1、第六章 每日观测结束后，应及时将数据转存至计算机硬、软盘上，确保观测数据不丢失。记录雨、晴、阴、云等天气状况。5)观测记录。6)GPS数据传输。7)GPS基线处理 基线解算前，应按规范、技术设计及时对外业全部资料全面检查和验收，其重点包括：成果是否符合调度命令和规范要求；观测数据质量分析是否合理。基线向量解算时，可根据不同情况，设置好是解算部分基线还是解算全部基线，软件自动解算。解算可根据基线长度采用不同的数据处理模型。8km内的基线，应采用双差固定解，8km至30km的基线可在双差固定解和双差浮点解中选择最优解，30km以上基线宜采用三差解。基线向量解算后，剔除有粗差的基线，同一时段观测值的
2、数据剔除率宜小于10%。查找剔除原因，确定此基线是重新解算还是重测。若重复测，复测基线的长度较差ds应满足下式的规定，即 同步环闭合差是由同步观测基线所组成的闭合环的闭合差。三边同步环中只有两个同步边成果可以视为独立的成果，第三边成果应为其余两边的代数和。由于模型误差和处理软件的内在缺陷，第三边处理结果与前两边的代数和常不为零，其差值应小于下式的规定，即 由独立基线所组成的闭合环称为异步闭合环，简称异步环。异步环的闭合差称为异步环闭合差应满足8)重测或补测。(2)内业平差计算GPS基线向量网的平差分为无约束平差、约束平差和联合平差。3.控制点加密五、工程平面控制网施测的数据管理与组织管理第四节
3、工程平面控制网外业观测与平差实例一、任务来源二、测区概况及交通三、作业依据四、三等平面控制网的布设五、边角网的观测六、观测数据整理七、平差数据文件准备八、平差报告第五节平面控制网测量技能训练第六章第六章第一节GPS的基本结构及测量原理一、GPS的基本结构二、GPS定位三、GPS接收机四、GPS网的精度标准及分类第二节GPS网的布设与施测一、GPS网的基准与网形设计二、GPS测量的步骤第三节GPS RTK测量一、RTK的测量原理及系统组成二、传统RTK测量三、网络RTK测量第四节GPS测量数据的处理第六章一、GPS数据输入二、GPS数据预处理三、基线向量解算及GPS网平差四、技术总结及成果提交五
4、、GPS数据处理软件介绍第五节GPS高程一、高程系统二、高程系统的转换第六节GPS测量技术在工程测量中的应用一、GPS测量技术的应用方式二、GPS在桥梁工程中的应用三、GPS在公路工程中的应用四、GPS在大坝变形监测中的应用第六章第七节三维激光扫描仪一、三维激光扫描仪的构造及工作原理二、三维激光扫描仪的分类三、三维激光扫描仪的特点四、三维激光扫描仪的使用五、三维激光扫描仪的工程应用第八节工业测量系统一、工业测量系统的概念二、工业测量系统的分类及工业测量方法第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练第一节GPS的基本结构及测量原理一、GPS的基本结构(1)空间部分图6-1GPS卫星分布图一、GPS的基
5、本结构(2)地面控制部分GPS的地面控制部分由分布在全球的由若干个跟踪站所组成的监控系统构成，根据作用的不同，这些跟踪站被分为主控站、监控站和注入站。(3)用户部分GPS的用户部分由GPS接收机、数据处理软件及相应的用户设备(如计算机气象仪器等)所组成。二、GPS定位1.GPS定位的原理2.GPS定位的分类1)根据地面GPS接收机定位时的运动状态分为动态定位和静态定位。静态定位：GPS接收机的天线在整个观测过程中的位置保持不变。静态定位观测模式为多台GPS接收机在不同的测站上进行静止同步观测，时间为几分钟、几小时甚至数十小时不等。该方法可通过大量重复观测提高定位精度。动态定位：在定位过程中，至
6、少有一台GPS接收机天线处在运动状态，待定点位置将随时间变化，确定这些运动着的待定点位置的过程称为动态定位。2)根据定位所采用的观测值不同分为伪距定位和载波相位定位。二、GPS定位 伪距定位：根据GPS接收机在某一时刻测出的接收机天线所在点到4颗以上卫星的伪距以及已知的卫星的位置，采用距离交会的方法求定测站点的三维坐标。伪距定位采用GPS伪距观测值，而伪距观测值既可以是C/A码伪距，也可以是P码伪距。载波相位定位：把GPS信号中的载波作为测量信号，载波的波长短，19cm，=24cm，对于载波L1而言，相应的测距误差约为1.9mm，而对于载波L2而言，相应的测距误差约为2.4mm，测距精度很高。
7、3)根据定位的模式可分为绝对定位和相对定位。绝对定位：以GPS卫星和GPS接收机天线之间的距离观测量为基准，根据已知的卫星瞬时坐标来确定GPS接收机二、GPS定位图6-2单点定位 相对定位：如果选择地面某个固定点为参考点，确定GPS接收机天线相位中心相对参考点的位置，则称为相对定位，如图6-3所示。二、GPS定位该方法至少使用两台GPS接收机，同步跟踪4颗以上GPS卫星，观测量及其误差具有相关性，可建模削弱其影响，提高定位精度。其解算结果是获得各个待定点之间的基线向量(即三维坐标差)。图6-3相对定位二、GPS定位3.WGS-84坐标系4.GPS定位的特点1)定位精度高。2)观测时间短。3)测
