現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的概念與基本原理

1、2.現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的概念與基本原理,GPS定位技術(shù),航空攝影測(cè)量,遙感技術(shù),GPS定位技術(shù)——導(dǎo)航衛(wèi)星授時(shí)測(cè)距/全球定位系統(tǒng),全球定位系統(tǒng)的組成：,空間衛(wèi)星星座：由24顆衛(wèi)星組成，其中包括3顆備用衛(wèi)星。衛(wèi)星分布在6個(gè)軌道面內(nèi)，每個(gè)軌道面上分布有4顆衛(wèi)星。,GPS的地面監(jiān)控部分，目前主要由分布在全球的5個(gè)地面站所組成，其中包括衛(wèi)星監(jiān)測(cè)站、主控站和信息注入站。,GPS定位技術(shù)——導(dǎo)航衛(wèi)星授時(shí)測(cè)距/全球定位系統(tǒng),監(jiān)測(cè)站，是在主控站直接控制下的數(shù)

2、據(jù)自動(dòng)采集中心。站內(nèi)設(shè)有雙頻GPS接收機(jī)、高精度原子鐘、計(jì)算機(jī)各一臺(tái)和若干臺(tái)環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器。接收機(jī)對(duì)GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，以采集數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)衛(wèi)星的工作狀況。原子鐘提供時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，而環(huán)境傳感器收集有關(guān)當(dāng)?shù)氐臍庀髷?shù)據(jù)。所有觀測(cè)資料由計(jì)算機(jī)進(jìn)行初步處理，并存儲(chǔ)和傳送到主控站，用以確定衛(wèi)星的軌道。,主控站協(xié)調(diào)和管理所有地面監(jiān)控系統(tǒng)的工作,注入站的主要設(shè)備，包括一臺(tái)直徑為3.6米的天線、一臺(tái)C波段發(fā)射機(jī)和一臺(tái)計(jì)算機(jī)。其主要任務(wù)是在主控站的控制下，將

3、主控站推算和編制的衛(wèi)星星歷、鐘差、導(dǎo)航電文和其他控制指令等，注入到相應(yīng)衛(wèi)星的存儲(chǔ)系統(tǒng)，并監(jiān)測(cè)注入信息的正確性。,用戶設(shè)備的主要任務(wù)是接受衛(wèi)星信號(hào)，以獲得必要的定位信息及觀測(cè)量，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后達(dá)到導(dǎo)航和定位的目的。用戶設(shè)備由傳感器、控制器和無(wú)線通訊設(shè)備三部分組成。,GPS定位技術(shù)——導(dǎo)航衛(wèi)星授時(shí)測(cè)距/全球定位系統(tǒng),GPS衛(wèi)星的信號(hào),GPS定位技術(shù)——導(dǎo)航衛(wèi)星授時(shí)測(cè)距/全球定位系統(tǒng),GPS衛(wèi)星所發(fā)播的信號(hào)，包括載波信號(hào)、P碼（或Y碼）、C／

4、A碼和數(shù)據(jù)碼（或稱D碼）；P碼和C／A碼統(tǒng)稱為測(cè)距碼。 數(shù)據(jù)碼即導(dǎo)航電文，衛(wèi)星通過它向用戶提供衛(wèi)星星歷、GPS時(shí)間、衛(wèi)星鐘差改正、大氣折射改正、衛(wèi)星工作狀態(tài)和軌道攝動(dòng)改正等參數(shù)，是利用GPS進(jìn)行導(dǎo)航和定向的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。,GPS定位技術(shù)——導(dǎo)航衛(wèi)星授時(shí)測(cè)距/全球定位系統(tǒng),測(cè)距碼和數(shù)據(jù)碼都是采用調(diào)相技術(shù)調(diào)制到載波上的，用戶可以用兩種技術(shù)來恢復(fù)載波相位：一是將接收的衛(wèi)星碼信號(hào)與用戶接收機(jī)產(chǎn)生的復(fù)制碼在兩碼同步的條件下相乘，就可恢復(fù)原來

