题目

1)项目背景随着社会和测绘技术的发展、经济建设的需要,为了达到测绘资料成果的充分共享,必须将原有的测绘成果资料统一到同一个基准下。2008年7月,我国新一代地心坐标系——2000国家大地坐标系(CGCS 2000)正式启用,基于1954年北京坐标系(BJ54)和1980西安坐标系(XA80)的各种坐标成果将随之需要转换到CGCS 2000。××地区原有的测绘成果大都为地方坐标系测绘成果,需要将这些成果转换为CGCS 2000。2)测区已有资料(1)控制点×××个,地方高斯平面直角坐标系,中央子午线为L0。(2)国家一、二等大地控制点×××个,CGCS 2000。3)问题(1)根据案例背景回答我国常用的坐标系有哪些?CGCS 2000是怎么定义的?(2)坐标转换有哪些形式?根据案例提供资料可否实现地方坐标系到CGCS 2000的坐标转换?(3)简述坐标转换原理。怎样建立地方坐标系统与CGCS 2000的联系?(4)若该地区有A01~A0k等点的CGCS 2000高斯平面坐标 (χ,y)CGCS 2000,中央子午线L0,简述通过GPS技术获得该地区控制网网中其他n个点[B01~B0n,地方高斯平面坐标系(χ,y)DiFan] CGCS 2000坐标的步骤。(5)将地方坐标系测绘成果转换为CGCS 2000坐标后,怎样评定坐标转换精度?

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(1)根据案例背景回答我国常用的坐标系有哪些?CGCS 2000是怎么定义的?

①我国常用坐标系。

a.属于参心坐标系的:1954年北京坐标系、1980西安坐标系、新1954年北京坐标系、以任意子午线为中央子午线的高斯一克吕格平面直角坐标系(也称地方坐标系)。

b.属于地心坐标系的:WGS-84坐标系、2000国家大地坐标系(CGCS 2000)。

②CGCS 2000的定义。

a. 2000国家大地坐标系的定义,包括坐标系的原点、三个坐标轴的指向、尺度及地球椭球的4个基本参数的定义。

b.2000国家大地坐标系的原点,为包括海洋和大气的整个地球的质量中心。

c.2000国家大地坐标系的Z轴由原点指向历元2000.0的地极参考极的方向,该历元的指向由国际时间局给定的历元为1984.0的初始指向推算,定向的时间演化保证相对于地壳不产生残余的全球旋转,x轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面(历元2000.0)的交点;y轴与Z轴、X轴构成右手正交坐标系。

d.采用广义相对论意义上的尺度。

e.2000国家大地坐标系采用的地球椭球参数如下:

长半轴 σ=6378137m

扁率 σ=1/298. 257222101

地心引力常数 G.M=3. 986004418X 1014 m3/s2

自转角速度 w=7. 292115×10-5 rad/s

(2)坐标转换有哪些形式?根据案例提供资料可否实现地方坐标系到CGCS 2000的坐标转换?

①坐标转换分类。

a.同一坐标系下不同坐标形式的转换,包括空间直角坐标(X,Y,Z)与大地坐标(大地纬度B,大地经度L,大地高H)相互转换、大地坐标(大地纬度B,大地经度L)与高斯平面坐标(x,y)间的相互转换。

b.不同坐标系的转换,包括不同空间直角坐标系的转换、不同大地坐标系的转换。不同空间直角坐标系的转换,既包括不同参心空间直角坐标系的转换,也包括参心空间直角坐标系的转换和地心空间直角坐标系的转换。不同大地坐标系的转换,既包括不同参心大地坐标系的转换,也包括参心大地坐标系的转换和地心大地坐标系的转换。

②仅根据案例提供资料不能实现地方坐标系到CGCS 2000的坐标转换,因为没有提供重合点情况,不能建立两个坐标系之间的联系。

(3)简述坐标转换原理。怎样建立地方坐标系统与CGCS 2000的联系?