8、站间无须通视。4)可提供三维坐标。5)操作简便。6)全天候作业。7)功能多、应用广。5.GPS定位的误差来源二、GPS定位表6-1GPS测量误差分类及对距离的影响三、GPS接收机图6-4GPS接收机1.GPS接收机的组成三、GPS接收机(1)硬件部分GPS接收机硬件由天线、主机和电源组成，主机包括变频器、信号通道、微处理器、存储器及显示器，如图6-5所示。图6-5GPS接收机组成1)天线(带前置放大器)：由GPS接收机天线和前置放大器两部分所组三、GPS接收机成。2)变频器：经过前置放大器的信号仍然很微弱，为了使GPS接收机通道得到稳定的高增益，并且使L频段的射频信号变成低频信号，必须采用变频
9、器。3)信号通道：可以搜索卫星，并跟踪卫星；可以对导航电文数据信号实行解码，解调出导航电文内容；可以进行伪距测量、载波相位测量及多普勒频移测量。4)存储器：GPS接收机的存储介质。5)微处理器：用于GPS接收机的控制、数据采集和导航计算，是GPS接收机工作的灵魂。6)显示器：GPS接收机一般都有液晶显示屏以提供GPS接收机工作信息，并配有一个控制键盘。三、GPS接收机7)电源：GPS接收机电源有两种，一种为内电源，一般采用锂电池，主要用于为RAM存储器供电，以防止数据丢失；另一种为外接电源，这种电源常用可充电的12V直流镉镍电池组，或采用汽车电瓶，当用交流电时，要经过稳压电源或专用电流交换器。
10、(2)软件部分GPS接收机软件部分是指支持接收机硬件实现其功能，并完成各种导航和测量任务的程序。2.GPS接收机的工作程序1)当GPS卫星在用户视界升起时，GPS接收机捕获待测卫星，并能够跟踪这些卫星的运行。2)跟踪卫星信号，保证连续测距。三、GPS接收机3)对所接收到的GPS信号，经过变换、放大和处理，测量出GPS信号从卫星到GPS接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文。4)实时地计算出测站的三维坐标，甚至三维速度和时间。3.GPS接收机的检验与维护(1)GPS接收机的检验对于选定的GPS接收机，在参加作业之前，首先应对其性能与可靠性进行检验，合格后才可使用。1)一般检视主要
11、检视以下项目：GPS接收机天线及外观是否良好，型号是否正确；各种部件及附件是否齐全、完好。需紧固的部件是否有松动和脱落；设备使用手册和后处理软件操作手册及磁盘是否齐全。三、GPS接收机 天线、基座圆水准器及光学对中器是否正确。GPS接收机数据传输接口配件及软件是否齐全；数据传输性能是否完好；通过实例计算，测试和评估数据后处理软件。2)通电检验主要检验以下项目：有关信号灯工作是否正常；按键和显示系统工作是否正常。利用自测试命令检测仪器工作是否正常；检验接收机锁定卫星时间的快慢、接收信号的信噪比及信号失锁情况。3)实测检验。GPS接收机内部噪声水平测试。该项目检验一般采用零基线测试法或超短基线测试
12、法。三、GPS接收机 天线相位中心稳定性测试。天线相位中心的稳定性是指天线在不同方位下的实际相位中心和厂家提供的天线几何中心的重合程度。该项检验可在标准基线或比较基线场后的GPS检测场进行，一般采用相对测定法或旋转天线法。GPS接收机野外作业性能及不同测程精度指标的测试。该项检验主要是测试GPS接收机是否能达到其标称精度，一般应在标准检定场进行。(2)GPS接收机的维护1)GPS接收机设备应指定专人保管，作业期间必须严格遵守技术要求和操作规范。2)GPS接收机应注意防震、防潮、防尘、防蚀，电缆线不得扭曲，连接器保持清洁。三、GPS接收机3)作业结束后，应及时擦干净，并放在仪器箱内。4)当天线设
13、置于楼顶、高标及其他设施的顶端作业时，应采取加固措施，雷雨天气时应有避雷设施或停止观测。5)严禁拆卸GPS接收机各部件，天线电缆不得擅自切割改装。4.几种GPS接收机(1)Trimble图6-6Trimble 5800GPS接收机三、GPS接收机(2)徕卡500型GPS接收机徕卡500型GPS接收机是GPS测量领域新的标准设备。(3)中海达HD8200E一体化蓝牙静态GPS接收机中海达HD8200E一体化蓝牙静态GPS接收机(图6-8)采用一体化设计理念，关键部件全内置，整机高度密封、防水、防尘、防震。图6-7徕卡530型GPS接收机三、GPS接收机图6-8中海达HD8200E一体化蓝牙静态G
