《無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)》項(xiàng)目1任務(wù)2測(cè)繪基礎(chǔ)知識(shí)

《無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)》項(xiàng)目一

無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)基礎(chǔ)任務(wù)2測(cè)繪基礎(chǔ)知識(shí)測(cè)繪事業(yè)是國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)和社會(huì)發(fā)展服務(wù)的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代化建設(shè)必不可少的重要保障，在諸多領(lǐng)域發(fā)揮著獨(dú)特的作用。近年來，我國(guó)測(cè)繪體系和測(cè)繪生產(chǎn)服務(wù)方式產(chǎn)生了翻天覆地的巨變，使國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的服務(wù)保障能力大幅度提升，測(cè)繪工作邁向信息化測(cè)繪新紀(jì)元。本任務(wù)我們將對(duì)測(cè)繪的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)，為后續(xù)無人機(jī)測(cè)繪實(shí)踐學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。任務(wù)引入正確認(rèn)識(shí)自身崗位，熱愛本職工作，時(shí)刻保持恭敬心與敬畏心；嚴(yán)格遵守崗位操作規(guī)程，確保工具、設(shè)備和自身的安全；養(yǎng)成良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和較強(qiáng)的組織溝通能力。思政要點(diǎn)03能夠區(qū)分不同類型數(shù)字地圖的差異；能夠區(qū)分不同測(cè)繪類型的測(cè)繪目的和測(cè)繪場(chǎng)景；能夠識(shí)別常見的測(cè)繪儀器并了解其功能。技能要點(diǎn)02了解測(cè)繪的概念和常用術(shù)語；掌握測(cè)繪的工作流程；掌握數(shù)字圖像處理的優(yōu)點(diǎn)。知識(shí)要點(diǎn)01學(xué)習(xí)目標(biāo)測(cè)繪的概念和常用術(shù)語；測(cè)繪的工作流程。常見的測(cè)繪儀器及其功能；測(cè)繪的工作流程。重點(diǎn)難點(diǎn)學(xué)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn)03數(shù)字圖像處理02常見測(cè)繪儀器01測(cè)繪概述目錄CONTENTS2測(cè)繪基礎(chǔ)知識(shí)Part1測(cè)繪概述測(cè)繪概念測(cè)繪概念測(cè)繪是指使用測(cè)量?jī)x器對(duì)自然地理要素或者地表人工設(shè)施的形狀、大小、空間位置及其屬性等進(jìn)行測(cè)定、采集并繪制成圖。常用術(shù)語大地水準(zhǔn)面一個(gè)假想的與處于流體靜平衡狀態(tài)的海洋面（無波浪、潮汐、海流和大氣壓變化引起的擾動(dòng)）重合并延伸向大陸且包圍整個(gè)地球的重力等位面。常用術(shù)語地圖上某一線段的長(zhǎng)度與地面上相應(yīng)線段水平距離之比。大地基準(zhǔn)大地坐標(biāo)系的基本參照依據(jù)，包括參考橢球參數(shù)和定位參數(shù)以及大地坐標(biāo)的起算數(shù)據(jù)。參考橢球面參考橢球地圖比例尺具有一定參數(shù)、定位和定向的地球橢球面。一個(gè)國(guó)家或地區(qū)為處理測(cè)量成果而采用的一種與地球大小、形狀最接近并具有一定參數(shù)的地球橢球。數(shù)字正射影像圖（DOM）數(shù)字正射影像圖是對(duì)航空航天像片進(jìn)行數(shù)字微分糾正和鑲嵌，按一定圖幅范圍裁切生成的數(shù)字正射影像集，同時(shí)具有地圖幾何精度和影像特征，具有良好的可判讀性和可量測(cè)性。常用術(shù)語常用術(shù)語數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)字高程模型是以高程表達(dá)地面起伏形態(tài)的數(shù)字集合?？