①坐标转换原理。

坐标转换原理:选择适当(具有一定密度且分布均匀)的重合点,利用所选重合点的两种坐标系的坐标,采用适当的坐标转换模型计算两坐标系之间的坐标转换参数,再将转换参数带回坐标转换模型求得非重合点在所求坐标系的坐标。

②建立地方坐标系统与2000国家大地坐标系的联系。

a.利用坐标转换方法将地方坐标系统下控制点成果转换到2000国家大地坐标系下。

b.重合点:坐标转换时,在两个坐标系中都拥有坐标的大地点,也称为公共点。

c.重台点选取原则:高等级、高精度、不舍粗差的国家控制点,分布均匀、覆盖转换区域、周围和中心都有重合点,选适当均匀分布的重合点检核坐标转换精度。

d重合点资料获取:实测获取和收集获取。

e.确定转换模型计算坐标转换参数:地方坐标系统是平面坐标系统时采用采用4参数转换模型,重合点数目至少2个;地方坐标系统是空间直角坐标系统时采用Bursa七参数转换模型,重合点数目至少3个;通过重合点计算相应模型的坐标转换参数。重合点较多时,也可使用多元回归模型。

f.重合点兼容性分析:分析重合点坐标转换残差,或利用检查点(未参加坐标转换参数计算的重合点)进行转换参数检验,剔除粗差点。坐标转换残差满足精度要求(合格)时,计算最终的坐标转换参数并估计坐标转换精度。

g.根据计算的转换参数计算待转换点的CGCS 2000坐标。坐标转换中误差应小于0. 05m。

(4)若该地区有A01~A0k等点韵CGCS 2000高斯平面坐标(x,y) CGCS 2000,中央子午线L0,简述通过GPS技术获得该地区控制网网中其他n个点[B01 ~B0n,,地方高斯平面坐标系(x,y)DiFan]CGCS 2000坐标的步骤。

步骤如下:

①重合点选取;从B01 ~B0n选取m个均匀分布的控制点,不妨假设编号为B01 ~B0m。

②GPS联测:利用GPS技术测量得到的A01~Aok、B01~B0m各点WGS-84坐标系的大地坐标(B,L,H) WGS -84。

③中央子午线取L0,利用高斯投影将A01~Aok、B01~B0m各点大地坐标(B,L) WGS-84变换为高斯平面坐标(x,y) WGS-84。

④利用平面四参数转换模型,通过A01~Aok的(x,y) CGCS 2000与(x

,y)WGS-84计算WGS-84坐标系的高斯坐标到CGCS 2000高斯坐标的转换参数,设为CanShuDifan-WGS-84。

⑤利用平面四参数转换模型,通过B01~B0m的(x,y)DiFan与(x,y)WGS-84计算地方坐标系的高斯坐标到WGS-84坐标系的高斯坐标的转换参数,设为CariShunDifan-WGS84。

⑥利用平面四参数转换模型和CariShunDifan-WGS84,计算B01 ~B0n中除了m个重合点外的非重合点在WGS-84高斯坐标(x,y) WGS-84。

⑦利用平面四参数转换模型和“④”得到的CanShuWGS84-2000与“⑥”得到的(x,y) WGS-84,计算B01 ~B0n的(x,y)CGCS 2000。

注:也可利用GPS测量A01~Aok和B01 ~B0n,然后进行坐标转换,但是这样的方案完全舍弃了地方坐标系的成果。

(5)将地方坐标系测绘成呆转换为CGCS 2000坐标后,怎样评定坐标转换精度?