14、PS接收机四、GPS网的精度标准及分类1.GPS网等级依据1)2009年中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会发布的国家标准全球定位系统(GPS)测量规范(GB/T 183142009)。2)2010年中华人民共和国住房和城乡建设部发布的行业标准卫星定位城市测量技术规范(CJJ/T 732010)。3)各部委根据本部门GPS工作实际情况制定的其他GPS测量规程或细则。2.GPS网精度分类四、GPS网的精度标准及分类表6-2大地测量中GPS测量精度分级四、GPS网的精度标准及分类表6-3城市测量中静态GPS测量精度分级四、GPS网的精度标准及分类3.精度设计第二节GPS
15、网的布设与施测一、GPS网的基准与网形设计1.GPS网的基准设计1)为求算GPS点在地面坐标系中的坐标，应连测若干该地面坐标系中的控制点，或直接将控制点作为GPS点。2)对GPS网内重合的原有高等级控制点，应尽量使用。3)如果需要测量GPS网点的正常高程(相对于大地水准面的高度)，需要将连测的高程点均匀分布在网中，对丘陵或山区连测的高程点应按照高程拟合曲线的要求进行布设。4)尽量使用测区过去的坐标系统。2.GPS网的网形设计(1)网形设计依据由于GPS测量不要求通视，所以GPS网的网形设计较之常规测量控制网的设计要灵活得多。(2)GPS网形构成概念一、GPS网的基准与网形设计1)观测时段：测站
16、上开始接收卫星信号到观测停止的连续工作时间段，简称时段。2)同步观测环：3台或3台以上GPS接收机同步观测获得的基线向量所构成的闭合环，简称同步环。3)独立观测环：由独立观测所获得的基线向量所构成的闭合环。4)异步观测环：在构成多边形环路的所有基线向量中，只要有非同步观测基线向量，则该多边形环路称为异步观测环。5)独立基线：对于N台GPS接收机构成的同步观测环，其中独立基线数为N-1。(3)GPS网特征条件的计算1)观测时段数：2)总基线数：一、GPS网的基准与网形设计3)必要基线数：4)独立基线数：5)多余基线数：(4)GPS网的网形结构1)点连式：相邻同步图形之间只有一个公共点的连接，如图
17、6-9所示。2)边连式：指相邻图形之间由一条公共基线连接。3)网连式：指相邻图形之间有两个以上公共点相连接，如图6-10所示。一、GPS网的基准与网形设计图6-9点连式网形一、GPS网的基准与网形设计图6-10网连式网形4)边点混合连式：是点连式和边连式的结合，在网点固定和GPS接收机数量相等的条件下，精度在点连式和边连式之间。一、GPS网的基准与网形设计5)三角锁连接：由点连式或边连式组成向一个方向连续发展的三角形连接图形，如图6-11所示。6)导线网形连接：使用两台GPS接收机，可以布设成沿某一方向延伸的导线网，如图6-12所示。图6-11三角锁连接网形一、GPS网的基准与网形设计图6-1
18、2导线网形连接网形7)星形连接：没有复测边和闭合条件。(5)布网原则一、GPS网的基准与网形设计1)尽管GPS网不要求点间的通视，但考虑到要使用常规测量进行加密，所以每个点要求1个方向以上通视。2)为了使用原有的测量成果，应尽量采用原有的城市坐标系统和原有控制点。3)GPS网应由非同步观测边构成闭合环或附和路线。(6)提高GPS网可靠性的方法1)增加观测期数(增加独立基线数)。2)保证一定的重复设站次数。3)保证每个测站至少与3条以上的独立基线相连，这样可以使得测站具有较高的可靠性。4)在布网时要使网中所有最小异步环的边数不大于6条。(7)提高GPS网精度的方法一、GPS网的基准与网形设计1)
19、为保证GPS网中各相邻点具有较高的相对精度，对网中距离较近的点一定要进行同步观测，以获得它们间的直接观测基线。2)为提高整个GPS网的精度，可以在全面网之上布设框架网，以框架网作为整个GPS网的骨架。3)在布网时要使网中所有最小异步环的边数不大于6条。4)在布设GPS网时，引入高精度光电测距法测边长，作为观测值与GPS观测值(基线向量)一同进行联合平差，或将它们作为起算边长。5)若需要高程拟合，则需在布网时选定一定数量的水准点，水准点的数量应尽可能的多，且应在网中均匀分布，还要保证有部分水准点分布在网中的四周，将整个网包含在其中。一、GPS网的基准与网形设计6)为提高GPS网的尺度精度，可以增
20、设长时间、多时段的基线向量。二、GPS测量的步骤1.GPS测量的测前准备(1)测区踏勘调查测区情况包括：交通情况、水系分布情况、植被情况、控制点分布情况、居民点分布情况、当地风俗民情。(2)资料收集根据踏勘测区掌握的情况，收集各类图件、各类控制点成果、测区有关的地质情况、气象资料、交通资料、通信方面的资料、城市及乡村行政区划表。(3)外业计划拟定1)编制GPS卫星的可见性预报图。2)选择GPS卫星的几何图形强度。3)选择最佳观测时段。4)做好观测区域的设计与划分。5)编排作业人员、仪器调度表。二、GPS测量的步骤(4)仪器准备与人员组织准备仪器、计算机和配套设施；组建外业队伍。二、GPS测量的
