《地图数据源》PPT课件

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1、第三章 地图数据源,测量演示,本章教学要求,教学重点： 水准测量、角度测量、距离测量的基本原理 数据的分类 量表法数据预处理 教学难点 角度测量原理 量表法数据预处理,第三章 地图数据源,3.1 水准测量原理与仪器操作 3.2 角度测量原理 3.3 距离测量原理 3.4 制图数据与处理,一、基本原理 利用水准仪提供的水平视线，测量两点间高差，从而由已知点高程推算出未知点高程。,3.1 水准测量原理与仪器操作,A后视点 a后视读数 B前视点 b前视读数,1、A、B两点间高差,2. B点的高程,3.视线高程,hAB=h1+ h2+ hn =(a1-b1)+(a2-b2)+(an-bn) =a-b,

2、若A、B 两点间布设一些过渡点（转点）1、2、3，将其分为n段，则用水准仪分别测得各段高差为h1， h2 hn，则有：,二、水准测量的仪器与工具,（一）水准仪(level) 1. 望远镜(telescope) 物镜 目镜 十字丝（上、中、下丝）,2. 水准器(bubble) 圆水准器(circular bubble) ：用于整平。 特性：气泡始终向高处移动。 3. 基座(tribrach),（二）水准尺(leveling staff) 主要有单面尺、双面尺和塔尺。,尺面分划为1cm，每10cm处（E字形刻划的尖端）注有阿拉伯数字。,（三）尺垫(staff plate) 放在转点上，以防水准尺下

3、沉。,操作程序：安置粗平瞄准读数记录计算 （一）安置： 打开三脚架，三长两短，保持平稳。 拿出水准仪，摆放在三脚架上，并旋紧螺旋。,三、水准仪的使用,（二）粗平 调节脚螺旋，使圆水准气泡居中。 1方法 对向转动脚螺旋1、2使气泡移至1、 2方向中间转动脚螺旋3，使气泡居中。,粗平的操作方法示意图：,2规律 气泡移动方向与左手大拇指运动的方向一致。,（三） 瞄准,1方法：先用准星器粗瞄，再用微动螺旋精瞄。,（四）读数 精平后，用十字丝的中丝在水准尺上读数。 1方法：米、分米看尺面上的注记，厘米数尺面上的格数，毫米估读。 2规律：读数在尺面上由小到大的方向读。故仪器若成倒像的，从上往下读；若成正像

4、，即从下往上读。,水准仪读数实例：,（五）记录,（六）计算,3.2 角度测量原理,一、角度测量原理： 水平角(horizontal angle)测量 竖直角(vertical angle)测量,1、水平角(horizontal angle),概念： 从一点出发的两条空间 直线在水平投影面上的夹角。 范围：顺时针0360,水平度盘上： = CBO-ABO,O,2、竖直角(vertical angle),概念：在同一竖直面内，倾斜视线与水平视线间的夹角。 范围：=090度 ，仰角为正，俯角为负。,二、光学经纬仪 (optical theodolite),1、照准部(alidade)、竖直度盘 2、

5、水平度盘(horizontal circle) 3、基座(tribrach),望远镜上下制动螺旋,望远镜上下微动螺旋,光学对中器,竖直度盘,竖直指标水准管微动螺旋,水平制动、微动螺旋,两个基本概念：,盘左 盘右,盘左观测,盘右观测,竖直度盘,竖直度盘,水平度盘由光学玻璃制成 顺时针 0 360刻度。 水平度盘； 水平度盘转动控制装置(变换手轮或复测扳手)。,三、经纬仪的安置 内容及精度要求： 1. 对中 (centering) 2mm 使水平度盘中心与测站点在同一铅垂线上。 2.整平(leveling) 半格 使水平度盘处于水平位置， 竖轴处于铅垂位置。,三、仪器的使用,安置（对中、整平）瞄准

6、读数记录计算,（一）安置,经纬仪的安置包括对中(centering)和整平(leveling) 粗对中与粗平：平移三脚架(应注意保持三角架头面基本水平)，使垂球尖大致对准测站点的中心，将三脚架的脚尖踩入土中。,精对中：垂球尖准确对准测站点，垂球对中的误差应小于3mm。 精平：使管水准气泡在相互垂直的两个方向上居中。 注意，旋转脚螺旋精平仪器时，不会破坏前已完成的垂球对中关系。,气泡居中，1、2等高,气泡居中，3与1、2等高,脚螺旋精平图示：,1）使照准部水准管与一对脚螺旋1、2的连线平行。 对向旋转脚螺旋1、2，使水准管气泡居中。 2）将照准部旋转90 ，旋转脚螺旋3，使气泡居中。 3）反复（

