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1、测绘新技术介绍,随着测量技术的不断发展和各种制造工艺水平的不断提高，测量中使用的各种技术和新仪器愈来愈多，它们不仅提高了测量的速度和精度，而且有的从根本上更新了测量的观念和理念。下面我们就对当前在工程测绘方面的一些新技术进行介绍！,目前在测绘技术方面较为先进的主要有全站仪、数字化测图和全球卫星定位系统（GPS），下面我们分别来介绍：,全站仪数字化测图全球卫星定位系统（GPS）,全 站 仪,一、全站仪的概念 随着现代科学技术的发展和计算机的广泛应用，一种集测距装置、测角装置和微处理器为一体的新型测量仪器应运而生。这种能自动测量和计算，并通过电子手簿或直接实现自动记录、存储和输出的测量仪器，称为全
2、站型电子速测仪（General Total Station），简称全站仪（GTS）。,二、全站仪的组成部分全站仪由以下两大部分组成：l）采集数据设备：主要有电子测角系统、电子测距系统、还有自动补偿设备等。2）微处理器：微处理器是全站仪的核心装置,主要由中央处理器,随机储存器和只读存储器等构成,测量时,微处理器根据键盘或程序的指令控制各分系统的测量工作,进行必要的逻辑和数值运算以及数字存储、处理、管理、传输、显示等。,全站仪的组成,三、全站仪的分类积木式（Modular），也称组合式，它是指电子经纬仪和测距仪可以分离开使用，照准部与测距轴不共轴。作业时，测距仪安装在电子经纬仪上，相互之间用电缆实
3、现数据通讯，作业结束后卸下分别装箱。这种仪器可根据作业精度要求，用户可以选择不同测角、测距设备进行组合，灵活性较好。整体式（integrated），也称集成式，它是将电子经纬仪和测距仪融为一体，共用一个光学望远镜，使用起来更方便。,常见的有日本（SOKKIA）SET系列、拓普康（TOPOCON）GTS系列、尼康（NIKON）DTM系列、瑞士徕卡（LEICA）TPS系列，我国的NTS和ETD系列。随着计算机技术的不断发展与应用以及用户的特殊要求，出现了带内存、防水型、防爆型、电脑型、马达驱动型等等各种类型的全站仪，使得这一最常规的测量仪器越来越满足各项测绘工作的需求，发挥更大的作用。,1982
4、1986 1991 1994 1999,TC2000单轴补偿彩色组合功能键操作（DOS方式）,T3000双轴补偿彩色组合功能键操作（DOS方式）,TC1610双轴补偿菜单功能键操作,TPS1000双轴补偿软功能键操作(图标操作)自动目标识别,TPS1100双轴补偿软功能键操作(图标操作)自动目标识别 无合作目标 测距,徕卡全站仪,四、全站仪的基本功能1.测角功能：测量水平角、竖直角或天顶距；2.测距功能：测量平距、斜距或高差；3.跟踪测量：即跟踪测距和跟踪测角；4.连续测量：角度或距离分别连续测量或同时连续测量。5.坐标测量：在已知点上架设仪器，根据测站点和定向点的坐标或定向方位角，对任一目标
5、点进行观测，获得目标点的三维坐标值。6.悬高测量REM：可将反射镜立于悬物的垂点下，观测棱镜，再抬高望远镜瞄准悬物，即可得到悬物到地面的高度。,7.对边测量MLM：可迅速测出棱镜点到测站点的平距、斜距和高差。8.后方交会：仪器测站点坐标可以通过观测两坐标值存储于内存中的已知点求得。9.距离放样：可将设计距离与实际距离进行差值比较迅速将设计距离放到实地。10.坐标放样：已知仪器点坐标和后视点坐标或已知仪器点坐标和后视方位角，即可进行三维坐标放样，需要时也可进行坐标变换。11.预置参数：可预置温度、气压、棱镜常数等参数。12.测量的记录、通讯传输功能。以上是全站仪所必须具备的基本功能。当然，不同厂
6、家和不同系列的仪器产品，在外形和功能上略有区别，这里不再详细列出。,五、全站仪的特点1、仪器操作简单，高效。全站仪具有现代测量工作所需的所有功能。2、快速安置：简单地整平和对中后，仪器一开机后便可工作。仪器具有专门的动态角扫描系统，因此无需初始化。关机后，仍会保留水平和垂直度盘的方向值。电子“气泡”有图示显示并能使仪器始终保持精密置平。3、适应性强：全站仪是为适应恶劣环境操作所制造的仪器。它们经受过全面的测试以便适应各种作业条件，例如，雨天、潮湿、冲撞、尘土和高温等，因此，它们能在最苛刻的环境下完成作业任务。,、全站仪设有双向倾斜补偿器,可以自动对水平和竖直方向进行修正,以消除竖轴倾斜误差的影
