《地籍控制测量》PPT课件.ppt

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1、第六章:地籍控制测量,一.地籍控制测量的原则 从整体到局部；由高级到低级分级控制； 地籍控制测量：地籍基本控制测量、地籍图根控制测量 （高程一般不要求）,地籍平面控制测量包括基本控制测量和图根控制测量，前者为测区的首级控制，后者是直接为测图服务的扩展控制，两者构成了测区控制网两个不同的层次，既能保证精度分布均匀，又能满足测区设站的实际需要。,地籍控制测量是地籍图件的数学基础，是关系到界址点精度的带全局性的技术环节。因此，地籍控制测量必须做到“精心设计、从高到低、分级布网、严密实施”的基本要求。,第六章:地籍控制测量,地籍基本控制测量方法： 三角网（锁） 测边网 导线网 GPS网 地籍基本控制测

2、量精度： 一、二、三、四等和一、二级 地籍图根控制测量方法： 导线网、 GPS网； 图根控制测量精度：一、二级,第六章:地籍控制测量,二.地籍控制测量的精度 各等级三角网主要技术规定 各等级三边网主要技术规定 各等级导线网主要技术规定 各等级GPS相对定位测量的主要技术规定,我国地籍测量遵循行业技术标准： 城镇地籍调查规程（TD1001-93） 第二次全国土地调查技术规程（TD/T1014-2007) 城市测量规范（CJJ8-99) 规程和规范的基本精神和要求： “地籍平面控制测量坐标系统尽量采用国家统一坐标系统，条件不具备的地区可采用地方坐标系和任意坐标系”。,地籍控制测量有如下的主要特点：

3、 (1) 因地籍图的比例尺较大(150012000)，故平面控制测量精度要求高，以保证界址点和图面地籍要素的精度要求。 (2) 地籍元素之间的相对误差限制较严，如相邻界址点间距、界址点与邻近地物点间距的误差不超过图上0.3 mm。因此，只有保证平面控制点的点位精度才能满足界址点的精度要求。,(3) 城镇地籍测量由于城区街巷纵横交错，房屋密集，视野不开阔，故多用导线测量建立平面控制网。 (4) 为了保证宗地勘丈的需要，基本控制和图根控制必须有足够的密度，才能满足细部测量的要求。 (5) 规程规定界址点的中误差为5 cm，因此，高斯投影的长度变形是不可忽视的，当城市位于3 带的边缘时，可按城市测量

4、规范采取适当的措施。,导线控制测量精度指标（N为导线转折角个数）,GPS网主要技术要求,GPS静态相对定位测量的主要技术要求,地籍平面控制网在精度上要满足测定界址点坐标的精度要求； 在密度上要满足整个地籍调查区细部测量的要求； 在控制点点位埋设上要顾及日常地籍管理的要求。 地籍平面控制网的布设分为：基本(首级)平面控制网和图根平面控制网。,精度要求 (1) 首级平面控制网要能保证四等网中最弱相邻点的相对点位中误差m不得超过5cm，四等以下网各等级控制点相对于上级控制点(起算点)的点位中误差m不超过5 cm. (2) 地籍平面控制网要求投影长度变形值小于2.5 cm/km(即相对变形小于1/40

5、 000)。,第六章:地籍控制测量,三.地籍测量平面坐标系的选择 1. 国家坐标系 1954北京坐标系 1980西安坐标系 新54北京坐标系 2.城市坐标系（地方独立坐标系） 3.任意投影带独立坐标系 坐标系统转换,主题：测量坐标系,姓名：赵宝锋 单位：淮海工学院,教学内容,一 大地坐标系,二 空间直角坐标系,三 高斯平面直角坐标系（重点）,四 三种坐标之间的关系（了解）,一 大地坐标系,N,S,M,格林尼治 天 文 台,大地经度(L),大地纬度(B),大地高(H),L,B,H,过地面点的子午面与起始子午面之间的夹角（东经、西经0-180）,过地面点的法线与赤道面之间的夹角（北纬、南纬0-90

