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1、第一章GPS原理及应用概论中英文日报导航站一、早期的卫星定位技术早期的卫星定位技术常规测量无法实现远距离的联测定位以及实时定位,因此引发了人们采用新的技术。19661972年,美国出现了卫星大地测量技术。早期的卫星定位技术是利用人造地球卫星进行点位测量的。仅仅将卫星作为空间测量目标,后来发展到了把卫星作为动态已知点的高级阶段。中英文日报导航站(1 1)卫星摄影测量卫星测向三角网卫星摄影测量卫星测向三角网在AB两点同时观测卫星S1的方向r1和r2,在AB两点同时观测卫星S2的方向r3和r4,观测的方向用天球坐标(,)表示,计算地面AB的方向rAB:AB=n1 x n2,n1=r1 x r2,n2
2、=r3 x r4 根据AB和AC的方向计算出角度BAC(用点积乘夹角余弦)中英文日报导航站(2)(2)卫星激光测距卫星激光测距(SCR)(Satellite Laser Ranging)SCR)(Satellite Laser Ranging)在ABC三个已知点上同时测定至卫星S1的三个距离,可以计算出S1的空间坐标;同理可测定S2、S3的坐标。在未知点D上和ABC三点同步观测卫星S1、S2、S3的距离值,同样可以计算出D点的坐标。测距及相对定位精度可达厘米级。仪器构成:激光发射、接收望远镜,卫星跟踪望远镜,光电转换器件,计数器,驱动机构,控制部分等。测程:50M8000KM测距精度:厘米级
3、中英文日报导航站(3)(3)甚长基线干涉测量甚长基线干涉测量(VLBI)(Very Long Baseline VLBI)(Very Long Baseline RadioRadio Interferometry Interferometry)在相距一定距离的两个测站点上分别安置射电仪,描准宇宙中同一射电源,同步接收射电源发射的电磁波,经事后处理,计算出两测站之间的空间距离。测程:可达数千KM 测距精度:厘米级 天线直径:几十CM数KM中英文日报导航站 (4(4)子午卫星导航系统子午卫星导航系统(NNSS)(Navy Navigation NNSS)(Navy Navigation Satel
4、lite System)Satellite System)子午卫星导航系统组成:卫星网、监测站、接收机。卫星网共六颗子午卫星分别在六个轨道面上并都通过地球南北极,卫星平均高度1070KM。定位精度:单点定位几十M,联测定位0.51M。全天侯观测,事后处理。中英文日报导航站子午卫星导航系统的局限性子午卫星导航系统的局限性 (1)卫星少,不能实时定位。子午卫星导线系统一般采用6颗卫星。两次卫星通过的时间间隔约为0.81.6小时。(2)轨道低,难以精密定轨。子午卫星飞行高度平均为1070KM,运动速度快,定轨精度低。(3)频率低,难以补偿电离层效应的影响。子午卫星的射电频率分别为400MHz和150
5、MHz。难以削弱电离层效应的高阶项影响。中英文日报导航站二、GPS技术 1973年批准研制GPS系统;19741993先后经历了方案论证、系统论证、生产试验三个阶段。论证阶段发射了11颗卫星,试验阶段发射了第三代GPS卫星。GPS卫星星座24颗卫星,卫星轨道面个数6个,卫星高度20200KM,轨道倾角55度,运行周期11小时58分,载波频率为1575和1227MHZ,GPS卫星在轨重量为843.68KG,设计寿命七年半。中英文日报导航站GPS技术的特点(1)观测站之间无需通视。既要保持良好的通视条件,又要保障测量控制网的良好结构,这一直是经典测量技术在实践方面的困难问题之一。GPS测量不要求观