芍谱魍敢晥D、斷面圖，進(jìn)行工程土石方計(jì)算、表面覆蓋面積統(tǒng)計(jì)，用于與高程有關(guān)的地貌形態(tài)分析、通視條件分析、洪水淹沒區(qū)分析。常用術(shù)語數(shù)字表面模型（DSM）數(shù)字表面模型是指包含了地表建筑物、橋梁和樹木等高度的地面高程模型。和DEM相比，DEM只包含了地形的高程信息，并未包含其它地表信息，DSM是在DEM的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步涵蓋了除地面以外的其它地表信息的高程。主要使用在一些對(duì)建筑物高度有需求的領(lǐng)域。常用術(shù)語數(shù)字線劃地圖（DLG）數(shù)字線劃地圖是以矢量數(shù)據(jù)格式存儲(chǔ)的數(shù)字地圖，可以方便地實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的管理、查詢和空間分析以及制作各種精細(xì)的專題地圖，可用于建設(shè)規(guī)劃、資源管理、投資環(huán)境分析等各個(gè)方面以及作為人口、資源、環(huán)境、交通、治安等各專業(yè)信息系統(tǒng)的空間定位基礎(chǔ)。常用術(shù)語激光點(diǎn)云模型激光點(diǎn)云模型是指通過海量點(diǎn)集合來表示空間內(nèi)物體的坐標(biāo)和分布的一種模型，通過在空中繪制出大量的點(diǎn)，并用這些點(diǎn)來形成數(shù)據(jù)集合，從而建立起三維模型來表示空間的表面特性。常用術(shù)語三維模型三維模型是物體的多邊形表示，通常用計(jì)算機(jī)或者其它視頻設(shè)備進(jìn)行顯示。顯示的物體可以是現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)體，也可以是虛構(gòu)的物體。任何物理自然界存在的東西都可以用三維模型表示。常用術(shù)語數(shù)字柵格地圖是紙制地形圖的柵格形式的數(shù)字化產(chǎn)品?？勺鳛楸尘芭c其他空間信息相關(guān)，用于數(shù)據(jù)采集、評(píng)價(jià)與更新，與DOM、DEM集成派生出新的可視信息。數(shù)字柵格地圖（DRG）4D復(fù)合模式地圖是將數(shù)字正射影像圖、數(shù)字高程模型、數(shù)字柵格地圖、數(shù)字線劃地圖等4D產(chǎn)品中的任意兩種或幾種產(chǎn)品模式，通過融合的方法生成的疊加地圖產(chǎn)品。4D復(fù)合模式地圖測(cè)繪分類大地測(cè)量大地測(cè)量確定地面點(diǎn)位、地球形狀大小和地球重力場(chǎng)的精密測(cè)量，主要研究和測(cè)定地球形狀和大小、空間目標(biāo)坐標(biāo)和方位，以及地殼變形等內(nèi)容。測(cè)繪分類普通測(cè)量普通測(cè)量指在地球表面局部區(qū)域內(nèi)使用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、卷尺、測(cè)距儀、全站儀等基本的測(cè)量?jī)x器進(jìn)行控制測(cè)量和地形圖測(cè)繪的基本測(cè)量工作，進(jìn)行測(cè)繪時(shí)無需考慮地球曲率，把它當(dāng)作平面處理不影響測(cè)圖精度。測(cè)繪分類攝影測(cè)量攝影測(cè)量是利用攝影機(jī)或其他傳感器采集被測(cè)物體的圖像信息，經(jīng)過加工處理和分析以確定測(cè)定目標(biāo)物的形狀、大小、空間位置、性質(zhì)和相互關(guān)系的科學(xué)技術(shù)。測(cè)繪分類工程測(cè)量工程測(cè)量是指工程建設(shè)中在規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工建設(shè)、運(yùn)營(yíng)管理等階段需要為工程建設(shè)提供精確的測(cè)量數(shù)據(jù)和大比例尺地圖而進(jìn)行的測(cè)量工作，以保證工程運(yùn)行正常。測(cè)繪分類海洋測(cè)繪海洋測(cè)繪是指以海洋水體和海底為對(duì)象所進(jìn)行的測(cè)量和海圖編制工作。主要進(jìn)行測(cè)定海洋大地水準(zhǔn)面和平均海面、海底和海面地形、海洋重力以及海洋磁力、海洋環(huán)境等自然和社會(huì)信息的地理分布以及編制各種海圖等工作，為艦船航行安全以及海洋工程建設(shè)提供保障。