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地形图基础知识、手持GPS校正

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地形图基础知识、手持GPS校正

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  • 发布时间:2020-11-13 12:57
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【概要描述】一、地形图的基本组成   一幅正规地形图由图名、图号、比例尺、内外图括、 接图表、坡度尺、三北方向线、图面内容(地形与地物)和图例等部分组成。   1、图名:一般以图幅范围内最大获最重要的地名作为图名,写在图纸的正上方。   2、图号:即地形图的编号。由地形图所处的经纬度范围所决定。一般放在图名下方。   3、比例尺:分为数字比例尺和线段比例尺,数字比例尺表示成1:M,M为分母,M越大则比例尺越小,如1:50000就是图上1厘米代表实地长度500米;线段比例尺是用线段长度直接说明实地距离,通常是把一根线段分成五等分,每等分1厘米,左手第一厘米处为0刻度,向左划分到毫米,端点处写上图上1厘米代表的实际距离,向右每两个厘米写一个数字(公里数)。   一般1:5000~1:50000为中比例尺,大于1:5000就叫大比例尺如1:2000或1:500等,小于1:50000的叫小比例尺如1:100000、1:200000等。   4、内外图括:地形图的内图括用细实线,南(下)北(上)两条线为本图幅的南北纬度界线,左(西)右(东)两条线为本图幅的经度范围。如罕达汽幅1:50000地形图西界细线和东界细线分别代表这幅图的经度为126°00′和126°15′,南界和北界细线分别代表这幅图的纬度范围为“自北纬50°00′到北纬50°10′。   外图括用粗实线表示,与内图括平行,用图有二。一是为了图面美观,二是在内外图括之间留出空间方便表示坐标值和经纬度。   5、接图表:为方便查找相邻地形图,在图纸的左上角或右下角绘制一个方框,分成九等分,每个小矩形代表一幅图,将本图放在中心位置用阴影线表示,上下左右四幅图分别表示本图北、南、西和东面相邻的四幅图,他们与本图为线接合,四个角上的图与本图幅为点接合。   6、坡度尺:一般放在图幅的左下角,其中的曲线代表等高线,由左向右越来越密集,相应的坡度也越来越大。它用来量测地形图上两点之间的坡度,有相邻两根等高线坡度尺和相邻6根等高线坡度尺之分。   坡度尺用法:用卡规卡住要量坡度的两点,在坡度尺上去比对,读出相应的坡度即可。   7、三北方向线:绘制在坡度尺旁边,用来形象的表示三个北方向之间的偏差。其中带五角星的线为地理子午线(经线),星的位置就是地理北也叫真北,带箭头的线为磁子午线,箭头即磁北方向,另一个带叉的线就是坐标纵线,即坐标北方向。   磁偏角:磁北与正北的夹角叫磁偏角,如罕达汽幅1:50000图上磁偏角为11°08′,以正北为准,磁北偏于正北西侧叫西偏,否则叫东偏。   子午线收敛角:正北(地理子午线北)与坐标北(中央子午线的北)的夹角叫子午线收敛角,以正北为准,也有西偏和东偏之分,坐标北偏于正北之西交西偏,如罕达汽幅1:50000图上子午线收敛角为西偏2°12′。   磁坐偏角:即磁北与坐标北的夹角,以坐标北为准,磁北偏于坐标北西侧叫西偏。如罕达汽幅1:50000图上磁坐偏角为西偏8°56′。因为图上用的最多的是坐标线,量方位经常用罗盘,所以磁坐偏角是最重要的参数。   三北方向之间的关系:磁坐偏角=子午线收敛角-磁偏角   8、图面内容:由地形符号与地物符号组成。   地形符号是表示地形起伏的符号,最主要也最常见的就是地形等高线(地球表面上高程相等点的连线),其次有悬崖、峭壁、陡坎等特殊符号;地物是指天然形成或人工构筑的地面物体,如河流、水库、独立大树、各种道路、输电线路、水渠、电缆、管线、梯田、林地、房舍、油库等等。   9、图例:就是对图面上各种符号的说明,一般置于图纸的右侧。   10、坐标系统与高程系统说明、出版年月等一般放在图纸右下角。   二、地形图上的坐标   地面点的位置由坐标和高程表示。坐标是地面点沿着铅垂线在投影基准面(大地水准面、椭球面或平面)上的位置;高程是地面点沿着铅垂线到投影面的距离。如图1-4所示,地面点A、B沿铅垂线投影到基准面上为a、b两点,可以得到在投影面坐标系的坐标。沿铅垂线量出高程HA、HB,由此可确定地面点的空间位置。   地面点的位置   1、大地坐标:即地理坐标,用经纬度表示在图纸的四个边线上,即在外图括和与外图括紧邻的细实线之间,用短线条划分到“分”,两端写上完整的数值。