6、测站之间相互通视,因而不再需要建造觇标,这一优点既可大大减少测量工作的经费和时间,同时也使点位的选择变得甚为灵活。不过为了使接收GPS卫星的信号不受干扰,必须保持观测站的上空开阔(净空)。中英文日报导航站定位精度高。现已完成的大量实验表明,目前在小于50km的基线上,其相对定位精度可达1210-6,而在100km500km的基线上可达10-610-7。随着观测技术与数据处理方法的改善,可望在大于1000km的距离上,相对定位精度可达到或优于10-8。观测时间短。目前,利用经典的静态定位方法,完成一条基线的相对定位所需要的观测时间,根据要求的精度不同,一般约为13小时。为了进一步缩短观测时间,提
7、高作业速度,近年来发展的短基线(例如不超过20km)快速相对定位法,其观测时间仅需数分钟。中英文日报导航站提供三维坐标。GPS测量,在精确测定观测站平面位置的同时,可以精确测定观测站的大地高程。GPS测量的这一特点,不仅为研究大地水准面的形状和确定地面点的高程开辟了新途径,同时也为其在航空物探,航空摄影测量及精度导航中的应用,提供了重要的高程数据。中英文日报导航站操作简便。GPS测量的自动化程度很高,在观测中测量员的主要任务只是安置并开关仪器,量取仪器高,监视仪器的工作状态和采集环境的气象数据,而其它观测工作,如卫星的捕获,跟踪观测和记录等均由仪器自动完成。另外,GPS用户接收机一般重量较轻,
8、体积较小,因此携带和搬运都很方便。全天侯作业。GPS观测工作,可以在任何地点,任何时间连续地进行,一般也不受天气状况的影响。中英文日报导航站三 GPS系统组成GPS系统包括三大部分:空间部分GPS卫星星座;地面控制部分地面监控系统;用户设备部分GPS信号接收机。中英文日报导航站(1 1)地面监控部分)地面监控部分每颗GPS卫星所播发的星历,是由地面监控系统提供的。卫星上的各种设备是否正常工作,以及卫星是否一直沿着预定轨道运行,都要由地面设备进行监测和控制。地面监控系统另一重要作用是保持各颗卫星处于同一时间标准GPS时间系统。中英文日报导航站地面监控部分由一个主控站,三个注入站和五个监测站组成;
9、中英文日报导航站监控站的作用:监控站的作用:监控站是无人值守的数据采集中心,其位置经精密测定;主要设备包括1台双频接收机,1台高精度原子钟,1台电子计算机和若干台环境数据传感器。作用如下:利用接收机求出卫星相对其原子钟的伪距和伪距差利用原子钟获得时间标准利用环境传感器得到当地的气象数据然后将算得的伪距、导航数据、气象数据及卫星状态传给主控站;中英文日报导航站主控站的作用主控站的作用主控站拥有以大型电子计算机为主体的数据收集、计算和传播设备,作用如下:1:收集数据:收集各监测站获得的伪距和伪距差观测值,卫星时钟、气象参数和工作状态等;2:数据处理:根据收集到的数据计算各卫星的星历,时钟改正,卫星
10、状态和大气传播改正。并将这些数据按照一定格式编成导航电文,并及时将导航电文传给注入站。导航电文的作用即在于获得卫星的坐标;3:时间协调:各测站和GPS卫星的原子钟均应与监控站的原子钟同步,或测出其间的钟差;4:控制卫星:修正卫星的运行轨道,调用备用卫星更换失效卫星;中英文日报导航站注入站的作用注入站的作用注入站是无人值守的工作站,设有3.66m的抛物面天线,1台C波段发射机和一台电子计算机;其作用是将主控站编制的导航电文等资料以既定的方式注入到卫星存储器钟,供卫星向用户发射。中英文日报导航站地面监控系统的工作程序为:地面监控系统的工作程序为:由监测站连续接收GPS卫星信号,不断积累测距数据,并
11、将这些测距数据以及气象数据、卫星状态数据等发送到主控站;主控站对测距数据进行包括电离层、对流层、相对论效应、天线相位中心的偏移以及地球自转和时钟改正等的传播时间延迟改正,并用卡尔曼滤波器进行连续数据平滑及最小二乘与多项式拟合,以提供卫星的位置和速度的六个轨道根数的摄动,每个卫星的三个太阳压力常数、卫星的时钟偏差;最后注入站将主控站的导航电文注入到卫星的存储器中。中英文日报导航站(2)GPS卫星卫星GPS信号接收机的任务是:能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号,并跟踪这些卫星的运行,对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理,以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间,解译