6、）,地面点沿法线至参考椭球面的距离,G,P点坐标（L，B，H）,经度参考面,纬度参考面,我国的坐标系统,参心坐标系,1954年北京坐标系 （BJ-54）,1980年国家大地坐标系 （XA-80）,地方独立坐标系,不同坐标系的参考椭球,二 空间直角坐标系,坐标原点,Z轴,X轴,Y轴,P点坐标 (X,Y,Z),N,S,格林尼治 天 文 台,右手直角坐标系O-XYZ,定义,三 高斯平面直角坐标系,椭球面是测量计算的基准面,上面计算复杂繁琐,椭球面上点、线用经度、纬度、大地线、大地方位角表示,投影转换到平面,地图投影学,我国采用高斯正形投影,O,K1,K2,L1,L2,N,S,三 高斯平面直角坐标系,

7、中央子午线,分界子午线,高斯投影基本原理,三 高斯平面直角坐标系,高斯投影的特点 正形投影，等角投影 中央子午线投影后为直线，且长度不变 其他子午线变化 赤道投影后亦为直线 其他纬线变化,展开,Y,三 高斯平面直角坐标系,投影带,6带,为了控制长度变形,从0子午线起，每隔经差6 自西向东分带，依次编号1,2,3，60,自东京1.5起，每隔经差3 自西向东分带，依次编号1,2,3，120,我国领土跨11个6带，即第13-23带,我国领土跨22个3带，即第24-45带,3带,6带划分示意图,三 高斯平面直角坐标系,3带与6带的关系及中央子午线计算公式,说明：当3带与6带的中央子午线重合时， 3带与

8、6带重合部分的高斯平面坐标一致，不需要换带计算。,三 高斯平面直角坐标系,国家统一坐标,国家统一坐标系 y=带号+500公里+Y,自然坐标,o,Y,X,P(X,Y),500km,o,x,国家统一坐标,y,P(x,y),例：P点自然坐标X=3275611.188 Y=-276543.211m P点国家统一坐标x=3275611.188 y=19 223456.789m,三 高斯平面直角坐标系,测量平面直角坐标系与数学平面直角坐标系的联系与区别,o,Y,X,P(X,Y),o,x,y,数学平面直角坐标系,测量平面直角坐标系,P(x,y),本质一致：数学中的三角函数公式在测量平面坐标系中通用。,空间直

9、角坐标(X,Y,Z),大地坐标(L,B,H),高斯平面直角坐标(x,y,H),四 三种坐标之间的关系（了解）,四 坐标转换,空间直角坐标(X,Y,Z),大地坐标(L,B,H),高斯平面直角坐标(X,Y,H),1 大地坐标转换为空间直角坐标,2 空间直角坐标转换为大地坐标,四 坐标转换,空间直角坐标(X,Y,Z),大地坐标(L,B,H),高斯平面直角坐标(X,Y,H),3 大地坐标转换为高斯平面直角坐标,4 高斯平面直角坐标转换为大地坐标,思考题,？,80国家坐标系统是如何定义的？ 大地坐标 空间直角坐标 高斯平面直角坐标,坐标转换,平面坐标转换 相似变换（Similarity transfor

10、mation） 仿射变换（Affine transformation）,坐标转换,三维坐标转换 七参数法,高斯投影长度变形,假设某两点平均高程为 ，平均水平距离为 （两点在平均高程面上的距离），归算到参考椭球面所产生的长度变形为： 参考椭球面上的长度投影到高斯平面上所产生的变形为： -两点投影到参考椭球面上的长度,高斯投影正算公式,为了减少长度变形而引起的误差，一般采用如下方法： 若因测区地面高程引起的变形大于2.5cm/km，则采用测区平均高程面作为归算面以减少变形； 若因测区偏离中央子午线而引起的投影变形大于2.5cm/km，则应选择测区中央的某一子午线作为投影带的中央子午线，带宽为3度（