7、1）、（2）两步。,脚螺旋精平步骤：,（二）瞄准,目镜对光：松开望远镜制动螺旋和水平制动螺旋，将望远镜对向明亮的背景(如白墙、天空等，注意不要对向太阳)，转动目镜使十字丝清晰。 粗瞄目标：用望远镜上的粗瞄器瞄准目标，旋紧制动螺旋。 精确瞄准：转动物镜调焦螺旋使目标清晰，旋转水平微动螺旋和望远镜微动螺旋，精确瞄准目标。可用十字丝纵丝的单线平分目标，也可用双线夹住目标。,注意：瞄准时，尽量瞄准目标基部。,（三）读数,读数时先打开度盘照明反光镜，调整反光镜的开度和方向，使读数窗亮度适中，旋转读数显微镜的目镜使刻划线清晰，然后读数。,J6光学经纬仪的读数方法,水平度盘读数： 730424,（1）分微尺

8、的分划值为1，估读到 X 。 （2）“H”水平度盘读数，“V”竖直度盘读数。,读 数 练 习,（四）测量方法及记录,测回法及记录 方向观测法及记录,测回法及记录 1.适用：两个方向的单角（AOB）,2.步骤： （1）盘左瞄准左边A，配度盘至00X，读取a1。 （2）顺时针旋转瞄准右边B，读取b1。 则上半测回角值:1= b1-a1,1,a1,b1,（3）倒镜成盘右，瞄准右边B，读取b2。,（4）逆时针旋转瞄准左边A，读取a2。 则下半测回角值:2= b2-a2,2,a2,b2,（5）计算角值 若：1-236 （图根级） 则有： = （1+2）/2,3、测回法记录格式,254 24 06,180

9、 05 00,74 19 06,00 04 18,74 23 42,74 19 24,74 19 15,测回法小结:,度盘配置方法: 若观测N个测回，各测回间按180/N的差值来配置度盘。,方向观测法及记录,1适用：在一个测站上需要观测两个以上方向。 2步骤：（例有四个观测方向）,A,B,O,C,D,（1）上半测回 选择一明显目标A作为起始方向（零方向），用盘左瞄准A，配置度盘，顺时针依次观测A、B，C，D，A。,（2）下半测回,倒镜成盘右，逆时针依次观测A，D，C，B，A。 （3）各方向盘左、盘右读数的平均值 平均值=盘左读数+（盘右读数180）/2,（4）归零方向值 将各方向平均值分别减去

10、零方向平均值，即得各方 向归零方向值。 注意：零方向观测两次，应取平均值。 （5）各测回归零方向值的平均值 同一方向值各测回间互差:J624 (J212 )。 同理: 各测回间按180/N的差值来配置水平度盘。,3计算、记录,（1）半测回归零差 J6 18 （ J2 12 ） 。 （2）2C值（两倍照准误差） 2C=盘左读数（盘右读数180）; 一测回内2C互差：J6 60 （J218 ） 。,方向观测法小结:,练习1 完成测回法测角记录表：,练习1 测回法测角记录如下表：,练习2 完成方向观测法测角记录表：,练习2 完成方向观测法测角记录表：,竖直角(vertical angle)测量,竖直

11、角在同一铅垂面内，瞄准目标的倾斜视 线与水平视线的夹角(也叫垂直角)。 =090，仰角为正，俯角为负。,一、竖直度盘(vertical circle)的构造,1组成:竖盘(vertical circle) 、竖盘指标水准管(vertical index bubble tube)、微动螺旋。 后两部分，多采用竖 盘指标自动归零补偿 器(vertical index com -pensator)来替代。,2特点：读数指标线固定不动，而整个竖盘 随望远镜一起转动。,3、竖盘的注记形式 有顺时针与逆时针两种。,（1）顺时针注记,（2）逆时针注记,二、竖直角(vertical angle)的计算公式,1

12、、顺时针注记 左 = 90 L 右 = R 270 故一测回竖直角： =（左+右）/2,2、逆时针注记,问题：左= ？ 右=？,故有:左= L - 90 右= 270- R 一测回竖直角: =（左+右）/2,三、竖盘指标差(index error of vertical circle),1、定义 由于指标线偏移，当视线水平时，竖盘读数不是恰好等于90或270，而是与90或270相差一个x角，称为竖盘指标差。当偏移方向与竖盘注记增加方向一致时，x为正，反之为负。,（2）结论：取盘左盘右平均值，可消除指标差的影响。 一般规范规定指标差变动范围：J625（J215 ),2、计算公式,（1）指标差:,