12、出GPS卫星所发出的导航电文,实时的计算出测站的三维坐标位置,甚至三维速度和时间。中英文日报导航站GPS卫星的主要作用如下:卫星的主要作用如下:接收地面注入站发送的导航电文和其他信号;接收地面主控站的命令,修正其在轨运行偏差及启用备用设备等;连续地向用户发送GPS卫星导航定位信号,并用电文的形式提供卫星的现势位置与其他在轨卫星的概略位置;GPS卫星关键在于卫星的寿命要长,时间精度要高;中英文日报导航站(3)GPS接收机接收机早期的GPS接收机一般有硬件和软件两大部分,其中硬件又包括:主机、电源和天线三个部分;中英文日报导航站GPS接收机按照用途分有:导航型、测地型和授时型按照携带形式分有:手持
13、式、车载式等按照载波频率分有:单频接收机和双频接收机按照工作原理分有:码接收机和无码接收机中英文日报导航站中英文日报导航站四 GPS现代化计划(以下部分以下部分为阅读材料,不要求掌握。)1.GPS卫星现代化的提出和内涵卫星现代化的提出和内涵GPS现代化的提法是1999年1月25日美国副总统戈尔以文告的形式发表的。文告只提出了几项民用GPS导航技术的改进和发展,但其整个GPS现代化实质是要加强GPS对美军现代化战争中的支撑和保持全球民用导航领域中的领导地位。随后美国军方和波音公司(GPS系统主要制造商)发表的文章都阐明了他的内涵:一是保护,即GPS现代化是为了更好地保护美方和友好方的使用,要发展
14、军码和强化军码的保密性能,加强抗干扰能力;二是阻止:即阻扰敌对方的使用,施加干扰,施加SA,AS等;三是保持,即是保持在有威胁地区以外的民用用户有更精确更安全的使用。目前在轨道上的29颗卫星运行正常。其中的26颗都是属于GPSBLOCKA型,预计可以再正常运行2年,至2002年初,即由原计划的5年寿命延长到10.6年,而其中的两颗BLOCKR型号的GPS卫星正在轨道上正常运行,其中的一颗是1999年10月7日才发射的。最新型的BLOCKF已有六颗进入了工厂生产线,并已经发射了一颗。中英文日报导航站2.GPS现代化计划中的军事部分现代化计划中的军事部分美国提出GPS现代化的基本目的是满足和适应2
15、1世纪美国国防现代化发展的需要,这是GPS现代化中第一位的,根本的。GPS现代化是为了更好地支持和保障军事行动。美国军事用户对GPS的需求大体有以下4个主要方面。1.在今后“信息战”“电子战”的背景下,GPS必须要有更好的抗电子干扰能力;2.要有安全的GPS使用范围,这包括两方面的含义,一是GPS用户能安全使用,二是对不同类型GPS用户要有不同使用范围,要区别对待;3.GPS用户要有更短的首次初始化时间;4.和其他军事导航系统和各类武器装备要相互配适。中英文日报导航站3.GPS现代化计划中的军事部分现代化计划中的军事部分使用美国GPS精码P(Y)的除美国军方以外,目前美国军方授权所在国家和地区
16、的军方使用的有27个。其中主要是北约国家的军方,在授权亚太地区军方使用的国家和地区主要有:韩国、中国台湾、日本、新加坡、沙特阿拉伯、科威特、泰国等。GPS除了在各类运载器(包括载人和火器)的导航和定位方面发挥了巨大作用外,在对战斗人员的支持和援助中发挥了关键性作用。在军事用户需求调查的基础上,美国军方作出以下4项GPS现代化的响应技术措施。1.增加GPS卫星发射的信号强度,以增加抗电子干扰能力。2.在GPS信号频道上,增加新的军用码(M码),与民用码分开。M码有更好的抗破译的保密和安全性能。3.军用接受设备比民用设备有更好的保护装置,抗干扰能力和快速初始化功能更强。4.创造新的技术,以阻止和阻