11、任意投影带）,按规程规定：地籍平面控制网的坐标系统尽量采用国家统一坐标系统；条件不具备的地区可采用地方坐标系或任意坐标系。这条规定包括以下几种选择：,(1)与国家大地控制网(或城市控制网) 坐标系统一致 国家大地控制网坐标系统采用高斯6或3带平面直角坐标系。如果地籍基本平面控制网包括有国家大地控制点、城市控制网点，则地籍平面控制测量坐标系采用国家统一坐标系，使地籍平面控制网成为国家控制网的组成部分。这样既能充分利用国家和城市控制点的成果，又便于在大范围内开展地籍测量时，有一个统一的坐标系，因此这是最理想的选择。,(2) 与城市控制网坐标系统一致 有时城市控制网坐标系与国家坐标系不一致，即城市采

12、用地方独立坐标系，这时经综合分析原因后，在不宜与国家坐标系统一致时，地籍控制测量坐标系统应与城市控制网坐标系统一致。,(3) 如果当地已有某个测量坐标系，则地籍平面控制网的坐标系原则上应与其一致 综上所述，地籍平面控制网坐标系应尽量沿用该地区已有的国家统一坐标系或城市控制网独立坐标系，而国家统一坐标系要顾及全国这样大面积的统一性。,在将地面上的观测值统一投影到高斯正形投影平面上时，会使距离产生变形；同时为了使不同高度观测值在统一的平面上进行计算，还要将观测值归化到参考椭球体上(或平均海平面上)，这又会使距离产生变形。,在这两个因素的影响下，根据国家大地点坐标反算出的距离，往往与相应实地丈量的水

13、平距离不一致，这就是坐标系的长度投影变形问题。 不论选择何种地籍坐标系统，都应该使投影长度变形值小于2.5cm/km(即相对变形小于1/40 000)，以有利于正确测定界址点和计算面积。,地籍控制测量的基本方法,一.布网范围 城市地区控制网应覆盖中长期的城市规划范围。不论城镇还是农村，首级控制点应埋设永久标志，确保长期使用。,二.布网方法 1. 常规的布网方法 可以用三角测量的方法布设测角网、测边网和边角网，也可用导线测量的方法布设精密测距导线网和光电测距导线网，或采用三角和导线相互结合的形式布网。 2. 建立GPS控制网,首级平面控制网等级的选择，应根据测区大小、城市经济和技术条件等实际情况

14、而定。地籍测量的二、三、四等以及一、二级平面控制网都可作为测区的首级平面控制网。 布设城市基本平面控制网，一般从两个途径获得： * 尽量利用测区内已有控制网 * 重新布设城镇地籍基本平面控制网,三.加密控制网的布设 采取逐级加密控制点的原则 a. 用三角测量全面插网和插网加密控制网 b. 用导线测量加密控制网,四. 地籍图根控制网的布设 为了满足地籍细部测量和日常地籍管理的需要，在各级基本控制点的基础上进一步加密的控制网，称为地籍图根控制网。 为了保证基本控制点具有较高的精度，基本控制点都布设得比较稀疏，一般情况下每平方公里为1020个点左右，其密度满足不了地籍细部测量的需要。这就对布设图根控

15、制网提出了以下几方面的要求：,1. 图根控制网的等级及其精度 根据规程规定，图根控制网可分为两级进行加密。其控制点的精度规定为：各等级控制点相对于上级控制点的点位中误差不超过5 cm，其作用为了满足以5 cm(或7.5 cm)精度测量界址点坐标的要求。 与比例尺无关,2. 图根点密度的要求 地籍图根控制点密度应以满足测量界址点位置的需要为原则。 比例尺 测量方法 首级控制点密度 地形复杂程度,3. 图根控制网的布设方式 在城镇建成区，由于建筑物密集，用导线形式布设地籍图根控制网。 为了控制图根控制网的发展层次，应优先布设导线网。 在建筑物稀少、通视条件良好的地区，也可以布设图根三角网。 地籍图