測(cè)繪分類地圖制圖地圖制圖是利用數(shù)據(jù)處理使地圖實(shí)現(xiàn)以模擬的2D紙質(zhì)地圖、數(shù)字3D模型、動(dòng)畫等可視化和表達(dá)形式，運(yùn)用地圖圖形來反映自然界和人類社會(huì)各種現(xiàn)象的空間分布，相互聯(lián)系及其動(dòng)態(tài)變化。測(cè)繪工作流程前期準(zhǔn)備包括資料搜集、監(jiān)測(cè)設(shè)備調(diào)試、測(cè)線設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)處理利用處理技術(shù)對(duì)采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。成果提交資料整理、匯編和提交。測(cè)繪實(shí)施對(duì)自然地理要素或地表人工設(shè)施進(jìn)行測(cè)定。圖形繪制根據(jù)比例尺設(shè)計(jì)圖幅、進(jìn)行地形圖繪制。234512測(cè)繪基礎(chǔ)知識(shí)Part2常見測(cè)繪儀器經(jīng)緯儀定義經(jīng)緯儀是一種根據(jù)測(cè)角原理設(shè)計(jì)的測(cè)量水平角和豎直角的精密測(cè)量?jī)x器。分類經(jīng)緯儀根據(jù)度盤刻度和讀數(shù)方式的不同可分為電子經(jīng)緯儀和光學(xué)經(jīng)緯儀。組成經(jīng)緯儀由望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)螺旋、望遠(yuǎn)鏡、望遠(yuǎn)鏡微動(dòng)螺旋、水平制動(dòng)、水平微動(dòng)螺旋、腳螺旋、光學(xué)瞄準(zhǔn)器、物鏡調(diào)焦、目鏡調(diào)焦、度盤讀數(shù)顯微鏡調(diào)焦、豎盤指標(biāo)管水準(zhǔn)器微動(dòng)螺旋、光學(xué)對(duì)中器、基座圓水準(zhǔn)器、儀器基座、豎直度盤、垂直度盤照明鏡、照準(zhǔn)部管水準(zhǔn)器、水平度盤位置變換手輪等部分組成。水準(zhǔn)儀主要部件有望遠(yuǎn)鏡、管水準(zhǔn)器、垂直軸、基座、腳螺旋。水準(zhǔn)儀是建立水平視線測(cè)定地面兩點(diǎn)間高差的儀器。定義1組成3分類按結(jié)構(gòu)水準(zhǔn)儀可分為微傾水準(zhǔn)儀、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀、激光水準(zhǔn)儀和數(shù)字水準(zhǔn)儀，按精度水準(zhǔn)儀分為精密水準(zhǔn)儀和普通水準(zhǔn)儀。2平板儀定義平板儀是野外碎部測(cè)量的一種傳統(tǒng)儀器，它能同時(shí)測(cè)定地面點(diǎn)的平面位置和點(diǎn)間高差。平板儀測(cè)量是用平板儀或其他替代儀器，按圖解法加密圖根控制點(diǎn)和測(cè)繪地形圖的方法和過程。分類按其照準(zhǔn)儀和基座的結(jié)構(gòu)不同可分為大平板儀和小平板儀。組成大平板儀是平板儀測(cè)量的主要儀器，由平板、照準(zhǔn)儀、基座、方框羅盤、對(duì)點(diǎn)器和獨(dú)立水準(zhǔn)器等部分組成。小平板儀主要用于碎部測(cè)圖，由小平板、照準(zhǔn)儀、基座以及方框羅盤、對(duì)點(diǎn)器和獨(dú)立水準(zhǔn)器等部分組成，通常與經(jīng)緯儀配合而僅用于瞄畫方向線，也可單獨(dú)使用。電磁波測(cè)距儀分類按測(cè)距原理可分為脈沖法測(cè)距儀和相位法測(cè)距儀，按載波來分可分為微波測(cè)距儀或光電測(cè)距儀。應(yīng)用電磁波測(cè)距儀已廣泛用于控制、地形和施工放樣等測(cè)量中，有效提高了外業(yè)工作效率和量距精度。定義電磁波測(cè)距儀是采用電磁波為載波的測(cè)量距離的儀器。全站儀全站儀即全站型電子測(cè)距儀，是一種集光、機(jī)、電為一體的高技術(shù)測(cè)量?jī)x器，是集水平角、垂直角、距離（斜距、平距）、高差測(cè)量功能于一體的測(cè)繪儀器系統(tǒng)。定義按其外觀結(jié)構(gòu)可分為積木型和整體型兩類。按測(cè)量功能可分成經(jīng)典型全站儀、機(jī)動(dòng)型全站儀、無合作目標(biāo)性全站儀、智能型全站儀四類。