例如罕达汽幅1:50000图上底边由左向右划分为15格,每格位1分,最左端(西端)为126°00′,最右端(东端)为126°15′。   经纬度只在图纸边线上标记,图纸内部没有,因此用经纬度在图上找点并不方便。   2、直角坐标:正规地形图采用高斯直角坐标,以赤道线为横轴(Y轴),向东Y值增大,向西Y值减小;以中央子午线为坐标纵轴(X轴),X值由赤道向北增大。即图上某点的X值表示该点到赤道的直线距离。   中小比例尺地形图上的坐标线构成所谓的“方里网”,即一格代表一平方公里,1:50000图上方里网每格长宽各2厘米,1:25000图上则变成2厘米。密集的坐标线很适合在图上量算、确定方向和点位。   地形图上的Y坐标值前面两位为高斯投影带的带号,如罕达汽幅1:50000图上Y坐标的带号为22,带号字体偏小写在左上角,如22286公里写成22286,下角数字为百公里。   三、高斯投影与高斯直角坐标系   由于地球表面为曲面,将地图制成平面图会造成误差变形,所以高斯和克吕格将地球按经线分割成“瓜皮状”条块、采用从地心向地表射线投影的方法将“瓜皮”压平作图以减少误差和变形,在中小比例尺制图中采用所谓6度带投影,即从0°经线开始每隔6°划分为一个投影带,全球共划分出60个6°投影带,罕达汽一带刚好位于第22个6度投影带。   压平后每个6°投影带只有中间的一根经线为南北直线,其余经线为弧线,这个特殊的经线叫“中央子午线”,就用它作为坐标纵轴(X轴),用赤道线(压平后也为东西方向直线)作为横轴(Y轴),两个轴的交点为坐标原点,但纵轴以西部分各点的Y值将为负值,为方便起见,规定坐标纵轴统一向西平移500公里,这样每个投影带任何位置都不会出现负值坐标。因为我国处于北半球,所以X值始终为正值,横轴不用平移。   制作大比例尺地形图时6度带显得误差较大,因此要用3度带投影。即每个投影带的经差为3°,第一带从东经1°30′开始。纵横轴的规则不变。   四、投影带带号和中央子午线的计算   1、投影带带号确定   1)在地形图底边(顶边)的左右两个端点查看横坐标,小字体的前两位就是。   2)计算:   6度带带号N6等于所在位置经度除以6取整数再加1,若没有余数则商数就是带号,例如所在位置经度为126°07′,则商数为21,余数为07′,带号N6=21+1=22   3度带带号N3等于所处位置经度除以3四舍五入取整数。   2、中央子午线经度计算   6度带中央子午线经度L6=N6× 6°-3°   3度带中央子午线经度L3=N3× 3°   五、地形判读方法   等高线属于闭合曲线,不在此处闭合必在他处闭合。闭合的等高线代表山顶或盆地。小圈比大圈高就是山,反之就是盆地。   弯曲的等高线凸向高处是为山谷,凸向低处就是山脊。河谷中等高线凸向上游。   看图上河流的流向或河流的宽窄变化判断高低   图上看从大河向小溪为逆流而上,小溪在沟谷中,两侧为山脊。   一系列平直的等高线构成山坡。   相邻两个山顶之间为鞍部。   等高线稠密坡度大,反之地形平坦。   等高线重合之处为陡坎或峭壁   等高线相交之处必为悬崖   六、   手持式GPS使用方法   国产GPS中内置北京54坐标系和西安80坐标系,使用前先看地形图是用的哪个坐标系,找出所在投影带的带号并计算出中央子午线经度,将GPS坐标系统选择为相应的坐 标系统,设置好中央子午线经度即可使用。   台湾及国外产GPS中没有大陆坐标系统,机器默认的是WGS84坐标系统。需要校正到与地形图相匹配的坐标系统。具体操作步骤如下:   第一步:测区范围内,在均匀分布的不少于三个已知三角点上(此时选择的三角点应尽量分布在工作区的四周),先将GPS接收机内部的参数全部设为“0”,即DX=0、DY=0、DZ=0、DA=0、DF=0,其中DX、DY、DZ为同一点两种坐标系统三维坐标差值,DA为两种坐标系统长半轴差值,DF为两种坐标系统扁率的差值。上述操作完成后,用GPS接收机分别观测已知三角点的坐标,根据观测结果与已知坐标值求出各自的差值,并取其平均值作为DX、DY、DZ的改正值(因GARMIN公司所产系列手持定位仪目前市面上除桂冠、展望两种型号具有气压测高功能外,其余几种型号均为GPS测高、其精度较低,无法利用,因此可将DZ设为0,也可将DZ设为其改正数,改正与否对其它参数设置均没有影响),此时上述改正数只作为参考。   第二步:在已进行观测的三角点上将接收机的参数DX、DY、DZ设为已经取得的改正数,将DA、DF设为相应的差值,即a(84)-a(54)=DA=-108、α(84)-α(54) =DF=0.0000005,或a(84)—a(80)= -3、α(84)-α(80)=0.00000003。再在相同的三角点上观测已知点坐标,根据观测结果对DX、DY、DZ加入第二次新的改正数。