①坐标转换精度评定方法:依据计算坐标转换参数的重合点的残差中误差评估坐标转换精度。

②残差计算。

设参加转换参数计算的重合点数目为n,则第i个重合点的残差可vi为:

vi=第i个重合点转换坐标一第i个重合点已知坐标 (i=1,2,…,n)

③空间直角坐标转换精度评定。

空间直角坐标X残差中误差为:


多做几道

某市计划建立该市基础地理信息库,先期进行地形要素数据库的建设。为了保证质量,对地形要素数据库进行质量控制设计。主要内容如下:(1)制定数据检查验收规定。(2)制定DLG数据汇交技术规定。(3)开发检查验收软件。(4)数据检查验收的试验与技术培训。(5)开展数据检查验收。【问题】1.地理信息系统数据质量检查包括哪些内容?2.试对生产阶段检查工作的实施进行设计。

为了满足某市数字城市建设的需要,某市计划生产该地区的1:10000比例尺的数字正射影像图(DOM)。已完成了全部测区的航空摄影工作、区域网外业控制点的测设、解析空中三角测量和数字地面模型的生产等工作。1.测区概况测区为华北地区的一个地级市,总面积约3500km2。全区包含平地和丘陵地两种地形,其中,绝大多数是平地,约占整个测区80%的面积,主要位于测区南部的大部分地区。测区内有少量丘陵地区,主要集中在测区的北部,其面积约占整个测区面积的20%:测区内海拔平地低点为24m,丘陵地最高海拔352m。测区内建成区面积约为350km2,主要分布在平坦地区,建成区内以多层建筑楼房为主,房屋密集;其农村居民地以一、二层建筑为主。2.主要技术依据(1)《基础地理信息数字产品1:100001:50000生产技术规程第3部分:数字正射影像图(DOM)》(CH/T1015.3-2007)。(2)《基础地理信息数字产品1:100001:50000数字正射影像图》(CH/T1009-2001)。(3)《基础地理信息数字产品1:100001:50000生产技术规程第1部分:数字线划图(DLG)》(CH/T1015.1-2007).(4)《数字测绘成果质量要求》(GB/T17941-2008)。(5)《数字测绘成果质量检查与验收》(GB/T18316-2008)。(6)平面系统采用1980西安坐标系。(7)高程系统采用1985国家高程基准。3.航空摄影资料航空摄影采用传统的航空摄影方式,航摄比例尺为1:20000,航摄仪型号为RC-30,像幅为23cm×23cm,航摄议焦距为152mm.影像扫描分辨率为0.02mm,像片类型为真彩色。航摄总面积为3500km2,测区共布设17条航线,每条航线44张航片,测区航片总数为748张,航片的航向重叠65%,旁向重叠35%,东西向飞行。4.其他资料情况整个测区的解析空中三角测量、数字地面高程模型采集的工作已全部完成,其成果质量符合规范和技术设计的要求,并已全部通过质捡部门的检查验收,同意移交给下一工序使用。【问题】1.用框图表示数字正射影像图的工作流程。2.试述数据采集的基本原则。3.数字正射影像图质量检查的内容有哪些?

某测绘单位承接了某省1:10000基础地理信息数据更新与建库项目。1.已收集和获取的资料:(1)全省2012年6月底0.5m分辨率航摄数据。(2)全省2008年测绘生产的1:10000全要素地形图数据(DLG)。其中,等高线的基本等高距为5m,居民地、道路、政区及地名等要素变化较大,而水系、地貌、土质植被和其他要素基本上无变化。(3)全省导航电子地图数据,其道路、政区和地名等信息内容详细,现势性好,但平面定位精度不确定。2.需要完成的更新与建库工作:(1)获取必要的像控资料,利用航摄资料,生产制作0.5m分辨率正摄影像数椐成果(DOM),要求达到1:10000地形图精度,经质量检查合格后,建立全省DOM数据库。(2)对1:10000 DLG数据进行更新,使其现势性达到2012年6月。重点对居民地、道路、政区及地名等要素进行更新,经数据整理、质量检查和数据入库,建立更新后的全省1:10000DLG数据库。(3)利用1:10000 DLG数据中的等高线、高程点,以及一些地形特征要素等,内插生成5m格网间距的数字高程模型( DEM)数据成果,经质量检查合格后,建立全省1:10000 DEM数据库。【问题】1.指出本项目中可用于全省1:10000DLG数据更新的数据资料或成果,并说明它们的用途。2.说明全省5m格网间距DEM数据的生产技术方法和主要流程。