5、的載波又保留了導(dǎo)航電文；二是利用平方解調(diào)技術(shù)，即將接收到的衛(wèi)星信號(hào)自乘就可達(dá)到解調(diào)的目的，但同時(shí)導(dǎo)航電文（數(shù)據(jù)碼）也被去掉了。,GPS定位方法,絕對(duì)定位：（或單點(diǎn)定位）,即在地球協(xié)議坐標(biāo)系統(tǒng)中，確定觀測(cè)站相對(duì)地球質(zhì)心的位置，這時(shí)，可以認(rèn)為參考點(diǎn)與地球質(zhì)心相重合。,相對(duì)定位：,即在地球協(xié)議坐標(biāo)系統(tǒng)中，確定觀測(cè)站與某一地面參考點(diǎn)之間的相對(duì)位置,靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位： 如果按用戶接收機(jī)在作業(yè)中所處的狀態(tài)，則定位方法可分為靜態(tài)相對(duì)定

6、位與動(dòng)態(tài)相對(duì)定位。而在絕對(duì)定位和相 對(duì)定位中，又都包含靜態(tài)與動(dòng)態(tài)兩種方式,GPS定位技術(shù)——導(dǎo)航衛(wèi)星授時(shí)測(cè)距/全球定位系統(tǒng),GPS絕對(duì)定位原理,絕對(duì)定位也叫單點(diǎn)定位，通常是指在協(xié)議地球坐標(biāo)系中，直接確定觀測(cè)站相對(duì)于坐標(biāo)系原點(diǎn)（地球質(zhì)心）絕對(duì)坐標(biāo)的一種定位方法。利用GPS進(jìn)行絕對(duì)定位的基本原理，是以GPS衛(wèi)星和用戶接收機(jī)天線之間的距離（或距離差）觀測(cè)量為基礎(chǔ)，并根據(jù)已知的衛(wèi)星瞬時(shí)坐標(biāo)，來確定用戶接收機(jī)天線所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位，即觀測(cè)站的位置。

7、 應(yīng)用GPS進(jìn)行絕對(duì)定位，根據(jù)用戶接收天線所處的狀態(tài)不同，又可分為動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位和靜態(tài)絕對(duì)定位。,GPS定位技術(shù)——導(dǎo)航衛(wèi)星授時(shí)測(cè)距/全球定位系統(tǒng),當(dāng)用戶接收設(shè)備安置在運(yùn)動(dòng)的載體上，并處于動(dòng)態(tài)的情況下，確定載體瞬時(shí)絕對(duì)位置的定位方法，稱為動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位。動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位，一般只能得到?jīng)]有（或很少）多余觀測(cè)量的實(shí)時(shí)解。這種定位方法，被廣泛地應(yīng)用于飛機(jī)、船舶以及陸地車輛等運(yùn)動(dòng)載體的導(dǎo)航。 另外，在航空物探和

8、衛(wèi)星遙感等領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用前景。 當(dāng)接收機(jī)天線處于靜止?fàn)顟B(tài)的情況下，用以確定觀測(cè)站絕對(duì)坐標(biāo)的方法，稱為靜態(tài)絕對(duì)定位。這時(shí)，由于可以連續(xù)地測(cè)定衛(wèi)星至觀測(cè)站的偽距，所以可獲得充分的多余觀測(cè)量，以便在測(cè)后，通過數(shù)據(jù)處理提高定位的精度。靜態(tài)絕對(duì)定位方法，主要用于大地測(cè)量，以 精確測(cè)定觀測(cè)站在協(xié)議地球坐標(biāo)系中的絕對(duì)坐標(biāo)。,GPS定位技術(shù)——導(dǎo)航衛(wèi)星授時(shí)測(cè)距/全球定位系統(tǒng),GPS技術(shù)在線路工程中的應(yīng)用,1、平面控制測(cè)量2、高程