此时,再用GPS接收机第二次观测所有已知点的坐标进行第二次改正,直到GPS接收机观测的坐标值接近已知点坐标,其差值一般小于5米时,取其各点的观测值与已知坐标的差值的平均值作为DX、DY、DZ的最终改正数,上述操作一般循环到第二次即可得到理想的改正数。   台湾及国外产GPS参数的设置及具体按键:   1、打开电源   按翻页键进入菜单画面   按上下键至设置   按输入键进入设置   按上下键至单位   按输入键进入单位菜单   按输入键进入(位置 距离)   按输入键进入(位置格式)   位置格式设为(User Grid)   按输入键进入User Grid菜单。   2、USER UTM GRID格式中,将LONGITUDE ORIGN栏中第一位改为“E”,代表东经,紧随其后输入测区所在的三度带或六度带中央子午线度数、在SCALE栏中输入 1.0000000,代表比例系数、在FALSE   E栏中输入500000.0,代表东偏的距离、以米为单位,在FALSE   N中输入0.0,代表北偏为零。   3、数值输入编辑完成后,按上下键至存储按钮,按输入键存储完成编辑并返回单位菜单。   4、按上下键至地图基准   按输入键进入地图基准菜单   按上下键至WGS 84   再按输入键进入单位菜单   按上下键至User(用户自定义),按输入键进入(WGS84——LOCAL)菜单,然后进行二款中各个步骤的操作,各项改正数设置完毕后,不要忘记按输入键进行存储。   5、逐次按翻页键返回卫星接收状态,此时如已收到四颗以上卫星并且信号良好,即可长按输入键获取定点坐标。应该注意的是:到达某一位置,不要急于测定其坐标,而要等手持GPS静止1—2分钟然后再测定,这样求得的坐标较为准确,其他操作在此不再赘述。   GPS比较费电池,多数GPS使用四节碱性电池一直开机可用20-30小时,说明书上的时间并不是很准确的,长时间使用时要注意携带备用电池。大部分GPS有永久的备用电池,它可以在没有电池时保证内存中的各种数据不会丢失。由于GPS在静止时没有方向指示功能,所以同时带上一个小巧的指北针是有用的。标记路标时,GPS提供一个默认的路标名,比如LMK001之类,难于记忆,虽可改成一个比较好记一些的名字,但一是输入不便,用上下箭头选字母很费劲,二是一般只能起很短的英文名字,比如6或9个字母,仍然不好记,同时再带上一个小的录音机/采访机随时记录,是个不错的主意。    1.有地图使用    GPS与详细地图配合使用时有最好的效果,但是国内大比例尺地图十分难得,GPS使用效果受到一定限制。“万一”你有目的地附近的精确地图,则可以预先规划线路,先做地图上规划,制定行程计划,可以按照线路的复杂情况和里程,建立一条或多条线路(ROUTE),读出路线特征点的坐标,输入GPS建立线路的各条“腿”(le

地形图基础知识、手持GPS校正

【概要描述】一、地形图的基本组成
  一幅正规地形图由图名、图号、比例尺、内外图括、 接图表、坡度尺、三北方向线、图面内容(地形与地物)和图例等部分组成。
  1、图名:一般以图幅范围内最大获最重要的地名作为图名,写在图纸的正上方。
  2、图号:即地形图的编号。由地形图所处的经纬度范围所决定。一般放在图名下方。
  3、比例尺:分为数字比例尺和线段比例尺,数字比例尺表示成1:M,M为分母,M越大则比例尺越小,如1:50000就是图上1厘米代表实地长度500米;线段比例尺是用线段长度直接说明实地距离,通常是把一根线段分成五等分,每等分1厘米,左手第一厘米处为0刻度,向左划分到毫米,端点处写上图上1厘米代表的实际距离,向右每两个厘米写一个数字(公里数)。
  一般1:5000~1:50000为中比例尺,大于1:5000就叫大比例尺如1:2000或1:500等,小于1:50000的叫小比例尺如1:100000、1:200000等。
  4、内外图括:地形图的内图括用细实线,南(下)北(上)两条线为本图幅的南北纬度界线,左(西)右(东)两条线为本图幅的经度范围。如罕达汽幅1:50000地形图西界细线和东界细线分别代表这幅图的经度为126°00′和126°15′,南界和北界细线分别代表这幅图的纬度范围为“自北纬50°00′到北纬50°10′。
  外图括用粗实线表示,与内图括平行,用图有二。一是为了图面美观,二是在内外图括之间留出空间方便表示坐标值和经纬度。
  5、接图表:为方便查找相邻地形图,在图纸的左上角或右下角绘制一个方框,分成九等分,每个小矩形代表一幅图,将本图放在中心位置用阴影线表示,上下左右四幅图分别表示本图北、南、西和东面相邻的四幅图,他们与本图为线接合,四个角上的图与本图幅为点接合。
  6、坡度尺:一般放在图幅的左下角,其中的曲线代表等高线,由左向右越来越密集,相应的坡度也越来越大。它用来量测地形图上两点之间的坡度,有相邻两根等高线坡度尺和相邻6根等高线坡度尺之分。