17、扰敌方使用GPS。中英文日报导航站4.GPS现代化计划中的民用部分现代化计划中的民用部分为更好地满足民用导航、定位、大气探测等方面的需求,美方认为大体有以下5个主要方面。1.改善民用导航和定位的精度;2.扩大服务的覆盖面和改善服务的持续性;3.提高导航的安全性(integrity),如增强信号功率,增加导航信号和频道;4.保持GPS在全球定位系统中技术和销售的领先地位;5.注意和现有的和将来的民用其他空间导航系统的匹配和兼容。中英文日报导航站4.GPS现代化计划中的民用部分现代化计划中的民用部分基于上述需求,美方拟采取的措施有:1.在一年一度评估的基础上,决定是否将SA信号强度降为零。停止SA
18、的播放,将使民用实时定位和导航的精度提高35倍。这已开始实行。这里要说明一点,美国军方已经掌握了GPS施加SA的技术,即GPS可以在局部区域内增加SA信号强度,使敌对方利用GPS时严重降低定位精度,无法用于军事行动。2.在L2频道上增加第二民用码,即CA码。这样用户就可以有更好的多余观测,以提高定位精度,并有利于电离层的改正。3.增加L5民用频率,这有利于提高民用实时定位的精度和导航的安全性。中英文日报导航站5.GPS现代化计划的进程安排现代化计划的进程安排(1)GPS现代化第一阶段现代化第一阶段发射12颗改进型的GPSBLOCKR型卫星,它们具有一些新的功能。使其能发射第二民用码,即在L2上
19、加载CA码;在L1和L2上播发P(Y)码的同时,在这两个频率上还试验性的同时加载新的军码(M码);R型的信号发射功率,不论在民用通道还是军用通道上都有很大提高。中英文日报导航站5.GPS现代化计划的进程安排现代化计划的进程安排(2)GPS现代化第二阶段现代化第二阶段发射6颗GPSBLOCKF。GPSBLOCKF型卫星除了有上面提到的GPSBLOCKR型卫星的功能外,还进一步强化发射M码的功率和增加发射第三民用频率,即L5频道。GPSF型卫星的第一颗的发射不迟于2005年。到2008年在空中运行的GPS卫星中,至少有18颗F型卫星,以保证M码的全球覆盖。到2016年GPS卫星系统应全部以F卫星运
20、行,共计24+3颗。中英文日报导航站5.GPS现代化计划的进程安排现代化计划的进程安排(3)GPS现代化计划的第三阶段现代化计划的第三阶段发射GPSBLOCK型卫星,在2003年前完成代号为GPS的GPS完全现代化计划设计工作。目前正在研究未来GPS卫星导航的需求,讨论制定GPS型卫星系统结构,系统安全性、可靠程度和各种可能的风险,计划在2008年要发射GPS的第一颗实验卫星。计划用近20年的时间完成GPS计划,取代目前的GPS。中英文日报导航站GLONASS卫星导航系统卫星导航系统v本世纪70年代,作为对美国宣布建立和发展GPS的反应,前苏联国防部构想了GLONASS。1993年,俄罗斯政府
21、正式将GLONASS交由俄空军(VKS)负责。VKS负责GLONASS的航天器部署及在轨维护,并通过科学信息中心将GLONASS的信息传播给公众。在80年代,GLONASS的信息鲜为人知,除了卫星轨道的一般特征和传送导航信息的频率之外,前苏联国防部未披露任何其它信息。然而,Leeds大学的PeterDaly教授和它的研究生们经过努力,侦察出了GLONASS卫星信号结构的一些细节。随着前苏联的解体,俄罗斯解密了界面控制文件(theInterfaceControlDocument:ICD)。ICD描述了系统及其组成,信号结构以及供民用的导航信息。1995年11月4日在加拿大蒙特利尔国际民用航空组织
22、第二次会议上,俄罗斯将其最新版本的ICD交给大会的导航卫星系统讨论组。自此,有关GLONASS的信息越来越明朗。中英文日报导航站参数GPSGLONASS卫星(Satellite)卫星数21+321+3轨道平面上卫星个数4(不均匀分布)8(均匀分布)轨道数63轨道倾角55度64.8度轨道半轴26560km25510kmGPS与与GLONASS的特征对比的特征对比中英文日报导航站运行周期运行周期11小时小时58分钟分钟11小时小时15分钟分钟地面跟踪重复周期地面跟踪重复周期1个恒星日个恒星日8个恒星日个恒星日信号(信号(Signal)码速率码速率(Coderate)(MHz)P码码:10.23C/
