第八地形数据采集与处理精要.pptVIP

第七章 地形数据采集与处理 (采用教材《公路计算机辅助设计》符辛砂编) 第一节 地形数据采集的分类及特点 公路设计原始数据的来源有3种方法：即航测、地形图数字化和野外实测。地形数据采集的分类如图7.1所示。 图7.1 数据采集方法分类 第二节 野外实测采集地形数据 野外实测采集数据的方法主要有全站仪、GPS和传统测量方法等3种。 1 全站仪采集地形数据 当没有航测资料及大比例地形图的情况下，可以采用全站仪或测距仪来采集地形数据。 1.1 全站仪测量原理 全站仪是集测距（水平、斜距）、测角（水平、竖直）、坐标、高程、放样、记录和数据传输于一体的自动化的现代光电测量设备。它由光电测距仪、电子经纬仪和数据处理系统组成。 1) 光电测距原理 用于工程测量的全站仪大多采用红外测距仪的相位法测距原理。红外测距仪以砷化镓发光二级管作为光源。当给砷化镓发光二级管注入一定的恒定电流，它发出红外光，其光强恒定不变； 若改变电流大小，光强也随之改变。若在砷化镓发光二级管上注入频率为f的交变电流，则光强也按频率f 发生变化，这种光称为调制光。 相位法测距发出的光就是连续的调制光。 如图7.2所示，设用测距仪测定A、B两点间的距离D，在A点安置测距仪，在B点安置反射镜。 由仪器发出调制光，经过距离 D到达反射镜，再返回到仪器接收系 统。如果能测出光在距离D上的往返 传播的时间t，则AB的距离即可按下 式求得： D= ct 式中：c为调制光在大气中的传 播速度。为了说明问题将从反射镜B返 回的光波在测距方向上展开，如图7.3所 示。 图7.2 图7.3 显然，调制光返回到A点时的相位比发射时延迟了? 。设整波长长度为λ，N为整波个数，则 D= λ ? /2π= λ（N+?N）/2 D= (N+ ? ? /2 π) = u(N+? N) 上式中， ? ? 可以测定，但N无法测出，所以D还是无法测定。如果调制光的波长λ，并使λ/2D，则 D= ? ? /2 π 测量中把λ/2称为“光尺”，要想测定100m的距离，就要选用100m的“光尺” 。但是由于仪器存在测距误差，它与“光尺”长度成正比，约为光尺长的1/1000，光尺长度越长，测距误差越大。为了解决这个问题，目前多采用两把“光尺”配合使用，一把尺的调制频率f约为15MHZ， “光尺” 长度为10m，用来确定分米、厘米、毫米位数，是保证测距精度的，称为“精尺”，另一把的调制频率f约为150kHZ， “光尺” 长度为1000m，用来确定米、10米、100米位数，满足测程要求，称为“粗尺”。把两把尺配合起来使用，就可以测定1000米以内测距数字显示问题。 1.2 全站仪作业方法 目前，全站仪用于公路工程测量的方法有：导线测量、中线测量、横断面测量、路线放样测量、桥涵放样测量、地形图测绘等。 2 GPS采集地形数据 全球定位系统(Global Positioning Sistem，GPS)是全球性的卫星定位和导航系统，它能向全世界任何地方的用户观测站提供连续的、实时的三维坐标位置、速度和时间信息。80年代应用于公路勘察采集数据，有着十分广阔的应用前景。 目前 ，全世界只有2套全球规模的卫星定位系统，即美国建立的GPS(Global Position System)系统和俄罗斯建立的格拉纳斯(GLONASS)系统。此外，由欧盟和欧洲航天局酝酿已久的伽利略计划正在紧锣密鼓地实施中。 整个系统包括空间卫星、地面控制站和用户接收站3个部分。 地面控制部分有一个主控站(美国卫星系统的主控站位于科罗拉多洲的Springs），负责监控Gps的工作；另有若干个注入站（位于大西洋、太平洋和印度洋中的各岛），它的任务是连续跟踪所有可视的卫星，控制和预报卫星飞行器的轨道，连续地注入卫星要发播的信息，作出卫星的星历预报,校准卫星钟以及更新导航电文。 用户部分为设有接收机的观测站，接收机包含有天线、接收设备、微处理器、和输入输出设备等专门进行观测和记录若干个卫星发播的信息，通过软件计算获得所需测绘数。