按測(cè)距儀測(cè)距還可以分為短距離測(cè)距全站儀、中測(cè)程全站儀和長(zhǎng)測(cè)程全站儀三類。分類全站儀幾乎可以用在所有的測(cè)量領(lǐng)域。電子全站儀由電源部分、測(cè)角系統(tǒng)、測(cè)距系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理部分、通訊接口、顯示屏、鍵盤等組成。組成陀螺經(jīng)緯儀定義陀螺經(jīng)緯儀是指帶有陀螺裝置用來測(cè)定測(cè)線真北方位角的經(jīng)緯儀。組成陀螺經(jīng)緯儀由陀螺儀、經(jīng)緯儀和三腳架組成。原理陀螺經(jīng)緯儀利用陀螺儀本身的定軸性和進(jìn)動(dòng)性，采用金屬帶懸掛重心下移的陀螺靈敏部來敏感地球自轉(zhuǎn)角速度水平分量，在重力作用下，產(chǎn)生一個(gè)向北的力矩，使陀螺儀主軸圍繞地球子午面往復(fù)擺動(dòng)，從而測(cè)定正北方位角。應(yīng)用陀螺經(jīng)緯儀測(cè)定真方位角簡(jiǎn)單迅速且不受時(shí)間制約，常被廣泛應(yīng)用于礦山測(cè)量、工程測(cè)量和軍事測(cè)繪中，也是雷達(dá)天線定向、無人機(jī)飛行定向、火炮和遠(yuǎn)程武器發(fā)射定向的重要配套設(shè)備。激光測(cè)距儀激光測(cè)距儀激光測(cè)距儀是利用調(diào)制激光的某個(gè)參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的距離測(cè)量的儀器，測(cè)量范圍為3.5米至5000米。03按照測(cè)距方法分為相位法測(cè)距儀和脈沖法測(cè)距儀。按照測(cè)量距離可分為手持激光測(cè)距儀和望遠(yuǎn)鏡式激光測(cè)距儀。應(yīng)用激光測(cè)距儀廣泛用于地形測(cè)量、戰(zhàn)場(chǎng)測(cè)量、軍事目標(biāo)測(cè)距、云層高度測(cè)量、飛機(jī)高度測(cè)量、導(dǎo)彈高度測(cè)量和人造衛(wèi)星高度測(cè)量等場(chǎng)合。01定義02分類液體靜力水準(zhǔn)儀應(yīng)用液體靜力水準(zhǔn)儀主要用于監(jiān)測(cè)地鐵、高鐵、隧道、危樓、橋梁等建筑物的沉降位移。定義液體靜力水準(zhǔn)儀亦稱水管式測(cè)斜儀，利用連通管液體靜力平衡測(cè)定兩點(diǎn)之間的微小高差的儀器。分類液體靜力水準(zhǔn)儀主要由兩個(gè)相同的測(cè)管和連通管組成。攝影經(jīng)緯儀攝影經(jīng)緯儀是在地面攝影測(cè)量中用于攝取立體像對(duì)的野外作業(yè)儀器。定義攝影經(jīng)緯儀主要用于地形攝影測(cè)量或遠(yuǎn)距離的非地形攝影測(cè)量。應(yīng)用攝影經(jīng)緯儀主要由照相系統(tǒng)、定向裝置和轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)組成。組成正射投影儀應(yīng)用正射投影儀主要用于將中心投影的航攝像片變換為規(guī)定比例尺的正射相片。03定義正射投影儀是應(yīng)用分帶糾正的原理將中心投影的航攝像片變換成地面正投影像片和制作正射投影影像地圖的儀器，可以聯(lián)機(jī)或脫機(jī)作業(yè)。01分類正射投影儀一般分為光學(xué)投影和電子投影兩類。022測(cè)繪基礎(chǔ)知識(shí)Part3

數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理概述定義數(shù)字圖像處理是指利用計(jì)算機(jī)或其他實(shí)時(shí)的硬件處理技術(shù)對(duì)經(jīng)過空間采樣和幅值量化后的圖像進(jìn)行處理，因而又被稱之為計(jì)算機(jī)圖像處理。處理流程數(shù)字圖像處理工程大體可分為圖像信息的獲取、圖像信息的存儲(chǔ)、圖像信息的傳送、圖像信息處理、圖像信息的輸出和顯示幾個(gè)方面。圖像信息的獲取通過攝取圖像、光電轉(zhuǎn)換及數(shù)字化等操作把圖像轉(zhuǎn)換成適合輸入計(jì)算機(jī)或數(shù)字設(shè)備的數(shù)字信號(hào)的過程。圖像信息的存儲(chǔ)圖像信息的存儲(chǔ)采用移動(dòng)硬盤、磁盤或光盤等設(shè)備利用數(shù)據(jù)壓縮、圖像格式及圖像數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)將海量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。