9、水準(zhǔn)測(cè)量3、線路測(cè)量4、精密控制測(cè)量5、運(yùn)營(yíng)與行車控制,GPS定位技術(shù)——導(dǎo)航衛(wèi)星授時(shí)測(cè)距/全球定位系統(tǒng),,航空膠片攝影,地面攝影,數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量,模擬攝影測(cè)量,立體攝影測(cè)量,機(jī)載數(shù)字相機(jī)攝影,航空數(shù)字掃描系統(tǒng),航空攝影測(cè)量,航空攝影測(cè)量的應(yīng)用,航空攝影測(cè)量在公路與鐵路等線路工程勘測(cè)設(shè)計(jì)中已得到廣泛應(yīng)用。在可行性研究階段可利用航測(cè)資料輔助進(jìn)行線路方案研究。當(dāng)有紙介質(zhì)1:1萬(wàn)地形圖時(shí)，首先在紙介質(zhì)地形圖上研究出合理的線路走向位置，然后

10、將1：1萬(wàn)比例尺地形圖紙上定線的位置，參照地物地貌特征，搬到航片上，并進(jìn)行室內(nèi)判釋，結(jié)合各專業(yè)提出的意見修改紙上定線。 對(duì)于山區(qū)、高山區(qū)地段，如無(wú)1：1萬(wàn)比例尺地形圖，可根據(jù)線路方案研究的需要，提出利用既有航測(cè)資料測(cè)繪1：1萬(wàn)比例尺地形圖的范圍，制定踏勘計(jì)劃。 在踏探過程中，地物地貌有重大變化而有影響到線路方案的地段，在航片上標(biāo)繪其范圍并注記，以便定線時(shí)考慮，研究解決。,航空攝影測(cè)量,在整個(gè)線路方案研究過

11、程中，以線路專業(yè)為先導(dǎo)，會(huì)同各專業(yè)，以航、衛(wèi)片為主要聯(lián)系手段，反復(fù)修改線路平、剖面，提出合理的方案。 在初步設(shè)計(jì)與初測(cè)工作中，用航測(cè)方法測(cè)繪線路沿線的大比例尺帶狀地形圖，并利用航測(cè)獲取的數(shù)字、影像信息完成線路勘測(cè)設(shè)計(jì)一體化工作。 線路專業(yè)的航測(cè)工作主要包括： 航帶設(shè)計(jì) 根據(jù)各專業(yè)需要擬定大比例尺航空攝影范圍。 確定航攝范圍著重研究越嶺地段、河谷線、橋渡

12、、接軌點(diǎn)、水庫(kù)地區(qū)、地質(zhì)不良地段、通過經(jīng)濟(jì)控制點(diǎn)、湖泊兩岸等地段，從而確定航攝范圍。,航空攝影測(cè)量,大比例尺像片概略選線 航飛結(jié)束后，直接在大比例尺像片概略選線，以便在沒有初測(cè)地形圖（l：2000～1：5000比例尺）時(shí)可收集初測(cè)資料，并確定控制測(cè)量和測(cè)圖范圍。 專業(yè)調(diào)繪 根據(jù)修定的線路方案，進(jìn)行專業(yè)調(diào)查、布設(shè)路線點(diǎn)確定測(cè)圖范圍。調(diào)查工作可利用航片在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。 路線控制點(diǎn)布置 在線路附近和