16、根控制网建立后，所有布设图根点都应埋设永久性或半永久性标志，为日常地籍管理使用。,五.地籍控制点点之记和控制网略图 地籍控制点若需要作为永久性保存的就必须在地上埋设标石(或标志)。 为了今后应用控制点时寻找方便，必须在实地选点埋石后，对每一控制点填绘一份点之记。 为了更好地了解整个测区地籍控制网点的分布情况，检查控制网布网的合理性和控制点分布等情况，必须绘制测区控制网略图.,地籍基本平面控制网的施测与计算 1、 水平角观测的基本要求 2、 距离丈量的基本要求 3、 图根导线的施测 4、 地籍平面控制网的平差计算,城镇地籍GPS控制测量,利用GPS技术进行城镇地籍控制测量，从精度上看是完全可行的

17、。 在目前条件下，用GPS建立城市二、三等首级平面控制网或用GPS与传统大地测量组成混合网，然后在城市街道、房屋密集和GPS测量选点发生困难的地方，用传统控制测量方法加密，是比较现实与合理的。,同其他测量方法一样，GPS测量的具体实施也包括外业和内业两项工作。外业工作主要包括选点、建立观测标志、野外观测以及成果质量检核等，内业工作主要包括GPS测量的技术设计、测后数据处理以及技术总结等，如果按照GPS测量实施的工作程序，则可分为技术设计、选点与建立标志、外业观测、成果检核与数据处理等阶段。,一. GPS网的技术设计 GPS网的技术设计是一项基础性的工作。这项工作应根据网的用途和用户的要求来进行

18、，其主要内容应包括精度指标的确定和网的图形设计等。,(1) GPS测量的精度指标 精度指标的确定取决于网的用途，设计时应根据用户的实际需要和可以实现的设备条件，恰当地选定GPS网的精度等级。精度指标通常以网中相邻点之间的距离误差mR来表示，其形式为： mR=(+10-6D)mm 式中，D为相邻点之间的距离(km),(2) 网形设计 GPS网形设计就是根据用户要求，确定具体的布网观测方案，其核心是如何高质量低成本地完成既定的测量任务。通常在进行GPS网设计时，必须顾及测站选址、卫星选择、仪器设备装置与后勤交通保障等因素。当网点位置、接收机数量确定以后，网的设计就主要体现在观测时间的确定、图形构造

19、及各点设站观测的次数等方面。,一般要求GPS网应根据独立的同步观测边构成闭合图形(称同步环)。然后，可按点连式、边连式和网连式这三种基本构网方法，将各种独立的同步环有机地连接成一个整体。,二、选点与建立标志 三、外野观测 （1）外野观测计划的拟定 （2）仪器的检验 （3）观测工作的实施 仪器安置；观测作业；观测记录 四、内业数据处理 （1）基线解算 （2）观测成果检核 （3）GPS网平差：GPS网无约束平差；与地面网联合平差,五、技术总结和上交资料 （一）技术总结 （1）测区范围与位置、自然地理环境、气候特点、交通及电信等； （2）任务来源、测区已有测量情况、项目名称、施测目的和基本精度要求；

20、 （3）施测单位、起止时间、作业人员数量、技术状况； （4）作业技术依据； （5）作业仪器类型、精度及检验和使用情况； （6）点位观测条件的评价，埋石与重合点情况； （7）联测方法、完成各级点数与补测、重测情况，及作业中发生与存在问题的说明； （8）外野观测数据质量分析与野外数据检核情况； （9）数据处理方案、所采用的软件、所采用的星历、起算数据、坐标系统，及无约束平差、约束平差情况； （10）误差检验及相关参数和平差结果的精度估计等； （11）上交成果中尙存问题和需要说明的其他问题、建议或改进措施； （12）各种附表与附图。,五、技术总结和上交资料 （二）上交资料 （1）测量任务书（或合同书