圖像信息的傳送圖像信息的傳送圖像信息的傳送可分為系統(tǒng)內(nèi)部傳送與遠(yuǎn)距離傳送。內(nèi)部傳送指在不同設(shè)備間交換圖像數(shù)據(jù)，多采用DMA技術(shù)以解決速度問題。外部遠(yuǎn)距離傳送主要問題是占用帶寬問題，目前，由于光纖和其他寬帶技術(shù)的發(fā)展，這一問題正在迅速得到改進(jìn)。圖像信息的處理圖像處理又稱影像處理，用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行分析和處理以達(dá)到所需結(jié)果的技術(shù)。圖像信息處理主要包括幾何處理、算術(shù)處理、圖像增強(qiáng)、圖像復(fù)原、圖像重建、圖像編碼、圖像識(shí)別、圖像理解等方面內(nèi)容。數(shù)字圖像處理的特點(diǎn)在模擬圖像處理中，要想使精度提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，就必須對(duì)處理裝置進(jìn)行大幅度改進(jìn)。但在數(shù)字圖像處理中，不管是對(duì)多大圖像的處理，對(duì)計(jì)算機(jī)程序來說處理方法是一樣的，只需改變數(shù)組的參數(shù)增加圖像像素?cái)?shù)使處理圖像變大即可，原理上講，處理多高精度的圖像都是可行的。精度高在模擬圖像處理過程中，會(huì)因?yàn)楦鞣N因素干擾而導(dǎo)致無法保持圖像的再現(xiàn)性。數(shù)字圖像處理只在計(jì)算機(jī)內(nèi)部進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)就不會(huì)丟失或遭到破壞，圖像質(zhì)量不會(huì)因圖像的存儲(chǔ)、復(fù)制或傳輸?shù)纫幌盗凶儞Q操作導(dǎo)致退化，使圖像保持了完好的再現(xiàn)性。再現(xiàn)性好數(shù)字圖像處理具有通用性和靈活性，在可視圖像和不可見光成像的處理上都是采用同樣的方法把圖像信號(hào)直接進(jìn)行變換或記錄成照片。另外，對(duì)處理程序加以改變后可進(jìn)行上下滾動(dòng)、浸游、拼圖、合成、變換、放大、縮小和邏輯運(yùn)算等各種各樣的處理。靈活通用數(shù)字圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域航空航天領(lǐng)域數(shù)字圖像處理技術(shù)在航天航空領(lǐng)域中的應(yīng)用主要涉及圖像畸變的自動(dòng)校正、分析并處理遙感圖像、進(jìn)行資源和礦藏勘探、國(guó)土規(guī)劃和災(zāi)害調(diào)查、農(nóng)業(yè)規(guī)劃和農(nóng)作物估產(chǎn)、氣象預(yù)報(bào)以及軍事目標(biāo)監(jiān)視等。數(shù)字圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域軍事和公安領(lǐng)域數(shù)字圖像處理在軍事方面主要用于導(dǎo)彈的精確制導(dǎo)、各種偵察照片的判讀、自動(dòng)化指揮系統(tǒng)的圖像傳輸、模擬訓(xùn)練等，在公安領(lǐng)域主要用于實(shí)時(shí)監(jiān)控、案件偵破、指紋識(shí)別、人臉鑒別、虹膜識(shí)別、交通流量監(jiān)控、事故分析、銀行防盜等。數(shù)字圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域數(shù)字圖像處理在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域主要用于臨床診斷、病理研究、醫(yī)用顯微圖像的處理分析等方面，大大提高了疾病的治療診斷水平，減輕了病人的痛苦。數(shù)字圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)工程領(lǐng)域數(shù)字圖像處理技術(shù)被有效地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中自動(dòng)裝配線零件質(zhì)量檢測(cè)、零件分類、印刷電路板疵病檢查、彈性力學(xué)照片的應(yīng)力分析、流體力學(xué)圖片的阻力