23、A码码:1.023P码码:5.11C/A码码:0.511码元宽度码元宽度(Codewidth)(米米)P码码:29.3C/A码码:293P码码:58.7C/A码码:587码长度码长度(Codelength)(bits)P码码:6.187104 101212 C/AC/A码码:1023:1023P码码:5.11 106 6 C/AC/A码码:511:511主帧电文重复率主帧电文重复率12.5分钟分钟2.5分钟分钟P码保密码保密有有无无信号区分法信号区分法CDMA(码分多址码分多址)FDMA(频分多址频分多址)载波频率载波频率(Carrierfrequencies)(MHz)L1:1575.42L
24、2:1227.60L1:1602+0.5625 kL2:1246+0.4375L2:1246+0.4375 k(1k24)(1k24)参考系参考系时间参考系时间参考系UTC(USNO)UTC(SU)坐标系坐标系WGS84PZ90中英文日报导航站GPS/GLONASS接收机接收机v用户可同时接收的可见卫星的数目约增加一倍,因而可以明显改善观测卫星的几何配置,提高定位的精度;v利用两个独立的卫星定位系统,可大为提高导航的可靠性与安全性;v由于可见卫星数目增加,可能在一些卫星被遮挡的情况下,能进行正常的导航和测量,这对于城市测量与城市交通管理与监控极为重要;v可有效地削弱美、俄两国对各自定位系统的可
25、能限制,保障用户利用导航系统的安全性与可靠性;中英文日报导航站“伽利略伽利略”卫卫星星导导航航计计划划目前世界上已有的两大卫星导航定位系统在运行:一是美国的全球定位系统(GPS),二是俄罗斯的“格鲁纳斯”(GLONASS)。但是这两个系统受到美、俄两国军方的严密控制,其信号的可靠性无法得到保证。长期以来欧洲只能在美、俄的授权下从事接收机制造、导航服务等从属性的工作。科索沃战争时,欧洲完全依赖美国的全球定位系统。当这个系统出于军事目的而停止运作时,一些欧洲企业的许多事务被迫中断。为了能在卫星导航领域中占有一席之地,欧洲认识到建立拥有自主知识产权的卫星导航系统的重要性。同时在欧洲一体化的进程中,建
26、立欧洲自主的卫星导航系统将会全面加强欧盟诸成员国间的联系和合作。在这种背景下,欧盟决定启动一个军民两用的与现有的卫星导航系统相兼容的全球卫星导航计划“伽利略”(GALILEO)计划。中英文日报导航站欧盟在1999年2月首次提出“伽利略”计划。计划分成四个阶段:论证阶段,时间为2000年;系统研制和在轨确认阶段,包括研制卫星及地面设施,系统在轨确认,时间为2001年至2005年;星座布设阶段,包括制造和发射卫星,地面设施建设并投入使用,时间为2006年至2007年;运营阶段,从2008年开始。2000年度的论证工作为“伽利略”计划勾画出一个轮廓。论证报告指出,计划投入32.5亿欧元的资金,服务范
27、围覆盖全球,可以提供导航、定位、时间、通信等项服务。其服务方式包括开放服务、商业服务与官方服务三个方面。中英文日报导航站“伽利略”系统的基本结构包括星座与地面设施、服务中心、用户接收机等。卫星星座将由30颗卫星组成,卫星采用中等地球轨道,卫星均匀地分布在高度约为2.3万公里的三个轨道面上。每颗卫星都将搭载导航载荷和一台搜救转发器。每次发射将会把5或6颗卫星同时送入轨道。地面控制设施包括卫星控制中心(用于卫星轨道改正的遥感和遥测中心)和提供各项服务所必需的地面设施。地面控制设施管理卫星星座及测定和播送集成信息。系统使用4个载频向全球播发5种导航信号,这些导航信号支持开放、商用、生命安全和政府管理