  坡度尺用法:用卡规卡住要量坡度的两点,在坡度尺上去比对,读出相应的坡度即可。
  7、三北方向线:绘制在坡度尺旁边,用来形象的表示三个北方向之间的偏差。其中带五角星的线为地理子午线(经线),星的位置就是地理北也叫真北,带箭头的线为磁子午线,箭头即磁北方向,另一个带叉的线就是坐标纵线,即坐标北方向。
  磁偏角:磁北与正北的夹角叫磁偏角,如罕达汽幅1:50000图上磁偏角为11°08′,以正北为准,磁北偏于正北西侧叫西偏,否则叫东偏。
  子午线收敛角:正北(地理子午线北)与坐标北(中央子午线的北)的夹角叫子午线收敛角,以正北为准,也有西偏和东偏之分,坐标北偏于正北之西交西偏,如罕达汽幅1:50000图上子午线收敛角为西偏2°12′。
  磁坐偏角:即磁北与坐标北的夹角,以坐标北为准,磁北偏于坐标北西侧叫西偏。如罕达汽幅1:50000图上磁坐偏角为西偏8°56′。因为图上用的最多的是坐标线,量方位经常用罗盘,所以磁坐偏角是最重要的参数。
  三北方向之间的关系:磁坐偏角=子午线收敛角-磁偏角
  8、图面内容:由地形符号与地物符号组成。
  地形符号是表示地形起伏的符号,最主要也最常见的就是地形等高线(地球表面上高程相等点的连线),其次有悬崖、峭壁、陡坎等特殊符号;地物是指天然形成或人工构筑的地面物体,如河流、水库、独立大树、各种道路、输电线路、水渠、电缆、管线、梯田、林地、房舍、油库等等。
  9、图例:就是对图面上各种符号的说明,一般置于图纸的右侧。
  10、坐标系统与高程系统说明、出版年月等一般放在图纸右下角。
  二、地形图上的坐标
  地面点的位置由坐标和高程表示。坐标是地面点沿着铅垂线在投影基准面(大地水准面、椭球面或平面)上的位置;高程是地面点沿着铅垂线到投影面的距离。如图1-4所示,地面点A、B沿铅垂线投影到基准面上为a、b两点,可以得到在投影面坐标系的坐标。沿铅垂线量出高程HA、HB,由此可确定地面点的空间位置。
  地面点的位置
  1、大地坐标:即地理坐标,用经纬度表示在图纸的四个边线上,即在外图括和与外图括紧邻的细实线之间,用短线条划分到“分”,两端写上完整的数值。例如罕达汽幅1:50000图上底边由左向右划分为15格,每格位1分,最左端(西端)为126°00′,最右端(东端)为126°15′。
  经纬度只在图纸边线上标记,图纸内部没有,因此用经纬度在图上找点并不方便。
  2、直角坐标:正规地形图采用高斯直角坐标,以赤道线为横轴(Y轴),向东Y值增大,向西Y值减小;以中央子午线为坐标纵轴(X轴),X值由赤道向北增大。即图上某点的X值表示该点到赤道的直线距离。
  中小比例尺地形图上的坐标线构成所谓的“方里网”,即一格代表一平方公里,1:50000图上方里网每格长宽各2厘米,1:25000图上则变成2厘米。密集的坐标线很适合在图上量算、确定方向和点位。
  地形图上的Y坐标值前面两位为高斯投影带的带号,如罕达汽幅1:50000图上Y坐标的带号为22,带号字体偏小写在左上角,如22286公里写成22286,下角数字为百公里。
  三、高斯投影与高斯直角坐标系
  由于地球表面为曲面,将地图制成平面图会造成误差变形,所以高斯和克吕格将地球按经线分割成“瓜皮状”条块、采用从地心向地表射线投影的方法将“瓜皮”压平作图以减少误差和变形,在中小比例尺制图中采用所谓6度带投影,即从0°经线开始每隔6°划分为一个投影带,全球共划分出60个6°投影带,罕达汽一带刚好位于第22个6度投影带。
  压平后每个6°投影带只有中间的一根经线为南北直线,其余经线为弧线,这个特殊的经线叫“中央子午线”,就用它作为坐标纵轴(X轴),用赤道线(压平后也为东西方向直线)作为横轴(Y轴),两个轴的交点为坐标原点,但纵轴以西部分各点的Y值将为负值,为方便起见,规定坐标纵轴统一向西平移500公里,这样每个投影带任何位置都不会出现负值坐标。因为我国处于北半球,所以X值始终为正值,横轴不用平移。
  制作大比例尺地形图时6度带显得误差较大,因此要用3度带投影。即每个投影带的经差为3°,第一带从东经1°30′开始。纵横轴的规则不变。
  四、投影带带号和中央子午线的计算
  1、投影带带号确定
  1)在地形图底边(顶边)的左右两个端点查看横坐标,小字体的前两位就是。
  2)计算:
  6度带带号N6等于所在位置经度除以6取整数再加1,若没有余数则商数就是带号,例如所在位置经度为126°07′,则商数为21,余数为07′,带号N6=21+1=22
  3度带带号N3等于所处位置经度除以3四舍五入取整数。
  2、中央子午线经度计算
  6度带中央子午线经度L6=N6× 6°-3°
  3度带中央子午线经度L3=N3× 3°
  五、地形判读方法
