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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,若A、B 两点间布设一些过渡点
2、（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，以防水准尺下沉。,操作程序：安置粗平瞄准读数记录计算（一）安置：打开三
3、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，即从下往上读。,水准仪读数实例：,（五）记录,（六）计算,3.2 角度测
4、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、水平度盘(horizontal circle)3、基座(tribrach),望远镜上下制动螺旋,
5、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
6、(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（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
7、，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
8、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 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
9、/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18
10、0/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)
11、、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、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 erro
12、r 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:,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
13、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。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
14、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）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
15、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,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
16、。,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）/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
17、均值 X 和标准差d,Xx=n,x-2 d，x-d，x，x+d，x+2d,分级间隔值：,单位：kg/hm2,Xx=n,=(2136+2701+1423+1710)/16,=1690,=507,若间距为，则间距数值有：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
18、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217.38m，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!,
