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出版者:弘揚（大中國）

作者:曾清涼．李良輝．儲慶美．林宏麟

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:20010901

价格:0

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isbn号码:9789575212933

丛书系列:

图书标签:

• 测量学
• 测量
• 工程测量
• 大地测量
• 误差分析
• 坐标系统
• 高程测量
• 距离测量
• 角度测量
• 仪器

《测量学II：空间测量与数据处理》 引言 作为《测量学I》的姊妹篇，《测量学II》旨在深入探讨现代测量学在三维空间中的应用及其数据处理的关键技术。随着工程建设、地理信息系统、城市规划以及科学研究对空间数据的精度和时效性要求日益提高，传统的二维测量方法已难以满足需求。本书将聚焦于如何利用先进的测量仪器和理论方法，获取、分析和应用高精度空间信息，为解决复杂工程问题和推动相关学科发展提供坚实的基础。 第一章：空间数据采集基础 本章将回顾和深化《测量学I》中关于坐标系和基本测量原理的知识，重点介绍现代测量技术在三维空间中的应用。 1.1 现代测量仪器概述： 全站仪 (Total Station)： 详细介绍全站仪的组成、工作原理、测角测距精度影响因素，以及其在三维坐标测定中的应用。重点讲解其与反射棱镜配合进行地面点位测量的方法，包括导线测量、交汇测量等。 电子测距仪 (Electronic Distance Measurement, EDM)： 深入剖析不同类型的EDM技术（如脉冲式、相位式），解释其工作原理、精度指标及适用范围。 全球导航卫星系统 (Global Navigation Satellite System, GNSS)： 详细阐述GNSS（包括GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou等）的系统构成、卫星信号传播特性、接收机工作原理。重点介绍差分GPS (DGPS)、实时动态GPS (RTK) 等高精度定位技术，以及其在测绘、导航等领域的优势。 三维激光扫描仪 (3D Laser Scanner)： 介绍三维激光扫描仪的原理、类型（如脉冲式、相位式、三角测量式），以及其在大范围、高密度三维点云数据采集方面的能力。讨论扫描仪的扫描范围、精度、扫描速度等关键参数。 1.2 空间数据采集方法： 地面控制测量： 详细阐述建立三维空间控制网的方法，包括导线测量、三角测量、导斜测量、GNSS控制测量等。重点讲解如何确保控制网的精度和稳定性，为后续数据采集提供基础。 直接数据采集： 介绍全站仪和GNSS在直接测定地面点三维坐标中的具体操作流程、仪器架设、观测记录等。 间接数据采集： 讲解通过光线、电磁波等传播介质的特性来间接测定距离和角度的方法，以及其在特定场景的应用。 遥感影像数据获取： 简要介绍航空摄影测量和卫星遥感技术在获取大范围空间信息方面的作用，以及其与地面测量的结合。 第二章：三维坐标系与变换 本章将系统介绍不同类型的三维坐标系，以及在不同坐标系之间进行精确转换的方法，这是处理三维空间数据的关键。 2.1 地理坐标系与大地坐标系： 大地基准面 (Geodetic Datum)： 详细解释椭球模型（如GRS80, WGS84）及其参数，介绍大地坐标系（经度、纬度、大地高）的定义和计算。 参心大地坐标系 (Earth-Centered, Earth-Fixed, ECEF)： 阐述ECEF坐标系的定义、坐标轴指向，以及其在GNSS数据处理中的重要性。 局部坐标系与工程坐标系： 介绍在特定工程区域建立的局部坐标系（如投影坐标系），以及其在工程设计和施工中的应用。 2.2 坐标系间的变换： 平面投影变换： 重点讲解不同投影方法（如高斯-克吕格投影、UTM投影）的原理、适用范围和参数选取。 大地坐标系与ECEF坐标系之间的转换： 推导和应用大地纬度、经度、高程与ECEF笛卡尔坐标之间的转换公式。 不同大地基准面之间的转换： 介绍七参数（Molodensky-Badekas）或三参数（Bursa-Wolf）模型，以及基于GNSS数据的基准转换方法。 局部坐标系与大地坐标系之间的转换： 重点讲解基于控制点的相似变换、仿射变换等方法，以及其在工程测量中的应用。 第三章：三维空间数据处理 本章将聚焦于如何对采集到的三维空间数据进行处理、分析和应用，以获取有意义的测量结果。 3.1 点位测量数据处理： 仪器误差与改正： 详细分析仪器本身误差（如视准轴与横轴夹角误差、横轴与竖轴夹角误差）和观测误差（如视差、大气折光），以及相应的改正方法。 数据平差： 引入最小二乘法原理，讲解如何对多余观测数据进行平差处理，获取最可靠的点位坐标。重点介绍普通最小二乘法、条件平差、间接平差等方法。 精度评定： 学习如何计算和评定测量结果的精度，包括中误差、标准差、相对误差等指标。 3.2 GNSS 数据处理： 差分技术原理： 详细讲解差分GPS（DGPS）的误差消除原理，包括伪距差分、载波相位差分。 RTK 技术应用： 深入分析RTK技术的双差观测、模糊度固定等关键技术，以及其实现厘米级甚至毫米级实时定位的原理。 后处理模式： 介绍静态、快速静态、差分定位等后处理模式，及其在不同精度要求下的应用。 GNSS 数据质量控制： 讲解如何进行GNSS数据预处理、周跳探测与修复、后处理软件的应用。 3.3 三维激光扫描数据处理： 点云配准： 介绍如何将来自不同扫描位置的点云数据进行精确拼接，形成连续的三维模型。重点讲解基于特征点配准、迭代最近点（ICP）算法等。 点云滤波与降噪： 学习如何去除点云中的噪声点和异常值，平滑点云表面。 点云分割与特征提取： 介绍如何识别和提取点云中的特定几何形状（如平面、直线、圆柱）及其属性。 基于点云的建模： 讲解如何从点云数据生成三维实体模型，如三角网格模型 (TIN)、B-rep 模型。 第四章：空间数据应用与集成 本章将探讨如何将处理后的三维空间数据应用于实际工程和科研领域，并与其他信息系统进行集成。 4.1 工程测量应用： 地形测量与建模： 利用测量数据构建数字高程模型 (DEM)、数字地形模型 (DTM)，用于土石方计算、地表分析等。 建筑物与构筑物测量： 介绍在建筑施工、古迹保护、城市基础设施维护中，如何进行高精度三维坐标测量和建模。 变形监测： 讲解如何利用高精度测量技术（如GNSS、全站仪）对桥梁、大坝、建筑物等进行长期变形监测。 地下管线探测与测量： 介绍如何利用专业仪器和技术进行地下管线的定位、埋深测量和三维建模。 4.2 地理信息系统 (GIS) 集成： 空间数据的组织与管理： 介绍矢量数据、栅格数据等空间数据模型，以及如何在GIS数据库中进行存储和管理。 空间分析： 学习如何利用GIS软件进行空间叠置分析、缓冲区分析、路径分析等，解决实际问题。 三维GIS与可视化： 介绍如何将三维测量数据导入三维GIS平台，进行直观的可视化展示和分析。 4.3 其他新兴应用： BIM (Building Information Modeling) 技术结合： 探讨测量数据如何无缝集成到BIM流程中，实现设计、施工、运维一体化。 无人机测绘： 介绍无人机在航空摄影测量、三维建模、环境监测等领域的应用，及其与传统测量技术的结合。 结论 《测量学II：空间测量与数据处理》旨在为读者提供一个全面而深入的现代测量学知识体系。通过对空间数据采集、坐标系处理、数据分析以及实际应用等方面的详细阐述，本书将帮助读者掌握解决复杂三维空间问题所需的理论和实践技能，为未来在工程、地理信息、城市规划等领域的深入研究和实践奠定坚实的基础。