7、响。还可进行地球曲率改正、折光误差以及温度、气压改正。、控制面板具有人机对话功能。控制面板由键盘和主,副显示窗组成。除照准以外的各种测量功能和参数均可通过键盘来实现,仪器的两侧均有控制面板,操作十分方便。、具有双向通讯功能,可将测量数据传输给电子手簿或外部计算机,也可接受电子手簿和外部计算机的指令和数据。,六、全站仪与经纬仪相比具有以下优点:1、测量结果自动记录在电子手簿中,减少了读数的错误和记录的粗差,提高了功效。2、利用全站仪中的微处理器,通过传感器可以自动的改正仪器轴系误差,提高测量精度;3、距离改正,高差计算和坐标计算在仪器上自动完成,减少了内业计算工作量;4、角度测量中自动扫描整个度
8、盘,并求出平均值作为结果,消除了度盘的刻 划误差和偏心差。,七、进口电子全站仪简介以下列举几个国外知名厂家的部分型号的电子全站仪，这些仪器包含许多先进的功能，如激光对中、自动调焦、跟踪测量等，供学习参考。也可以从相关网站上查询所需信息。1、拓普康电子全站仪GTS-600系列,2、索佳电子全站仪SET-030R系列3、徕卡电子全站仪TPS-700R系列,八、电子全站仪的未来发展 电子全站仪正以惊人的速度发展，集控制测量、测图、工程放样于一体，外业数据采集、数据处理和绘图相结合，操作更加方便。南方正在研制的电子全站仪NTS-WIN,数字化测图,一、数字化测图的概念 数字化测图(Digital Su
9、rveying and Mapping)是以计算机为核心，在外连输入输出设备硬件、软件的条件下，通过计算机对地形空间数据进行处理得到数字地图,需要时也可用数控绘图仪绘制所需的地形图或各种专题地图。,二、数字化测图的基本思想,传统的地形测图（白纸测图）是将测得的观测值用图解的方法转化为图形，这一转化过程几乎都是在野外实现的，即使是原图的室内整饰一般也要在测区驻地完成。另外白纸测图一纸难载诸多图形信息，变更修改也极不方便，实在难以适应当前经济建设的需要。数字化测图则不同，它希望尽可能缩短野外的作业时间，减轻野外的劳动强度，将大量的手工操作转化为计算机控制下的机械操作，不仅减轻了劳动强度，而且不会损
10、失应有的观测精度。数字化测图就是将采集的各种有关的地物和地貌信息转化为数字形式，通过数据接口传输给计算机进行处理，得到内容丰富的电子地图，需要时由计算机的图形输出设备（如显示器、绘图仪）绘出地形图或各种专题图图形。这就是数字化测图的基本思想。如数字化测图的运行示意框图,数字化测图示意图,三、数字化测图的特点,1、点位精度高传统的经纬仪配合平板、量角器的图解测图方法，其地物点的平面位置误差主要受展绘误差和测定误差；测定地物点的视距误差和方向误差；地形图上地物点的刺点误差等影响。实际的图上点位误差可达到0.47mm。如在1：500 的地籍测量中，测绘房屋时视距的读数精度就不够，要用皮尺或钢尺量距，
11、用坐标法展点。普及了红外测距仪和电子速测仪，虽然测距和测角的精度大大提高，但是若配合经纬仪测绘法绘制的地形图却体现不出仪器精度的提高。也就是说无论怎样提高测距和测角的精度，由于图解地形图的精度不高，浪费了应有的精度。这就是白纸测图致命的弱点。数字化测图则不同，若距离在300m以内时测定地物点误差约为15mm，测定地形点高程误差约为18mm。电子速测仪的测量数据作为电子信息可以自动传输、记录、存储、处理和成图。在这全过程中原始测量数据的精度毫无损失，从而获得高精度（与仪器测量同精度）的测量成果。数字地形图最好地反映了外业测量的高精度，也就是最好地体现了仪器发展更新、精度提高的高科技进步的价值。,
12、2、改进了作业方式传统的方式主要是通过手工操作，外业人工记录、人工绘制地形图；并且在图上人工量算坐标、距离和面积等。数字测图则使野外测量达到自动记录、自动解算处理、自动成图，并且提供了方便使用的数字地图软盘。数字测图自动化的程度高，出错（读错、记错、展错）的概率小，能自动提取坐标、距离、方位和面积等。绘制的地形图精确、规范、美观。3、便于图件的更新城镇的发展加速了城镇建筑物和结构的变化，采用地面数字测图能克服大比例尺白纸测图连续更新的困难，当实地房屋的改建扩建、变更地籍或房产时，只需输入有关的信息，经过数据处理就能方便地做到更新和修改，始终保持图面整体的可靠性和现势性。,4.增加了地图的表现力