28、和搜救服务。系统还划分为8个区域部分,用来发送针对各自区域的集成信息。每个区域部分的耗费将由所在区域来负担。中英文日报导航站区域部分将由一个用于监测信号集成信息的测站网和一个数据处理中心组成。它能满足例如机场、港口、铁路、公路、人口和工业密集区等处的不同要求,其定位为精度好于1米。典型功能是信号中继包括信号集成信息的监测、数据处理和传输。向用户接收机的数据传输可以通过一种特殊的联系方式或其他系统的中继来实现,例如通过移动通讯网或通过航海导航系统等。系统通过服务中心向用户提供接口,存储和发布信息,支持开发应用。种类齐全的“伽利略”接收机不仅可以接收本系统信号,而且可以接收GPS、“格鲁纳斯”这两
29、大系统的信号,并且实现导航功能和移动电话功能的结合,与其他飞行导航系统的结合。中英文日报导航站中国北斗导航定位系统v3颗颗地球同步卫星地球同步卫星v快速定位:北斗导航系统可为服务区域内用户提供全快速定位:北斗导航系统可为服务区域内用户提供全天候、高精度、快速实时定位服务天候、高精度、快速实时定位服务v简短通信:北斗系统用户终端具有双向数字报文通信简短通信:北斗系统用户终端具有双向数字报文通信能力,可以一次传送超过能力,可以一次传送超过100个汉字的信息。个汉字的信息。v精密授时:北斗导航系统具有单向和双向两种授时功精密授时:北斗导航系统具有单向和双向两种授时功能。根据不同的精度要求能。根据不同
30、的精度要求,利用授时终端利用授时终端,完成与北斗完成与北斗导航系统之间的时间和频率同步导航系统之间的时间和频率同步,可提供数十纳秒级的可提供数十纳秒级的时间同步精度时间同步精度v正在建设中的北斗二代正在建设中的北斗二代中英文日报导航站第一章测绘科学与技术概论中英文日报导航站1 1、GISGIS与主要学科的关系与主要学科的关系GIS的定义:在计算机软硬件的支持下,对地表空间数据进行采集、存储、管理、分析、显示、输出的技术系统。GIS主要与数学、计算机科学、测绘学、地学有密切关系。GIS计算机科学地学、测绘学数学中英文日报导航站数学为GIS提供最基本的理论源泉。测绘学主要为GIS采集数据和制作地图
31、。地学则为GIS提供地理模型和空间分析。计算机科学则为GIS提供强有力的技术支持,计算机学科理论与技术上的每一次革新和突破都深深影响着GIS的发展。中英文日报导航站2 2、测绘科学与技术、测绘科学与技术v测绘的主要任务:测绘,顾名思义就是测和绘。测包括测量地球形状、地表形态和地物的空间位置及其相对关系等。绘则是将依据一定的数学法则将所测内容绘制成图。测绘学的学科分类:一、测量学二、大地测量学三、工程测量学四、测量误差理论五、地图制图学六、卫星测量学七、摄影测量学中英文日报导航站一、测量学一、测量学它不是一个独立的学科,而是测绘类各专业的公共基础课,主要研究测量基本原理、大比例尺地形图测绘理论、
32、方法和工程测量的基本方法。它主要研究以地球平面小区域为研究对象,因地球曲率半径很大(平均为6371km),可视小区域球面为平面而不顾及地球的曲率,这样以来,使理论和方法都得到了简化。中英文日报导航站二、大地测量学二、大地测量学它以地球表面大区域为研究对象,这时必须考虑地球的曲率,因而在理论和方法上严密复杂。大地测量学研究地球的形状、大小及地球重力场的理论和测定方法,主要任务是在全国范围内布设大地控制网和重力网,精密测定一系列点的空间位置(三维坐标)和重力,为地学科学、空间科学、地形图测绘及工程施工提供控制依据。中英文日报导航站三、工程测量学三、工程测量学是研究各项工程在规划设计、施工放样、竣工
33、验收和运营等阶段中测量理论和方法的一门学科。主要任务有:放样,施工测量,竣工测量,变形测量等。中英文日报导航站三、测量误差理论三、测量误差理论是研究测量误差产生的原因和变化规律,找出减弱误差的对策,评定测量成果的精度的一门理论。中英文日报导航站四、地图制图学四、地图制图学是研究地图及其制作的理论、工艺技术和应用的一门独立学科,主要包括地图编制学、地图投影学、地图整饰和印制等。中英文日报导航站3 3、一个实例一个实例1.1.如何如何测绘测绘一幅校园地一幅校园地图图 1.1 1.1 坐标系的建立坐标系的建立平面直角坐标系 1.2 1.2 测绘方法测绘方法极坐标法 1.3 1.3 测绘仪器测绘仪器