13、对于顺时针注记的： 正确的竖直角=( 90+ x ) - L=左 + x = R-( 270+ x )=右 - x,四、竖直角的观测及记录,3.3 距离测量原理,距离丈量是指运用钢尺、皮尺等丈量工具直接或间接获取地面上两点间水平距离的测量工作。 不同高程的两点间的距离称为斜距； 水平面上两点间的距离称为平距； 测量上一般用“米”作距离的单位,一、量距工具 有：钢尺(steel tape)、标杆(measuring bar)、垂球(plumb bob)、测钎(measuring rod)、温度计(thermometer)、弹簧秤(spring balance)。,二、钢尺量距,基本要求平、准、直

14、。 按精度分：一般量距和精密量距 （一）一般量距步骤 1定线(line alignment) 按精度分：目估法和经纬仪法。,2丈量,（1）喊“预备”、“好”前后尺手同时读数，相减。 （2）在山区，可用平量法、斜量法。,平量法,斜量法,3内业成果整理,（1）丈量精度用“相对误差”来衡量：,要求： 一般量距：K1/3000(平坦)，1/1000（山区）。,P1， P2， P3称为控制点。 确定P2与P1之间的相互位置，用角度和距离来确定。 确定P3与P2之间的相互位置，用角度和距离来确定。 进行控制测量。,3.4 制图数据与处理,一、地理资料 二、数据的预处理,一、地理资料,（一）数据类型 （二）

15、数据变换,（一）数据类型,1.定性数据和定量数据 定性数据表示空间或时间上事物的性质上的差异，不考虑它的数量变化。 植被类型：针叶林、阔叶林、草原等 定量数据：是用可计数的值表示某一事物。 人口（如右图）,2.自然资源和社会-经济数据 自然资源数据：包括位置、气候、地势、水文、土壤、植被等所有表征自然资源和环境的数据。 社会-经济数据：最典型的是人口、经济数据。 ,3.空间数据 对地理数据的泛称，包括空间、时间和属性。 空间数据：表示现象的空间位置或所处的地理空间。 属性：表示现象或事件的名称、类别、变量或数量等。,（二）数据变换,1.定性数据转换成定量数据 2.数据本身转换,二、数据的预处理

16、,就是对数据进行综合分析，或将数据压缩、增加、保留主要特征；或对数据的使用进行取舍，以期适用于符号化或地图作业。,（一）数据分布的量表（1）,1.定名量表 众数是最佳的数字统计量，以一个群体中出现频率最大的类别定名。,A区：棉花玉米小麦薯类 A区：棉花,B区：玉米薯类棉花小麦 B区：玉米,注：用变率检验处理效果，值越小表示命名的代表性越大。,V=1-(众数的频率F/总数N),（一）数据分布的量表（2）,2.顺序量表 按某种标志将制图对象排序，表现为相对等级,没有绝对的零值。 分位法是其中一种常用的定量分类方法。 四分位法是选择中位数，研究数据的排序位置并进行分类的方法。,Q2=（N6+ N7）

17、/2 =(543+329)/2=436,Q1=（N3+ N4）/2 =(1967+1213)/2=1590,Q3=（N9+ N10）/2 =(98+72)/2=85,Q1,即 1590，产量：优,Q2Q1,即4361590，产量：良,Q3Q2,即85436 ，产量：中,Q3,即 85 ，产量：差,（一）数据分布的量表（3）,3.间距量表 常用的统计量是算术平均值 X 和标准差d,X x = n,x- 2 d ， x- d ， x， x + d ， x+ 2d,分级间隔值：,单位：kg/hm2,X x = n,=(2136+2701+1423+1710)/16,=1690,=507,若间距为，则

18、间距数值有：676、1183、1690、2197、2704 其分类标准为：6761183 、11831690、16902197、21972704,若间距为0.5,则间距数值有：928、1182、1436、1690、1944、2198、2452、2706,（一）数据分布的量表（4）,4.比率量表,L, kLr, kLr2, kLr3, kLr4, kLr5, , H,等比数列是常用的方法之一,比率量表,间距量表,顺序量表,定名量表,作业： 对江苏省各市人口（2007年）进行量表法分析，并说明那种效果比较好。,水准测量实施与记录,练习,1用钢尺丈量一条直线，往测丈量的长度为217.30m，返测为2

19、17.38m，今规定其相对误差不应大于1/2000，试问：（1）此测量成果是否满足精度要求？ （2）按此规定，若丈量100m，往返丈量最大可允许相差多少毫米？,2如图1所示，在水准点BM1至BM2间进行水准测量，试在水准测量记录表中（见表2）。进行记录与计算，并做计算校核（已知BM1=138.952m，BM2=142.110m）。,3在B点上安置经纬仪观测A和C两个方向，盘左位置先照准A点，后照准C点，水平度盘的读数为62330和954800；盘右位置照准C点，后照准A点，水平度盘读数分别为2754818和1862318，试记录在测回法测角记录表中，并计算该测回角值是多少？,本章结束！Thanks!,