13、 计算机与显示器、打印机联机，可以显示或打印各种资料信息；与绘图机联机时，可以绘制各种比例尺的地形图，也可以分层输出各类专题地图，满足不同的用户的需要。5、方便成果的深加工利用 数字化测图的成果是分层存放，不受图面负载量的限制，从而便于成果的加工利用。比如EPSW软件定义11层（用户还可以根据需要定义新层），房屋、电力线、铁路、道路、水系、地貌等存于不同的层中，通过打开或关闭不同的层得到所需的各类专题图，如管线图、水系图、道路图和房屋图等。还能综合相关的内容补充加工成城市规划图、城市建设图、房地产图、以及各类管理用图。还可以在数字图上进行各类工程设计（CAD计算机辅助设计）,6、可作为GIS的
14、重要信息源 地理信息系统（GIS）具有方便的信息查询检索功能、空间分析功能、以及辅助决策功能，在国民经济、办公自动化及人们日常生活中都有广泛的应用。要建立起地理信息系统，数据采集的工作是重要的一环。数字化测图作为GIS的信息源，能及时准确地提供各类基础数据更新GIS的数据库，保证地理信息的可靠性和现势性，为GIS的辅助决策和空间分析发挥作用。,四、数字化测图的作业过程,五、数字化测图的发展,随着全站型电子速测仪（简称全站仪）的问世和电子计算机技术的迅猛发展，大比例尺数字测图的研究取得了可喜的成果，并且在生产中发挥了愈来愈重要的作用。从八十年初，北京市测绘院、武汉测绘大学、上海市测绘院、解放军测
15、绘学院和清华大学等几十家单位相继开展了数字测图的应用研究工作。纵观国内外地面数字测图技术的发展，大体可分为“三个阶段”、“两种模式”。,1、三个阶段：第一阶段：用全站仪或测距仪配合经纬仪测量，电子手薄记录，同时配有人工草图。室内将测量数据直接由记录器传输到计算机，再由人工按草图编辑图形文件，绘图机绘制数字地形图。通常使用的电子手薄可以是全站仪原配套的电子手薄（如GRE3/4，FC5），也可以是PC-1500或PC-E500改造的电子手薄。由于后两者价格低，操作简单，大部分单位都使用过这类记录器。初级阶段外业电子记录仍然模拟白纸测图的单点测量记录，要求野外大量绘制人工草图便于室内对照编辑图形文件
16、，因此整体工作量比白纸测图还要大。但达到了绘制数字地形图的目标，人们看到了数字测图的美好前景。第二阶段：测记模式不变，成图软件向实用化发展。开发了智能化的外业采集软件，它不仅作单点点位记录，而且记录成图所需的全部信息，并且有一些记录内容可由软件自动记录，减少了键入数据的工作量。计算机也初步具备了自动检索编辑图形文件的功能，减免了人工画草图的工作。如果再配置一个（A3/A4）小型绘图仪，现场就可以按坐标实时展点绘图，及时检查和纠正绘图错误。,第三阶段：优化应用推广阶段 九十年起，人们在数字化测图的生产的实践中不断地改进测量方法和作业手段，研制开发出不少受用户欢迎的数字化测图系统。主要有：“南方C
17、ASS内外业一体化成图系统”、“武汉瑞得RDMS数字测图系统”、“清华三维EPSW电子平板测图系统”、“广州开思SCS成图系统”等。便携式计算机的应用给数字测图提供了新的发展机遇。94年清华大学与山维开发公司联合研制电子平板测绘模式全站仪+便携机+测图软件，并将安装了平板测绘软件的便携机命名为电子平板。电子平板测图软件既有与全站仪通信和数据记录的功能，又在测量方法、解算建模、现场实时成图和图形编辑、修正等方面超越了传统平板测图的功能，从硬件意义上讲，完全替代了图板、图纸等绘图工具。便携式计算机高分辨率的显示屏作画面，显示屏上所显即所测。数字测图真正实现了内外业一体化，测量出现的错误现场可以及时
18、地纠正。从而使数字测图的质量与效率全面超过了白纸测图。,2、两种模式：全站仪自动跟踪测量模式 测站架设自动跟踪式全站仪，如选择瑞典捷创力（Geotronic）、日本拓普康(Topcon)等相应型号的测量仪器。全站仪能自动跟踪照准立在测点上的棱镜，通过无线数字通信将测量数据自动传输给棱镜站的电子平板记录成图。最近徕卡公司（Leica）又推出TCA全站仪+RCS1000遥控器的测量模式，实现了测站无人值守的遥控测量。可以在棱镜站遥控开机测量，全站仪自动跟踪、自动照准、自动记录。TCA遥控测量系统与电子平板连接可实现自动跟踪模式的电子平板数字测图。GPS测量模式 GPS是美国全球卫星定位系统的简称。