21、步骤表6-4GPS接收机的选用二、GPS测量的步骤(5)技术设计书编写1)任务性质：任务的来源、用途、意义，工程的目的、作用、要求。2)技术依据：作业所依据的测量规范、工程规范、行业标准等。3)测区概况：测区的地理位置、气候、人文、经济发展状况，交通条件，通信条件等。4)任务工作量：根据任务确定GPS点的数量、GPS网等级(精度)、完成时间等。5)布网方案：测量所采用的仪器、采取的布网方法等。6)施测方案：外业观测时的具体操作规程，包括观测计划。7)观测质量控制：外业观测的质量要求，包括质量控制方法及各项限差要求等。二、GPS测量的步骤8)数据处理方案：详细的数据处理方案，包括基线解算和网平差
22、处理所采用的软件和处理方法等内容。2.GPS外业测量3.GPS测量的作业模式(1)静态相对定位测量静态相对定位测量采用2台或以上GPS接收机观测，观测过程中GPS接收机固定不动，同步观测4颗以上卫星，每个时段40min以上。(2)快速静态相对定位测量在测区中部位置已知点上设置GPS接收机，作为基准站，观测所有符合条件的卫星；另一台GPS接收机依次到各未知点设置流动站，每点观测几分钟。二、GPS测量的步骤(3)准动态相对定位测量观测方法与快速静态相对定位测量方法类似，区别在于要求基准站和流动站GPS接收机时刻跟踪所测卫星，不允许失锁，若失锁，要在失锁的点加测12min。(4)动态相对定位测量在一
23、已知点上设置基准站跟踪所有符合条件的卫星，流动站先在出发点上静态观测数分钟进行初始化；而后流动站置于移动载体连续移动，按照固定的时间间隔进行自动测量运动载体的实时位置。第三节GPS RTK测量一、RTK的测量原理及系统组成1.RTK基本工作原理2.RTK作业模式(1)快速静态测量1)作业方法：每个点观测12min。2)适用范围：城市区域性控制测量、工程测量、地籍测量等。(2)准动态测量1)作业方法：每点观测数秒。2)适用范围：地籍测量、碎部测量、路线测量、工程放样等。(3)动态测量1)作业方法：首先进行初始化，然后GPS接收机按照预定的采样间隔进行自动观测。一、RTK的测量原理及系统组成2)适
24、用范围：航空摄影测量采样点实时定位、航道测量、精密导航等。3.RTK系统的组成(1)GPS接收机接收、处理和存储卫星信号。(2)电台或网络通信设备RTK系统中基准站和流动站的GPS接收机通过固有设备进行通信联系。(3)掌上电脑用户操作采集数据。(4)电源系统(5)现场RTK应用软件现场RTK应用软件安装于流动站系统的掌上电脑或数据采集器中，是基准站和流动站的用户界面，可协助测量的准备和执行。一、RTK的测量原理及系统组成(6)办公处理软件协助数据在现场作业与办公室的传输，还可以将数据存为其他格式，转换定位基准或坐标系以及查验数据，对数据做后期处理，得到测量成果报告。4.RTK数据传输方式二、传
25、统RTK测量1)收集测区控制成果。2)求定测区转换参数。3)选择基准站及设置。4)流动站设置。5)测量前的质量检查。6)内业数据处理。三、网络RTK测量1.网络RTK的概况2.CORS系统第四节GPS测量数据的处理二、GPS数据预处理1.GPS卫星轨道方程的标准化2.卫星钟差的标准化3.观测值文件的标准化1)统一记录格式。2)统一记录项目。3)统一采样密度。4)统一观测数据单位。三、基线向量解算及GPS网平差1.基线向量解算2.GPS网平差的方法(1)GPS网的无约束平差GPS网的无约束平差指的是在平差时不引入会造成GPS网产生由非观测量所引起的变形的外部起算数据。(2)GPS网的约束平差或联
26、合平差1)GPS网的约束平差：指的是平差时所采用的观测值完全是GPS观测值(即GPS基线向量)，而且在平差时引入了使得GPS网产生由非观测量所引起的变形的外部起算数据。2)GPS网的联合平差：指的是平差时所采用的观测值除了GPS观测值以外，还采用了地面常规观测值，这些地面常规观测值包括边长、方向、角度等观测值。3.GPS网平差的过程三、基线向量解算及GPS网平差1)提取基线向量，构建GPS基线向量网。2)三维无约束平差。3)约束平差/联合平差。四、技术总结及成果提交1.技术总结1)测区范围与位置、自然条件、气候条件等。2)任务来源、施测目的、基本精度要求。3)施测单位、施测起止时间、技术依据、
27、作业安排。4)接收设备类型、检验情况。5)选点情况。6)观测方法要点与作业时相关情况。7)野外数据检核，起算数据情况，数据处理内容、方法及软件情况。8)工作量、工日及定额计算。9)方案实施与规范执行情况。10)上交成果尚存问题和需要说明的地方。四、技术总结及成果提交11)各种附表和图。2.成果提交1)测量任务书与技术设计书。2)点之记、环视图和测量标志委托保管书。3)卫星可见性报告和观测计划。4)外业观测记录、测量手簿及其他记录。5)接收设备、气象及其他仪器的检核资料。6)外业观测数据质量分析及野外检核计算资料。7)数据加工处理中生成的文件、资料和成果表。8)GPS网展点图。9)技术总结报告和