  等高线属于闭合曲线,不在此处闭合必在他处闭合。闭合的等高线代表山顶或盆地。小圈比大圈高就是山,反之就是盆地。
  弯曲的等高线凸向高处是为山谷,凸向低处就是山脊。河谷中等高线凸向上游。
  看图上河流的流向或河流的宽窄变化判断高低
  图上看从大河向小溪为逆流而上,小溪在沟谷中,两侧为山脊。
  一系列平直的等高线构成山坡。
  相邻两个山顶之间为鞍部。
  等高线稠密坡度大,反之地形平坦。
  等高线重合之处为陡坎或峭壁
  等高线相交之处必为悬崖
  六、
  手持式GPS使用方法
  国产GPS中内置北京54坐标系和西安80坐标系,使用前先看地形图是用的哪个坐标系,找出所在投影带的带号并计算出中央子午线经度,将GPS坐标系统选择为相应的坐 标系统,设置好中央子午线经度即可使用。
  台湾及国外产GPS中没有大陆坐标系统,机器默认的是WGS84坐标系统。需要校正到与地形图相匹配的坐标系统。具体操作步骤如下:
  第一步:测区范围内,在均匀分布的不少于三个已知三角点上(此时选择的三角点应尽量分布在工作区的四周),先将GPS接收机内部的参数全部设为“0”,即DX=0、DY=0、DZ=0、DA=0、DF=0,其中DX、DY、DZ为同一点两种坐标系统三维坐标差值,DA为两种坐标系统长半轴差值,DF为两种坐标系统扁率的差值。上述操作完成后,用GPS接收机分别观测已知三角点的坐标,根据观测结果与已知坐标值求出各自的差值,并取其平均值作为DX、DY、DZ的改正值(因GARMIN公司所产系列手持定位仪目前市面上除桂冠、展望两种型号具有气压测高功能外,其余几种型号均为GPS测高、其精度较低,无法利用,因此可将DZ设为0,也可将DZ设为其改正数,改正与否对其它参数设置均没有影响),此时上述改正数只作为参考。
  第二步:在已进行观测的三角点上将接收机的参数DX、DY、DZ设为已经取得的改正数,将DA、DF设为相应的差值,即a(84)-a(54)=DA=-108、α(84)-α(54) =DF=0.0000005,或a(84)—a(80)= -3、α(84)-α(80)=0.00000003。再在相同的三角点上观测已知点坐标,根据观测结果对DX、DY、DZ加入第二次新的改正数。此时,再用GPS接收机第二次观测所有已知点的坐标进行第二次改正,直到GPS接收机观测的坐标值接近已知点坐标,其差值一般小于5米时,取其各点的观测值与已知坐标的差值的平均值作为DX、DY、DZ的最终改正数,上述操作一般循环到第二次即可得到理想的改正数。
  台湾及国外产GPS参数的设置及具体按键:
  1、打开电源
  按翻页键进入菜单画面
  按上下键至设置
  按输入键进入设置
  按上下键至单位
  按输入键进入单位菜单
  按输入键进入(位置 距离)
  按输入键进入(位置格式)
  位置格式设为(User Grid)
  按输入键进入User Grid菜单。
  2、USER UTM GRID格式中,将LONGITUDE ORIGN栏中第一位改为“E”,代表东经,紧随其后输入测区所在的三度带或六度带中央子午线度数、在SCALE栏中输入 1.0000000,代表比例系数、在FALSE
  E栏中输入500000.0,代表东偏的距离、以米为单位,在FALSE
  N中输入0.0,代表北偏为零。
  3、数值输入编辑完成后,按上下键至存储按钮,按输入键存储完成编辑并返回单位菜单。
  4、按上下键至地图基准
  按输入键进入地图基准菜单
  按上下键至WGS 84
  再按输入键进入单位菜单
  按上下键至User(用户自定义),按输入键进入(WGS84——LOCAL)菜单,然后进行二款中各个步骤的操作,各项改正数设置完毕后,不要忘记按输入键进行存储。
  5、逐次按翻页键返回卫星接收状态,此时如已收到四颗以上卫星并且信号良好,即可长按输入键获取定点坐标。应该注意的是:到达某一位置,不要急于测定其坐标,而要等手持GPS静止1—2分钟然后再测定,这样求得的坐标较为准确,其他操作在此不再赘述。
  GPS比较费电池,多数GPS使用四节碱性电池一直开机可用20-30小时,说明书上的时间并不是很准确的,长时间使用时要注意携带备用电池。大部分GPS有永久的备用电池,它可以在没有电池时保证内存中的各种数据不会丢失。由于GPS在静止时没有方向指示功能,所以同时带上一个小巧的指北针是有用的。标记路标时,GPS提供一个默认的路标名,比如LMK001之类,难于记忆,虽可改成一个比较好记一些的名字,但一是输入不便,用上下箭头选字母很费劲,二是一般只能起很短的英文名字,比如6或9个字母,仍然不好记,同时再带上一个小的录音机/采访机随时记录,是个不错的主意。 
  1.有地图使用 