19、它是美国组织研制的用于军事上导航定位设备，八十年代推广到民用。GPS定位方法灵活方便、精度高，目前应用非常广泛。随着科技的发展，GPS技术将在普通测量与工程测量中将得到进一步的普及应用。近些年推出的GPS实时动态定位技术（RTK），能够实时提供测点在指定坐标系的三维坐标成果。在RTK作业模式下，测程可达到10km-30km。通常基准站的GPS接收机安置于测区的高点以保证数字通信的畅通。通过数据链将基准站的观测值及站点坐标信息一起发给流动站的GPS接收机。此时流动站的GPS不仅接收来自基准站的数据，还要同时接收卫星发射的数据，这些数据组成相位差分观测值，经处理随时得到厘米级的定位结果。若现场连接
20、电子平板测图系统就可实时成图，及时解决测图中的问题，实现一步测图。这将极大的提高开阔地区野外测图的准确性和劳动效率。,全球卫星定位系统（GPS）,一、全球卫星定位系统（GPS）概述 全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）是美国从20世纪70年代开始研制的用于军事部门的新一代卫星导航与定位系统，历时20年，耗资200多亿美元，分三阶段研制，陆续投入使用，并于1994年全面建成。GPS是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统，它具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能，而且具有良好的抗干扰性和保密性。因此，GPS技术率先在大地测量、工
21、程测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域得到了应用，并在军事、交通、通信、资源、管理等领域展开了研究并得到广泛应用。,二、GPS的构成,GPS主要由空间卫星星座、地面监控站及用户设备三部分构成。（1）GPS空间卫星星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成。（2）GPS地面监控站主要由分布在全球的一个主控站、三个注入站和五个监测站组成。（3）GPS用户设备由GPS接收机、数据处理软件及其终端设备（如计算机）等组成。,三、GPS定位原理,GPS定位是根据测量中的距离交会定点原理实现的。如图所示，在待测点Q设置GPS接收机，在某一时刻tk同时接收到3颗（或3颗以上）卫星S1、S2、S3所
22、发出的信号。通过数据处理和计算，可求得该时刻接收机天线中心（测站点）至卫星的距离1、2、3。根据卫星星历可查到该时刻3颗卫星的三维坐标（Xj，Yj，Zj），j1，2，3，从而由下式解算出Q点的三维坐标（X，Y，Z）（参考）,四、GPS测量的特点,相对于常规测量来说，GPS测量主要有以下特点：测量精度高。GPS观测的精度明显高于一般常规测量，在小于50 km的基线上，其相对定位精度可达1106，在大于1 000 km的基线上可达1108。测站间无需通视。GPS测量不需要测站间相互通视，可根据实际需要确定点位，使得选点工作更加灵活方便。观测时间短。随着GPS测量技术的不断完善，软件的不断更新，在进
23、行GPS测量时，静态相对定位每站仅需20 min左右，动态相对定位仅需几秒钟。仪器操作简便。目前GPS接收机自动化程度越来越高，操作智能化，观测人员只需对中、整平、量取天线高及开机后设定参数，接收机即可进行自动观测和记录。全天候作业。GPS卫星数目多，且分布均匀，可保证在任何时间、任何地点连续进行观测，一般不受天气状况的影响。提供三维坐标。GPS测量可同时精确测定测站点的三维坐标，其高程精度已可满足四等水准测量的要求。,五、进口高精度GPS全球定位仪系列介绍,六、GPS技术的应用前景展望,目前，GPS精密定位技术已广泛的渗透到经济建设和科学技术的许多领域，尤其是在大地测量学及相关学科领域，如地球动力学，海洋大地测量学，地球物理勘探、资源勘察、航空与卫星遥感、工程测量学等方面的广泛应用，充分的显示了这一卫星定位技术的高精度和高效益。近年来，GPS精密定位技术已在我国得到广泛的应用，在大地测量中、工程测量与变形监测、资源勘察及地壳动力监测等方面取得了良好的效果和成功经验，充分地证明了GPS精密定位技术瓣优越性和巨大潜力。在新的世纪里，GPS导航与定位技术将会获得进一步的发展，应用将更为广泛，效益会更为显著，将为我国经济建设、国防建设的发展和科学技术的进步发挥更大的作用。,谢谢！,