28、成果验收报告。第五节GPS高程一、高程系统1.大地高程系统图6-13大地高、正高、正常高示意图1地球表面2似大地水准面3大地水准面4参考椭球面2.正高高程系统一、高程系统3.正常高高程系统第六节GPS测量技术在工程测量中的应用一、GPS测量技术的应用方式1.建立工程控制网2.RTK的碎部测量与放样3.GPS变形监测第七节三维激光扫描仪一、三维激光扫描仪的构造及工作原理1.三维激光扫描仪的构造图6-14三维激光扫描仪一、三维激光扫描仪的构造及工作原理图6-15三维激光扫描仪构造2.三维激光扫描仪的工作原理3.目标点坐标计算二、三维激光扫描仪的分类1.按平台分类图6-16三维激光扫描仪的主要工作原
29、理二、三维激光扫描仪的分类图6-17目标点计算2.按有效距离分类二、三维激光扫描仪的分类(1)短距离三维激光扫描仪其最长扫描距离不超过3m，一般最佳扫描距离为0.61.2m，这类扫描仪主要应用于小型模具的量测，扫描速度快且精度较高，可以多达三十万个点，精度可达0.018mm。(2)中距离三维激光扫描仪最长扫描距离小于30m，其多用于大型模具或室内空间的测量。(3)长距离三维激光扫描仪扫描距离大于30m，主要应用于建筑物、矿山、大坝、大型土木工程等的测量。(4)航空三维激光扫描仪最长扫描距离通常大于1km，并且需要配备精确的导航定位系统，可用于大范围地形的测量。3.按扫描方式分类二、三维激光扫描
30、仪的分类(1)脉冲式三维激光扫描仪其测量原理是由激光发射器发射出的激光经被测量物体的反射后又被接收器接收，扫描仪同时记录激光往返的时间。(2)相位式三维激光扫描仪相位式测量是用无线电波段的频率，对激光束进行幅度调制并测定调制光往返测量一次所产生的相位延迟。三、三维激光扫描仪的特点1)快速性。2)非接触性。3)穿透性。4)主动性。5)高密度、高精度。6)数据采集高度数字化、自动化，数据处理过程高度自动化。7)可以不用事先埋设控制点进行控制测量，只需在测区附近地面已知点安置GPS基准站即可。四、三维激光扫描仪的使用1.操作方式(1)数据线连计算机用数据线将三维激光扫描仪与计算机相连后操作，这种操作
31、方式可以直观显示扫描过程和扫描结果，而且方便设置各种参数，便于学习和上手使用，且三维激光扫描仪本身集成性小，稳定性强，不易出现问题。(2)无线遥控利用Wi-Fi、WLAN、蓝牙等方式无线遥控三维激光扫描仪，因此可以用便携式计算机、PDA甚至手机来操作，操作人员不必停留在工作现场，可通过屏幕观察扫描过程和扫描结果，携带方便。(3)集成控制面板直接在设备的操控面板上进行操作。2.数据处理(1)数据采集数据采集是几何模型重建的前提。四、三维激光扫描仪的使用(2)数据预处理数据预处理为模型重建提供可靠精选的点云数据，降低几何模型重建的复杂度，提高几何模型重建的精确度和速度。(3)几何模型重建和模型可视
32、化几何模型重建阶段涉及的内容有三维几何模型的重建、几何模型重建后的平滑、残缺数据的处理、模型简化和纹理映射等。3.扫描精度五、三维激光扫描仪的工程应用1.地形测绘2.隧道施工验收3.桥梁改建4.建筑测量5.电力设施测量6.大型制造第八节工业测量系统一、工业测量系统的概念1.工业测量的目标2.目标的尺寸3.目标的测量精度要求4.目标的(表面)质地与形状5.目标的测量速度要求6.目标所处环境7.目标自身状态二、工业测量系统的分类及工业测量方法1.工业测量系统的分类(1)三坐标测量机系统在一个三维空间内，能够对几何形状、长度等进行测量的仪器，它是传统通用三维坐标测量仪器的代表，通过测头沿导轨的直线运
33、动来实现精确的坐标测量。(2)电子经纬仪测量系统由多台高精度电子经纬仪构成的空间角度前方交会测量系统。(3)全站仪极坐标测量系统采用的是极坐标测量系统，通过测角、测距精确定位三维坐标。(4)激光跟踪测量系统可全自动地跟踪反射装置，只要将反射装置在被测物的表面移动，就可实现该表面的快速数字化。二、工业测量系统的分类及工业测量方法(5)激光扫描测量系统激光扫描测量系统是三维数据获取和重构技术体系中最新的技术，能够快速获取物体表面每个采样点的空间位置坐标，得到一个表示实体的点的集合，即点云。(6)数字近景工业摄影测量系统通过在不同的位置和方向获取同一物体的2幅以上的数字图像，经计算机图像匹配等处理及
34、相关数学计算后得到待测点精确的三维坐标。2.工业测量的方法(1)基于机械量测工具或设备的方法1)长度量具。2)机械型二维坐标量测设备。3)机械型三维坐标量测设备。二、工业测量系统的分类及工业测量方法(2)基于各类专用一维传感器的方法众多工厂和科研机构有各种机械的、电子的传感器，但绝大多数仅具有一维测量功能。(3)光学显微三维测量方法基于光学显微镜的有限清晰距离原理，在给显微镜附加某种高程读数附件后，光学显微镜具备三维测量功能。(4)电子显微三维摄影测量方法利用高速运动的电子束代替光波的电子显微镜，波长仅为可见光波波长的1/10万，故分辨率可达510-9mm，可广泛应用于金属物理学、高分子化学等