以“某市基础空间数据管理与应用系统”开发设计为例。基础空间数据管理与应用系统是数字城市建设的基础内容,实现基础地理空间数据(包括4D数据以及其他专题数据)的统一管理,为数字城市其他业务系统模块实现数据准备与提取,既提供了一个统一的数据来源和基础,又能方便实现空间数据管理的一致性。1.系统建设目标基础空间数据管理与应用系统是数字城市建设中的基础内容,实现基础地理空间数据(包括4D数据以及其他专题数据)的统一管理,主要包括空间数据的输入、格式输出、编辑更新、查询统计、空间分析、制图输出、专题图、历史库管理、3D分析等应用。系统具有海量数据管理、高效智能无缝拼接处理、多源数据融合、动态更新维护等特点。2.系统建设任务为完成系统建设目标,需完成以下任务。(1)多尺度空间数据库的建立。制定数据格式标准与数据转换技术方案:对基础地理数据、专题地理空间数据和多媒体数据按照一定的技术标准和要求进行集成,实现各种数据的整合与一体化管理;统一数学基础为1980西安坐标系、1985国家高程基准、地理坐标。收集并处理各种数据:包括数字线划图(DLG)数据、数字栅格地图(DRG)数据、数字正射影像图(DOM)数据、数字高程模型(DEM)数据、地名数据库(PN)。数据转换与入库:根据数据转换与入库技术方案完成空间数据的转换与入库工作。(2)系统应用软件平台的研制。在4d基础数据基础上,实现多尺度(多分辨率)空间数据入库功能;基于多尺度空间数据库实现空间数据管理功能和地图浏览、地图编辑、查询分析、地图输出等地图操作功能。3.提交成果(1)多尺度数据库及入库技术方案。(2)全套技术文档。(3)空间数据管理软件系统一套。[问题]简述应用系统设计与开发总体思路。简述C/S网络结构下的GIS开发方法。简述本系统运行的网络体系结构。根据该项目的实际特点和目前计算机技术发展趋势,设计分析系统开发与运行的软硬件环境。

××市拟建立××市数字化城市管理系统。城市管理地理数据提交工作是实现数字化城市管理的重要基础性工作之一,其目的是通过全面野外调查各区城市地理编码、部件的分布和现状情况,为城市管理信息平台提供基础数据支持。1)数据采集与处理(1)基础地形图修测由于各城市原有基础地形图,如1:500地形图,1:1000地形图都存在数据老化的问题,为保证系统的运行质量,保证不出现地址错误、楼房错误等问题,需要对基础地形图进行修测。(2)部件数据①部件分类。部件按照城市管理功能体系分为大类和小类。②部件的数据结构及编码规则。部件代码由10位数字组成,依次为:6位区级及区级以上行政区划代码;2位大类代码;2位小类代码。另外加6位流水号,形成16位的部件唯一标识码。(3)地理编码数据地址数据主要用于城市管理中公众举报时,根据公众举报的语言定位到地图的具体位置。地址数据起到参照定位的作用,因此其数据密度越大越好。(4)街道、社区、单元网格数据按照《城市市政综合监管信息系统单元网格划分与编码规则》( CJ/T 213-2007)的要求,街道和乡镇编码为3位。在街道办事处等相关部门确定的社区边界基础上,进行全区单元网格的划分和数据制作。2)专题地理数据库建设将采集到的多源多尺度基础地理数据进行集成与整合,进而建设数字化城市管理数据库。3)数字化城市管理系统开发包括数据采集与更新、数据库管理与服务两个子系统,在互联网环境中运行。4)问题(1)数字城市专题数据库设计要遵循哪些原则?(2)简述建立共享数据库的基本流程。

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