13、重點(diǎn)工程地段布設(shè)一些線路點(diǎn)，以便控測(cè)時(shí)聯(lián)測(cè)。線路點(diǎn)可選在明顯地物處，進(jìn)行像片刺點(diǎn)并在航測(cè)內(nèi)業(yè)中獲取其坐標(biāo)。,航空攝影測(cè)量,航測(cè)大比例尺地形圖上定線和方案比選 圖上定線和方案比選的基本原則與傳統(tǒng)的地面勘測(cè)方法相同。 航測(cè)地形圖屬于線劃地形圖，會(huì)損失大量影像信息，因此紙上定線時(shí)應(yīng)充分利用像片資料，提高定線質(zhì)量。 鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)專業(yè)較多，線路專業(yè)需向各專業(yè)提供線路平剖面圖以便進(jìn)行初測(cè)、采用航測(cè)方

14、法，線路專業(yè)可以不等地形圖出來，先提供像片概略選線成果，使各專業(yè)初測(cè)工作提前開始。,航空攝影測(cè)量,,遙感分類：航天遙感、航空遙感和地面遙感三大類,航天遙感資料： 利用人造衛(wèi)星或航天飛機(jī)作為遙感平臺(tái)，對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行遙感，所獲得的遙感資料統(tǒng)稱為航天遙感資料。,航空遙感資料： 采用飛機(jī)（特殊情況下使用氣球）作為遙感平臺(tái)，對(duì)地面的目標(biāo)物進(jìn)行遙感，所獲得的資料稱為航空遙感資料。,地面遙感資料：主要是汽車、船只作為遙感平臺(tái)，或由人直接操持遙感儀器，對(duì)

15、地表、地下或水下進(jìn)行遙感，獲得的資料稱為地面遙感資料。,遙感技術(shù),線路勘測(cè)設(shè)計(jì)中，需要查明主要線路方案沿線的區(qū)域地質(zhì)、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件。對(duì)控制性的重大不良地質(zhì)工點(diǎn)和工程，初步查明其工程地質(zhì)條件，為方案比選和編制初步設(shè)計(jì)文件，提供準(zhǔn)確可靠的地質(zhì)基礎(chǔ)資料。 遙感圖像可直接或間接地提供大量的有關(guān)地表各種地物屬性的信息，為判釋各種地質(zhì)現(xiàn)象要素，創(chuàng)造良好的條件。,遙感技術(shù),在線路工程中的應(yīng)用,工程地質(zhì)判釋 利用遙感圖像

16、進(jìn)行工程地質(zhì)判釋的判釋內(nèi)容主要為：地質(zhì)構(gòu)造，巖性（或巖組）和不良地質(zhì)現(xiàn)象。,遙感技術(shù)在土壤與地貌判釋中的應(yīng)用 土壤的判釋、植被的判釋、森林和灌木的判釋、草地的判釋、耕地的判釋、分水嶺的判釋、地形等級(jí)的判釋、,遙感技術(shù),遙感技術(shù)在鐵路與公路洪水災(zāi)害防治中的作用 采用先進(jìn)的遙感手段，對(duì)多片種、多波段、多時(shí)相的信息進(jìn)行影像增強(qiáng)、彩色合成等處理，可以得到鐵路沿線與水害有關(guān)的各種水系形態(tài)、洪水泛濫線。泥石流扇、渠網(wǎng)

17、、湖泊，沼澤或鹽堿濕地、水工建筑物等地表特征。利用多時(shí)相遙感圖像進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，了解沿線自然環(huán)境的變化情況、預(yù)測(cè)對(duì)鐵路的危害性；遙感技術(shù)用于防治公路水害，不但能查明公路沿線重點(diǎn)橋梁和路基所處河段特征、河床穩(wěn)定性、歷史與現(xiàn)狀水害，判斷隱患，分析水害成因，預(yù)測(cè)發(fā)展趨勢(shì)，及時(shí)提出防范及治理措施，為技術(shù)改造工程規(guī)劃的決策（即利用、加固、擴(kuò)建、重建）提供科學(xué)依據(jù)，達(dá)到防災(zāi)減災(zāi)目的，而且可縮短宏觀管理決策周期，加快防護(hù)，搶修，復(fù)舊工程實(shí)施進(jìn)度。,遙感