  GPS与详细地图配合使用时有最好的效果,但是国内大比例尺地图十分难得,GPS使用效果受到一定限制。“万一”你有目的地附近的精确地图,则可以预先规划线路,先做地图上规划,制定行程计划,可以按照线路的复杂情况和里程,建立一条或多条线路(ROUTE),读出路线特征点的坐标,输入GPS建立线路的各条“腿”(le

  • 分类:专家学术
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  • 发布时间:2020-11-13 12:57
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一、地形图的基本组成
  一幅正规地形图由图名、图号、比例尺、内外图括、 接图表、坡度尺、三北方向线、图面内容(地形与地物)和图例等部分组成。
  1、图名:一般以图幅范围内最大获最重要的地名作为图名,写在图纸的正上方。
  2、图号:即地形图的编号。由地形图所处的经纬度范围所决定。一般放在图名下方。
  3、比例尺:分为数字比例尺和线段比例尺,数字比例尺表示成1:M,M为分母,M越大则比例尺越小,如1:50000就是图上1厘米代表实地长度500米;线段比例尺是用线段长度直接说明实地距离,通常是把一根线段分成五等分,每等分1厘米,左手第一厘米处为0刻度,向左划分到毫米,端点处写上图上1厘米代表的实际距离,向右每两个厘米写一个数字(公里数)。
  一般1:5000~1:50000为中比例尺,大于1:5000就叫大比例尺如1:2000或1:500等,小于1:50000的叫小比例尺如1:100000、1:200000等。
  4、内外图括:地形图的内图括用细实线,南(下)北(上)两条线为本图幅的南北纬度界线,左(西)右(东)两条线为本图幅的经度范围。如罕达汽幅1:50000地形图西界细线和东界细线分别代表这幅图的经度为126°00′和126°15′,南界和北界细线分别代表这幅图的纬度范围为“自北纬50°00′到北纬50°10′。
  外图括用粗实线表示,与内图括平行,用图有二。一是为了图面美观,二是在内外图括之间留出空间方便表示坐标值和经纬度。
  5、接图表:为方便查找相邻地形图,在图纸的左上角或右下角绘制一个方框,分成九等分,每个小矩形代表一幅图,将本图放在中心位置用阴影线表示,上下左右四幅图分别表示本图北、南、西和东面相邻的四幅图,他们与本图为线接合,四个角上的图与本图幅为点接合。
  6、坡度尺:一般放在图幅的左下角,其中的曲线代表等高线,由左向右越来越密集,相应的坡度也越来越大。它用来量测地形图上两点之间的坡度,有相邻两根等高线坡度尺和相邻6根等高线坡度尺之分。
  坡度尺用法:用卡规卡住要量坡度的两点,在坡度尺上去比对,读出相应的坡度即可。
  7、三北方向线:绘制在坡度尺旁边,用来形象的表示三个北方向之间的偏差。其中带五角星的线为地理子午线(经线),星的位置就是地理北也叫真北,带箭头的线为磁子午线,箭头即磁北方向,另一个带叉的线就是坐标纵线,即坐标北方向。
  磁偏角:磁北与正北的夹角叫磁偏角,如罕达汽幅1:50000图上磁偏角为11°08′,以正北为准,磁北偏于正北西侧叫西偏,否则叫东偏。
  子午线收敛角:正北(地理子午线北)与坐标北(中央子午线的北)的夹角叫子午线收敛角,以正北为准,也有西偏和东偏之分,坐标北偏于正北之西交西偏,如罕达汽幅1:50000图上子午线收敛角为西偏2°12′。
  磁坐偏角:即磁北与坐标北的夹角,以坐标北为准,磁北偏于坐标北西侧叫西偏。如罕达汽幅1:50000图上磁坐偏角为西偏8°56′。因为图上用的最多的是坐标线,量方位经常用罗盘,所以磁坐偏角是最重要的参数。
  三北方向之间的关系:磁坐偏角=子午线收敛角-磁偏角
  8、图面内容:由地形符号与地物符号组成。
  地形符号是表示地形起伏的符号,最主要也最常见的就是地形等高线(地球表面上高程相等点的连线),其次有悬崖、峭壁、陡坎等特殊符号;地物是指天然形成或人工构筑的地面物体,如河流、水库、独立大树、各种道路、输电线路、水渠、电缆、管线、梯田、林地、房舍、油库等等。
  9、图例:就是对图面上各种符号的说明,一般置于图纸的右侧。
  10、坐标系统与高程系统说明、出版年月等一般放在图纸右下角。
  二、地形图上的坐标
  地面点的位置由坐标和高程表示。坐标是地面点沿着铅垂线在投影基准面(大地水准面、椭球面或平面)上的位置;高程是地面点沿着铅垂线到投影面的距离。如图1-4所示,地面点A、B沿铅垂线投影到基准面上为a、b两点,可以得到在投影面坐标系的坐标。沿铅垂线量出高程HA、HB,由此可确定地面点的空间位置。
  地面点的位置
  1、大地坐标:即地理坐标,用经纬度表示在图纸的四个边线上,即在外图括和与外图括紧邻的细实线之间,用短线条划分到“分”,两端写上完整的数值。例如罕达汽幅1:50000图上底边由左向右划分为15格,每格位1分,最左端(西端)为126°00′,最右端(东端)为126°15′。