35、领域，用于矿石、金属表面、细胞、花粉乃至病毒和单个分子的三维测量。(5)基于莫尔条纹和牛顿环的方法基于莫尔条纹(Moir)的方法特别适用于动态对象的快速的连续记录，例如动物体表的形状变化、机床震动记录以及音响设计中喇叭膜的震动记录等。二、工业测量系统的分类及工业测量方法(6)基于全息技术(Holography)的方法全息技术是一种同时记录光波的振幅(光强)信息和相位信息并使光波重现的技术。(7)基于磁力场的三维坐标量测方法利用电磁转换技术在被测物体周围生成磁场，借以手工操作的触杆，可逐点量测非金属目标的三维空间坐标。(8)基于全球定位系统(GPS)的方法GPS是测定地球露天表面点位空间坐标的得
36、力手段，特别适于广阔面积内稀疏点的逐点量测，如大地控制测量、大型工程变形监测、板块运动与地壳形变监测、载体(如飞机、船舶、车辆、人员)运动状态的记录等。(9)电磁波测距法包括两种方法：脉冲测距法和相位测距法。(10)基于测角仪器的测量方法工业测量、放样与检测中,可以使用工程测量界常用的经纬仪、电子经纬仪以及全站仪。二、工业测量系统的分类及工业测量方法(11)基于测距测角设备的其他工业测量方法1)基于激光经纬仪的结构光工业剖面测量方法，特别适用于前述的封闭构筑物的内结构测量，适用于一些大型机械或其部件的剖面测量。2)高精度工业测量控制网是车间里对批量工件进行测量、检测与放样的基础设施。3)大型工
37、业目标水平剖面的测定，可以使用反射膜的逼近法，或者使用升降台上的水准法。(12)工业摄影测量方法工业摄影测量方法特别适用于目标上待测点众多，目标不可接近，目标处于运动状态，目标处于变形、震动、有害环境、无稳定的传感器架设平台等情况。二、工业测量系统的分类及工业测量方法(13)其他基于摄像的测量方法对水下人工构筑物(如钻井平台、沉船、古建筑)以及其他目标的精确测量，唯一的方法是水下摄影测量。第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练1.训练内容和目的1)认识了解GPS接收机的基本组成，认清各部件的名称、性能和作用。2)练习GPS各部件的连接顺序、方法及各项注意事项。3)掌握GPS接收机的安置、开机、观
38、察、记录、关机，掌握各种指示灯闪烁的意义。2.训练要求和准备1)实训前，应做好充分的准备。图6-18GPS接收机第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练2)了解GPS接收机上显示面板的使用。3)了解GPS接收机在测站上的设置方法。4)准备一台Trimble 5800 GPS接收机，如图6-18所示，一个GPS天线，充满电的电池两块，PC 数据记录本一个，基座连接器一套，三脚架一个，量高尺一把。3.训练步骤1)认识GPS接收机界面。第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练表6-5指示灯闪烁示意第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练表6-5指示灯闪烁示意第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练2)GPS接收机安
39、装 GPS接收机接口的图标及功能见表6-6。Trimmark3电台：前面板有个液晶显示屏，用以显示频道、电台状态、错误信息等。通过前面板可以看见“频道”“模式”“频率共享”“传输功率”“无线模式”“数据端口配置”“设备配置”7个主菜单及相应菜单项。第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练表6-6GPS接收机接口的图标及功能第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练3)将GPS接收机安放在三脚架基座上，对中、整平、量天线高，与常规测量架设仪器相同。4)TSC1控制器用来管理操作。5)GPS接收机操作 控制器开机，按开关机键，加电自检成功后进入TSC1主菜单。熟悉各菜单内容，即“文件”“输入”“测量”“配置