21、）、技术设计书； （2）点之记、环视图、测量标志委托保管书、选点资料、埋石资料； （3）接收设备、气象及其他仪器的检验资料； （4）外野观测记录、测量手簿及其他记录； （5）数据处理中生成的文件、资料和成果表； （6）GPS网展点图； （7）技术总结和成果验收报告。,VRS虚拟基准站的eRTK,在非常大的区域范围内，作业要取得最准确的结果 作业覆盖一个县，一个州甚至整个国家，用实时差分eRTK进行高精度作业 参考站间距 70km,什么是GPS基站?,GPS 基站 GPS接收机, 电脑, 软件, 和通讯 设备等固定,半固定设备整合在一起用以提供连续数据下载,监测和数据播发. 基站系统 GPS 基

22、站硬件, 加上 通讯系统,数据处理软件 流动接收设备, 组成可实现既定功能的网络,前提为选择高精度的已知坐标点,架设GPS. 连续采集静态数据用于后处理,数据分析(静态应用) 产生误差改正信息以进行实时应用(多功能应用) 广播相位或伪距 差分信息(无线电或 modems) 可用距离 10 km 到 500 km (RTK vs DGPS),基站硬件设备,为什么建立VRS多功能网?,可进行整网的完整性监控 大大降低网内用户对单一基站信号完好度的依赖 可实现所有用户共享 利用已有通讯网络-英特网,局域网,GSM,GPRS,IDD,帧中继等 流动用户不用架设基站是我想再强调的!,国内成功的经验,深圳

23、连续运行卫星定位网 运行单位：深圳土地局 利用5个连续运行GPS基站覆盖深圳市，为网络内移动用户提供数据服务。基站本身可以作为高精度基准和气象数据基站。,国内成功的经验,北京GPS多功能网络 运行单位：北京市信息办 建成后将以28个GPS台站覆盖北京市区，为地震预报气象预报，城市工程，综合管理提供服务 目前已建成的4各站使用Trimble设备效果良好,国内成功的经验,四川GPS多功能网络 运行单位：四川省地震局 以四个连续运行基准站覆盖成都周边地区，主要为板块运动（地震）监测服务 同时具备提供播发差分信息提供社会服务的能力,国内成功的经验,福建GPS基准站网络 运行单位：福建省地震局 以5个连

24、续运行基准站覆盖福建省中心地带，为中长期地震预报，短期地震预报提供监测数据,二. 选点与建立标志 不要求一定通视，而且网形结构灵活，不需建立高标，节省了费用。 GPS应用于城镇地籍控制测量，选点时要满足以下要求：点位要选在交通方便、易于安置接收设备的地方，且视野宜开阔，以便与常规地面控制网的联测和加密；GPS点应避开对电磁波有强烈吸收、反射等干扰影响的金属和其他障碍物体，如高压线、电台、电视台、高层建筑(在建筑物顶部可设点)、大范围水面。,选定好点位之后，应按要求埋置标石，以便保存。最后，应绘制点之记、测站环视图和GPS网选点图，作为提交的选点技术资料。,三.外业观测 外业观测是指利用GPS接收机采集来自GPS卫星的电磁波信号，其作业过程大致可分为天线安置、接收机操作和观测记录。外业观测应严格按照技术设计时所拟定的观测计划实施。只有这样，才能协调好外业观测的进程，提高工作效率，保证测量成果的精度。 天线的妥善安置是实现精密定位的重要条件之一，其具体内容包括：对中、整平、定向并量取天线高。,四.成果检核与数据处理 观测成果的外业检核是确保外业观测质量，实现预期定位精度的重要环节。所以，当观测任务结束后，必须在测区内及时对外业观测数据进行严格的检核，并根据情况采取淘汰或必要的重测、补测措施。只有按照规范要求，对各项检核内容严格检查，确保准确无误，才能进行后续的平差计算和数据处理。,