34、水准仪、经纬仪中英文日报导航站2.2.地球的形状是什么样的地球的形状是什么样的2.1 2.1 上述方法存在的问题上述方法存在的问题由于不能确定地球的形状,可能导致严重的变形,不符合真实的世界。2.2 2.2 地球的形状地球的形状1)圆球2)两极略扁的椭球3)大地水准面包围的大地体4)自然表面包围的复杂形体以上是大地测量学的研究范畴中英文日报导航站2.3 2.3 地心坐标系地心坐标系 地球实际上是一个南北两级略扁,非常接近数学旋转椭球的椭球体,近两个世纪以来,各国学者都在致力研究这个椭球的大小,使之最接近大地体。提出了多个不同的椭球元素。当我们所选用的椭球元素使得所对应的旋转椭球在全球范围内最接
35、近大地体,就将这个旋转椭球称之为总地球椭球,而把以总地球椭球为基准的坐标系就称之为地心坐标系。以总地球椭球和地心坐标系为基础可以建立两种坐标系分别为地心空间直角坐标系(X,Y,Z)和大地坐标系(B,L,H)。中英文日报导航站 3 3 如何把地球上的地物绘制在平面如何把地球上的地物绘制在平面的地图上的地图上 3.1 高斯克吕格投影(横轴墨卡托投影(UTM)中英文日报导航站 4 4 如何确保地图的精度如何确保地图的精度 4.1 4.1 使用参心坐标系使用参心坐标系 所谓的参心坐标系是对应参考椭球而言,这里的参考椭球仍是选用总地球椭球的几何参数,而后进行单点或多点定位,以建立适合本国或本区域的参考椭
36、球,具体方法是在本国合适的地方选择一个点P,先将P点沿铅垂线投影到大地水准面上得到P点,然后使椭球在P与大地体相切,这时过P的法线与过P点的铅垂线重合。于是椭球与大地体的关系就确定好了。切点P的球面位置大地经度和大地纬度就作为全国其它点球面位置的起算数据,切点P 称为大地原点。中英文日报导航站 4.2 4.2 建立控制网建立控制网 有了大地原点再采用天文大地测量的方法就可以确定一些点的精确的大地经度和大地纬度。然后利用这些点采用最精密的仪器和严密的方法,在全国很稀疏地布设一系列控制点形成控制网,测定控制点的坐标和高程,构成骨架,而后先急后缓、分期分区逐级布设低一级控制网。这样就形成了控制等级系
37、列,在点位精度上逐级降低、在点的密度上逐级加大。控制测量的这种布网原则非常重要,它确保了坐标和高程系统的统一,同级控制网的规格和精度比较均衡,点位误差的积累受到有效控制。中英文日报导航站 4.3 4.3 误差理论与测量平差误差理论与测量平差 测量平差的主要任务就是根据有限的观测值求得其真值(理论值)的最或然值,也就是对其真值作出某种估计。因此,测量平差实质上就是我们学过的数理统计中的参数估计。而具体到控制网的平差,平差的目的就是消除矛盾或者说是不符值,得到唯一解,也就是各观测量的最或然值以及方差的估计值,这里的方差从某种意义上讲就是测量的精度。以上是测量误差理论的范畴中英文日报导航站5.如何绘制地图如何绘制地图5.1投影方式5.2选用符号5.4地图注记5.3制图综合以上是地图制图学的范畴中英文日报导航站海岛联测的困难,实时定位的困难由此诞生了卫星测量学GPS:它是全球定位系统(globalpositioningsystem)的英文缩写,地面的GPS接收机通过观测分布在地球轨道上的位置为已知的GPS卫星,利用空间前方交会的方法确定点位坐标。中英文日报导航站中英文日报导航站大面积测图的困难,快速实时更新的困难由此诞生了摄影测量学摄影测量学的概念:是以获取地表摄影像片和辐射能产生的各种图像记录为手段,经过对图像的处理、量测、解译用以解决地形图测绘和环境信息的一门学科。中英文日报导航站
限制150内