40、”“坐标几何”的内容。数据接收。观察状态面板。接收机一旦开机，便立即搜索卫星信号，跟踪卫星并记录数据，状态面板提供观测过程的监视信息。GPS接收机关机。6)GPS接收机向PC机传输(下载)数据。第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练4.注意事项1)使用仪器时，应按要求操作。2)安装(或更换)电池时，应注意电池的正负极性，不要将正负极装反。3)架设仪器时，应扣紧GPS接收机与基座的螺旋，以防GPS接收机从三脚架上脱落。4)操作过程中，注意观察各指示灯的情况。1.训练内容和目的1)了解掌握RTK系统的组成。2)认识掌握RTK系统各部件的名称及功能。3)掌握RTK的连接方法和步骤。2.训练要求和准备第
41、九节GPS与三维激光扫描仪使用训练1)GPS基准站应该选在一个上空开阔、无遮挡的点上，能够看到周围沿地平线高度角为13以上的全部天空。2)训练前自习查看Trimble R8 GPS接收机及电台的说明书。3)准备仪器：GPS基准站主机1台，GPS流动站主机1台，接收机对应连接电缆，电池，数据记录卡，三脚架，天线。3.训练步骤1)使用TSC1电子手簿建立工作项目，选择“文件”进入子菜单，单击“新建任务”，如图6-19所示，输入任务名称。图6-19新建任务第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练图6-20坐标系统选择2)设置基准站及流动站：第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练 架设基准站系统。基准站系统
42、到达指定的点位后，架设接收机，对中整平；连接5800 GPS天线，用天线测高尺量测天线高度并记录。将TSC1控制器连接到GPS接收机，暂时不要打开TSC1控制器电源开关。将外接电台的天线和延长杆安装在比较高的固定位置，连接电台天线与电台、电台与GPS接收机及电台电源。检查各项连接无误后，打开电台电源开关。启动基准站接收机。打开TSC1控制器电源，TSC1软件启动的同时也打开了接收机信息。接收机信息和卫星信息显示在TSC1屏幕的状态栏。设置基准站：3)流动站设置：第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练 安装RTK流动站。5800 GPS接收机系统内置了GPS接收机、GPS天线、电台、电台天线、电池
43、，可以安装在测杆上，所以只需要一条连线连接5800 GPS接收机和TSC1控制器。启动RTK流动站。从TSC1主菜单选择“测量”，出现“选择测量类型”菜单，建立或选择RTK测量形式。选择“开始测量”，首次使用新测量形式，屏幕提示选择使用的天线类型、选择电台类型。4)RTK测量。从TSC1主菜单选择“测量”，在测量类型中选择“RTK测量形式”。第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练 在“测量”中选择“测量点”，在“点属性类型”中选择需要的类型点，这里选择“地形点”，在点名一栏输入数字点名、要素代码和天线高、天线类型。在“选项”中，将“自动结束测量点”设置为“否”，这样测量时能手工存储点，可以根据测
44、量任务的精度要求改变精度设置、记录次数设置等。等初始化完成后，屏幕显示“RTK固定”。单击“测量”，数据采集器记录数据，数据记录过程中保持测杆垂直。当预设次数测完，检查测量精度，如果精度符合要求，按“记录”键存储。将测杆移到另一个点上继续测量，直到按需要测完待测点，结束测量。第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练5)GPS RTK点校正。图6-21点校正结果4.注意事项1)实习前须认真阅读实习指导书，明确本次实习的目的及要求。第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练2)GPS是精密仪器，在使用过程中要十分细心，以防损坏。3)电池、电缆插头要对准插进，用力不能过猛，以免折断。1.训练内容和目的1)了解
45、GPS测量数据的处理过程。2)掌握TGO处理GPS测量数据的基本流程。3)熟悉GPS基线向量解算方法与技巧。4)掌握GPS网平差方法。5)熟悉软件操作和一些处理技巧。2.训练要求和准备1)仪器准备：计算机、TGO数据处理软件、测量数据。第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练2)软件介绍：Trimble Geomatics Office(简称TGO)是由Trimble公司开发出来的GPS后处理软件包，其功能包括GPS基线向量解算和GPS网平差。3.训练步骤1)若没有所需坐标系，先建立椭球和坐标转换准则。图6-22新建坐标系第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练 在空白处单击右键，然后选择“添加新椭球
