两组不同的水准尺面的读 数来测定相邻两点间的高 差，
两次仪器高法为每一测站 上用两次不同仪器高度的 水平视线来测定相邻两点 间的高差。
第4章 水准测量和水准仪 4.3 水准测量外业施测
4.3.2 国家三、四等水准测量
数 字 测 图 原
一测站上水准仪照准双面水准尺的顺序为： 1. 照准后视标尺黑面，进行视距丝、中丝读数； 2. 照准前视标尺黑面，进行中丝、视距丝读数； 3. 照准前视标尺红面，进行中丝读数； 4. 照准后视标尺红面，进行中丝读数；
第4章 水准测量和水准仪 4.1 水准测量原理与方法
4.1.2 水准测量方法
如果两点之间的距离较远，或高差较大时，仅安置一次仪器便不能测得它们的高
数
差，这时需要加设若干个临时的立尺点，作为传递高程的过渡点，称为转点。每安置
字
一次仪器，称为一个测站 。
测
图
原
理
与
方
法
高差hAB由下式算得：
hAB (a1 b1 ) (a2 b2 ) (an1 bn1 )
数 字 测 图 原 理 与 方 法
常用水准尺有两种：直尺和塔尺 直尺区为格两式木面质尺双，面塔水尺准尺可以伸缩，携带方便。 尺垫用于转点处放置水准尺。 因瓦水准尺
尺垫与尺桩
第4章 水准测量和水准仪 4.2 水准仪和水准尺
4.2.7 水准仪的使用
数
水准仪的基本操作包括以下步骤：
字
1.安置仪器
测 图 原
字 测
hAB hBA
图
原
• 直接利用高差hAB计算B点高程的方法称为高差法。
理
与 方
• 利用仪器视线高程Hi计算B点高程的方法称为视线高法。
法
Hi ＝ HA＋a
HB＝HA＋（a－b）＝Hi－b
当安置一次水准仪，根据一个已知高程的后视点，需求出若干个未知点的高程时，
用上式计算较为方便，这在建筑工程中经常用到。
即“后前前后”（黑、黑、红、红）
理 与
四等水准测量每站观测顺序也可为“后后前前”（黑、红、黑、红）。
方
法
等级
仪器 类型
标准视线 长度
后前视 距差
后前视距 差累计
黑红面 读数差
黑红面所测 高差之差
检测间歇点 高差之差
三等 S3
65m
3.0m
6.0m
2.0mm
3.0mm
3.0mm
四等 S3
80m
5.0m
原
在
法
1.i角对读数的影响
xa
Sa
tgi
i
Sa
第4章 水准测量和水准仪 4.4 水准测量的误差分析
2.i角对高差的影响
数 字 测
xa
Sa i
图
原
理
与
方
法
xb
Sb i
hAB (a' xa ) (b' xb ) (a' b' ) (xa xb )
10.0m 3.0mm
5.0mm
5.0mm
第4章 水准测量和水准仪 4.3 水准测量外业施测
4.3.3 精密水准测量
精密水准测量一般指国家一、二等水准测量。在两相邻测站上，应按奇、偶数测站的
数 字 测
观测顺序进行观测：
（1）往测：奇数站为后—前—前—后；偶数站为前—后—后—前。 （2）返测：奇数站为前—后—后—前；偶数站为后—前—前—后。
法 点的位置。
（3）除路线拐弯处外，每一测站上仪器和前后视标尺的3个位置，应尽可能接近于一条直
线。
（4）同一测站上观测时， 不得重复调焦。转动仪器的倾斜螺旋和测微轮时，其最后旋转
方向均应为旋进。
（5）每一测段的往测与返测，其测站数均应为偶数，否则应加入标尺零点差改正。由往
测转为返测时，2根标尺必须互换位置，并应重新整置仪器。
数
字
1）在光路中装置—个“补偿器”．使光线偏转而通过十字丝交点
测
图
原
理
与
方
法
f s
4
适当地选择补偿器的位置，可使水平光线正好通过十字丝的交点。
第4章 水准测量和水准仪 4.2 水准仪和水准尺
2）移动十字丝的“补偿”装置
数
字
测
• 视准轴始终是铅垂位置，
图
• 两个反光镜构成45度角，
目录 （6）在观测工作间歇时，最好能结束在固定的水准点上，否则应选择2个坚稳可靠的固定
点，作为间歇点。间歇后，应对2个间歇点的高差进行检测，检测结果符合要求后从间歇
点起测。
第4章 水准测量和水准仪
4.4 水准测量的误差分析
数
4.4.1仪器误差
字
4.4.1.1 视准轴与水准管轴不平行的误差
测
图
视准轴与水准管轴
方
• 易于实现水准测量内外业一体化的。
法
目前电子水准仪采用的自动电子读数方法有以下三种： 相关法，如Leica公司NA2002，NA3003的电子水准仪； 几何法，如蔡司厂的DiNi10，DiNi20； 相位法，如拓普康公司的DL-101C，DL-102C。
第4章 水准测量和水准仪 4.2 水准仪和水准尺
测
法予以消除。
图
原
理 与
4.4.2 观测误差
方
观测误差主要包括有：
法
１.精平误差
２.调焦误差
３.估读误差
４.水准尺倾斜误差
第4章 水准测量和水准仪 4.4 水准测量的误差分析
4.4.3 外界环境的影响
数
4.4.3.1 水准仪、水准尺下沉误差
字
若水准仪在测站上随安置时间的增加而下沉 ，
测
采用“后—前—前—后”的观测程序可减少仪器
4.2.8.2. 电子水准仪的一般结构
数 字 测 图 原 理 与 方 法
在望远镜中装置了一个由光敏二极管构成的行阵探测器，仪 器采用数字图像识别处理系统，并配用条码水准标尺。
目录
第4章 水准测量和水准仪
4.3 水准测量外业施测
数
4.3.1 普通水准测量
字
测
图
原
理
与
方
法
施测程序
在每一测站的水准测量 中，为了能及时发现观测中 的错误，通常采用双面尺法 或两次仪器高法进行观测， 以检查高差测定中可能发生 的错误。
2.粗平 3.瞄准水淮尺
理
4.精平
与
5.读数
方
法
第4章 水准测量和水准仪 4.2 水准仪和水准尺
4.2.8 电子水准仪
4.2.8.1 概述
数 字
电子水准仪与光学水准仪相比，具有以下优点：
测
• 速度快、
图
• 精度高、
原
• 读数客观、
理
• 使用方便、能减轻作业劳动强度、
与
• 可自动记录、存储测量数据、
图
下沉对高差的影响。
原 理 与
消除水准尺下沉的影响 ，办法有：踩实尺垫；观测间隔间将水准尺从尺垫 上取下，以减小下沉量；采用往返观测，取高差平均值的方法可减弱其对高差
方
影响。
法
4.4.3.２ 大气折光的影响
1、视线应高出地面0.3m， 2、选择合适的天气 3、避开不利的环境
4.4.3.3 日照及风力引起的误差
数 字
数字测图原理与方法
测
图
第四章 水准测量和水准仪
原
理
与 方
电子教案
法
退出
第4章 水准测量和水准仪
数 字
4.1 水准测量原理与方法
测 图