  经纬度只在图纸边线上标记,图纸内部没有,因此用经纬度在图上找点并不方便。
  2、直角坐标:正规地形图采用高斯直角坐标,以赤道线为横轴(Y轴),向东Y值增大,向西Y值减小;以中央子午线为坐标纵轴(X轴),X值由赤道向北增大。即图上某点的X值表示该点到赤道的直线距离。
  中小比例尺地形图上的坐标线构成所谓的“方里网”,即一格代表一平方公里,1:50000图上方里网每格长宽各2厘米,1:25000图上则变成2厘米。密集的坐标线很适合在图上量算、确定方向和点位。
  地形图上的Y坐标值前面两位为高斯投影带的带号,如罕达汽幅1:50000图上Y坐标的带号为22,带号字体偏小写在左上角,如22286公里写成22286,下角数字为百公里。
  三、高斯投影与高斯直角坐标系
  由于地球表面为曲面,将地图制成平面图会造成误差变形,所以高斯和克吕格将地球按经线分割成“瓜皮状”条块、采用从地心向地表射线投影的方法将“瓜皮”压平作图以减少误差和变形,在中小比例尺制图中采用所谓6度带投影,即从0°经线开始每隔6°划分为一个投影带,全球共划分出60个6°投影带,罕达汽一带刚好位于第22个6度投影带。
  压平后每个6°投影带只有中间的一根经线为南北直线,其余经线为弧线,这个特殊的经线叫“中央子午线”,就用它作为坐标纵轴(X轴),用赤道线(压平后也为东西方向直线)作为横轴(Y轴),两个轴的交点为坐标原点,但纵轴以西部分各点的Y值将为负值,为方便起见,规定坐标纵轴统一向西平移500公里,这样每个投影带任何位置都不会出现负值坐标。因为我国处于北半球,所以X值始终为正值,横轴不用平移。
  制作大比例尺地形图时6度带显得误差较大,因此要用3度带投影。即每个投影带的经差为3°,第一带从东经1°30′开始。纵横轴的规则不变。
  四、投影带带号和中央子午线的计算
  1、投影带带号确定
  1)在地形图底边(顶边)的左右两个端点查看横坐标,小字体的前两位就是。
  2)计算:
  6度带带号N6等于所在位置经度除以6取整数再加1,若没有余数则商数就是带号,例如所在位置经度为126°07′,则商数为21,余数为07′,带号N6=21+1=22
  3度带带号N3等于所处位置经度除以3四舍五入取整数。
  2、中央子午线经度计算
  6度带中央子午线经度L6=N6× 6°-3°
  3度带中央子午线经度L3=N3× 3°
  五、地形判读方法
  等高线属于闭合曲线,不在此处闭合必在他处闭合。闭合的等高线代表山顶或盆地。小圈比大圈高就是山,反之就是盆地。
  弯曲的等高线凸向高处是为山谷,凸向低处就是山脊。河谷中等高线凸向上游。
  看图上河流的流向或河流的宽窄变化判断高低
  图上看从大河向小溪为逆流而上,小溪在沟谷中,两侧为山脊。
  一系列平直的等高线构成山坡。
  相邻两个山顶之间为鞍部。
  等高线稠密坡度大,反之地形平坦。
  等高线重合之处为陡坎或峭壁
  等高线相交之处必为悬崖
  六、
  手持式GPS使用方法
  国产GPS中内置北京54坐标系和西安80坐标系,使用前先看地形图是用的哪个坐标系,找出所在投影带的带号并计算出中央子午线经度,将GPS坐标系统选择为相应的坐 标系统,设置好中央子午线经度即可使用。
  台湾及国外产GPS中没有大陆坐标系统,机器默认的是WGS84坐标系统。需要校正到与地形图相匹配的坐标系统。具体操作步骤如下:
  第一步:测区范围内,在均匀分布的不少于三个已知三角点上(此时选择的三角点应尽量分布在工作区的四周),先将GPS接收机内部的参数全部设为“0”,即DX=0、DY=0、DZ=0、DA=0、DF=0,其中DX、DY、DZ为同一点两种坐标系统三维坐标差值,DA为两种坐标系统长半轴差值,DF为两种坐标系统扁率的差值。上述操作完成后,用GPS接收机分别观测已知三角点的坐标,根据观测结果与已知坐标值求出各自的差值,并取其平均值作为DX、DY、DZ的改正值(因GARMIN公司所产系列手持定位仪目前市面上除桂冠、展望两种型号具有气压测高功能外,其余几种型号均为GPS测高、其精度较低,无法利用,因此可将DZ设为0,也可将DZ设为其改正数,改正与否对其它参数设置均没有影响),此时上述改正数只作为参考。
  第二步:在已进行观测的三角点上将接收机的参数DX、DY、DZ设为已经取得的改正数,将DA、DF设为相应的差值,即a(84)-a(54)=DA=-108、α(84)-α(54) =DF=0.0000005,或a(84)—a(80)= -3、α(84)-α(80)=0.00000003。再在相同的三角点上观测已知点坐标,根据观测结果对DX、DY、DZ加入第二次新的改正数。此时,再用GPS接收机第二次观测所有已知点的坐标进行第二次改正,直到GPS接收机观测的坐标值接近已知点坐标,其差值一般小于5米时,取其各点的观测值与已知坐标的差值的平均值作为DX、DY、DZ的最终改正数,上述操作一般循环到第二次即可得到理想的改正数。