46、”，如图6-23所示。图6-23椭球属性 在图6-22所示的界面中，选择“坐标转换”，第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练选择坐标转换方式。单击“编辑/增加系统坐标组”菜单，添加坐标系如图6-24所示。图6-24坐标系添加第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练 要新建投影带，首先选中左边的“Beijing54”坐标系统组，然后在右边栏的空白处单击右键如图6-25所示。图6-25建立投影带第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练图6-26投影带参数对话框第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练图6-27投影对话框2)新建项目。第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练图6-28新建项目对话框3)导入数据。4)G
47、PS基线处理。第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练图6-29数据导入第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练图6-30GPS处理形式对话框第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练图6-31GPS处理形式编辑第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练图6-32“Timeline”工具5)无约束平差：选择基准WGS-84，如图6-33所示。第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练 选择菜单栏“平差(A)”中“网平差形式”，显示如图6-34所示，一般选择95的置信界限，可以对该项进行编辑或使用默认值。图6-33选择基准第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练图6-34网平差形式 选择菜单栏“平差(A)”中“观测值”。第九
48、节GPS与三维激光扫描仪使用训练 选择菜单栏“平差(A)”中“加权策略”，对GPS观测值采用纯量形式加权，即选择“所有观测值”，然后选择纯量类型：自动或交替。对地面观测值和大地水准面观测值，在自由网平差中不予加权。单击“平差”，软件自动平差。完成后，查看网平差报告，阅读报告时主要检查的项目有：综合统计、平差后的GPS基线观测值。6)约束平差。7)点校正。图6-35GPS点校正对话框第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练4.注意事项1)处理基线都合格后才能进入平差阶段。2)剔除不合格基线时要细心。1.训练内容和目的1)了解三维激光扫描仪的基本构造和工作原理。2)能操作三维激光扫描仪。3)能使用三维
49、激光扫描仪的配套软件。2.训练要求和准备1)准备Riegl_Z420i三维激光扫描仪一台。2)阅读相关操作手册，熟悉操作过程。3)确定测量目标。3.训练步骤第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练1)确定扫描站。2)粘贴反射体，让反射体分布均匀。3)三脚架整平，将扫描仪固定在三脚架上；连接电源电缆；接通仪器与计算机间的通信电缆；打开电源并启动扫描头；仪器准备好后，移除扫描窗口盖。4)单击“Project”“New”，新建一个扫描工程，如图6-36所示。5)添加相机文件。图6-36新建工程第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练图6-37添加相机文件第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练图6-38新建MO
50、UNTING6)新建MOUNTING右键单击“MOUNTING”，选中“New mounting”，如图6-38所示。第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练7)新的扫描。4.注意事项1)实验地点选在安全的地方，保护贵重仪器。2)连接、断开各接口时不要太用蛮力，已免损坏接口。3)操作要规范。1.简述GPS系统的组成。2.简述GPS系统特点。3.什么是WGS-84坐标系？4.GPS接收机分为几种类型？各种类型又是如何划分的？5.简述GPS卫星定位的两种基本的观测量。6.简述GPS卫星测量的主要误差来源。7.为何至少需要四颗卫星才能进行GPS定位？第九节GPS与三维激光扫描仪使用训练8.名词解释：绝对