  台湾及国外产GPS参数的设置及具体按键:
  1、打开电源
  按翻页键进入菜单画面
  按上下键至设置
  按输入键进入设置
  按上下键至单位
  按输入键进入单位菜单
  按输入键进入(位置 距离)
  按输入键进入(位置格式)
  位置格式设为(User Grid)
  按输入键进入User Grid菜单。
  2、USER UTM GRID格式中,将LONGITUDE ORIGN栏中第一位改为“E”,代表东经,紧随其后输入测区所在的三度带或六度带中央子午线度数、在SCALE栏中输入 1.0000000,代表比例系数、在FALSE
  E栏中输入500000.0,代表东偏的距离、以米为单位,在FALSE
  N中输入0.0,代表北偏为零。
  3、数值输入编辑完成后,按上下键至存储按钮,按输入键存储完成编辑并返回单位菜单。
  4、按上下键至地图基准
  按输入键进入地图基准菜单
  按上下键至WGS 84
  再按输入键进入单位菜单
  按上下键至User(用户自定义),按输入键进入(WGS84——LOCAL)菜单,然后进行二款中各个步骤的操作,各项改正数设置完毕后,不要忘记按输入键进行存储。
  5、逐次按翻页键返回卫星接收状态,此时如已收到四颗以上卫星并且信号良好,即可长按输入键获取定点坐标。应该注意的是:到达某一位置,不要急于测定其坐标,而要等手持GPS静止1—2分钟然后再测定,这样求得的坐标较为准确,其他操作在此不再赘述。
  GPS比较费电池,多数GPS使用四节碱性电池一直开机可用20-30小时,说明书上的时间并不是很准确的,长时间使用时要注意携带备用电池。大部分GPS有永久的备用电池,它可以在没有电池时保证内存中的各种数据不会丢失。由于GPS在静止时没有方向指示功能,所以同时带上一个小巧的指北针是有用的。标记路标时,GPS提供一个默认的路标名,比如LMK001之类,难于记忆,虽可改成一个比较好记一些的名字,但一是输入不便,用上下箭头选字母很费劲,二是一般只能起很短的英文名字,比如6或9个字母,仍然不好记,同时再带上一个小的录音机/采访机随时记录,是个不错的主意。 
  1.有地图使用 
  GPS与详细地图配合使用时有最好的效果,但是国内大比例尺地图十分难得,GPS使用效果受到一定限制。“万一”你有目的地附近的精确地图,则可以预先规划线路,先做地图上规划,制定行程计划,可以按照线路的复杂情况和里程,建立一条或多条线路(ROUTE),读出路线特征点的坐标,输入GPS建立线路的各条“腿”(legs),并把一些单独的标志点作为路标(Landmark/Waypoint)输入GPS。GPS手工输入数据,是一项相当烦琐的事情,请想一下,每个路标就要输入名字、坐标等20多个字母数字,每个字母数字要按最多到十几次箭头才能出来,哈哈,这就是有人舍得花很多钱来买接线和软件,用计算机来上载/下载数据的原因。带上地图!行进时用一是利用GPS确定自己在地图上的位置,二是按照导向功能指示的目标方向,配合地图找路向目标前进。同时一定要记录各规划点的实际坐标,最好再针对每条规划线路建立另一条实际线路,即可作为原路返回时使用,又可回来后作为实际路线资料保存,供后人使用。 
  2.无图使用这是更为常见的使用方式。 
  1.)使用路点定点:常用于确定岩壁坐标、探洞时确定洞口坐标或其他象线路起点、转折、宿营点的坐标。用法简单,MARK一个坐标就行了。 
  找点:所要找的地点坐标必须已经以路标(landmark/waypoint)的形式存在于GPS的内存中,可以是你以前MARK的点或者是从以前去过的朋友那里得到的数据,手工/计算机上载成的路标数据。按GOTO键,从列表中选择你的目的路标,然后转到“导向”页面,上面会显示你离目标的距离、速度、目标方向角等数据,按方向角即可。 
  2.)使用路线输入路线:若能找到以前去过的朋友记录的路线信息,把它们输入GPS形成线路,或者(常见于原路返回)把以前记录的路标编辑成一条线路。 
  路线导向:把某条路线激活,按照和“找点”相同的方式,“导向”页会引导你走向路线的第一个点,一旦到达,目标点会自动更换为下一路点,“导向”页引导你走向路线的第二个点...若你偏离了路线,越过了某些中间点,一旦你再回到路线上来,“导向目标”会跳过你所绕过的那些点,定为线路上你当前位置对应的下一个点。 
  3.)回溯回溯功能实际是输入线路(route)的一种特殊方法,它在原路返回时十分好使。

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