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拿到这本《測量學I》时，我本以为会面对一堆冰冷的数字和公式堆砌，结果却发现它更像是一部关于“如何科学地观察世界”的操作手册。最让我印象深刻的是它对现代测量技术与传统方法的对比论述，那种历史的厚重感和技术的迭代感扑面而来。书中对水准仪和全站仪的工作原理解析，简直是拆解玩具般清晰——从棱镜的反射特性到数据采集的内部算法，每一步都被剖析得透彻。特别欣赏作者在讲解数据处理时，所采取的“去神秘化”策略。很多教材里一笔带过的最小二乘法，在这里却被赋予了生动的比喻，讲述了它如何在无数个看似矛盾的观测值中，找到那个最能代表“真相”的平衡点。这种处理方式，极大地降低了学习的心理门槛。它教会我的不只是如何操作仪器，更重要的是培养了一种对数据负责任的态度，认识到每一次测量结果都只是一个概率区间，而非铁板钉钉的事实。对于想从事工程测量或地理信息领域的人来说，这种思维定势的建立，比记住任何一个公式都来得重要得多。

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这本书的排版和图示设计，简直是业界良心。我读过不少工程技术书籍，很多都因为图表模糊不清、公式排版混乱而让人望而生畏，但《測量學I》在这方面做得极其出色。那些剖视图、光路图，清晰到几乎可以触摸到仪器的内部构造。尤其是在讲解高程测量中如何校正大气折光和地面起伏带来的影响时，作者绘制的示意图，寥寥数笔，就把复杂的空间关系直观地呈现了出来。这种视觉上的友好性，极大地提升了阅读体验。更难能可贵的是，它在理论深度上丝毫没有妥协。它没有因为追求易读性而牺牲专业性，相反，它用最直观的方式，把复杂的数学模型植入了读者的脑海。例如，关于坐标转换的投影变形分析，如果不是配上那些精心设计的侧视图和平面图，我可能需要花好几天才能勉强理解其中的逻辑关联。它让你在轻松阅读的同时，不知不觉间完成了对高级概念的吸收，读完后感觉自己对空间几何的理解都有了质的飞跃。

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老实说，我一开始有点担心这本教材会过于偏重某一特定领域，比如控制测量或地形测量。然而，《測量學I》展现出了一种令人赞叹的广博视野和平衡感。它花了足够的时间去奠定基础，无论是对古典的三角高程测量，还是对现代GNSS（全球导航卫星系统）的基本原理，都进行了深入浅出的介绍，使得不同背景的读者都能找到切入点。作者的笔调非常客观和严谨，但在阐述测量精度评估时，又流露出对追求极致的工程师精神的推崇。书中对于不同精度等级的规范引用和解释，清晰地勾勒出了行业内的标准体系。读完之后，我对自己所接触到的许多工程现场图片有了全新的认识——那些看似随意的标记和线缆布置，背后都有着严格的测量依据。这本书成功地将测量学从一门“技术活”提升到了“科学艺术”的高度，它教会你如何用最经济的手段，获取最可靠的空间信息，这种知识的重量，是其他许多入门书籍无法比拟的。

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阅读《測量學I》的过程，就像是参加了一场设计精良的野外实习课程，虽然大部分时间是在室内完成的。书中关于野外作业的规范和注意事项的描述，细致到了连野外休息时如何妥善放置精密仪器才能避免被意外撞击的细节。这体现了作者对测量工作者日常的深刻理解和尊重。它不仅仅是传授知识，更是在塑造一种职业素养。我特别喜欢其中穿插的几个“案例分析”章节，它们都不是那种标准的教科书式题目，而是真实世界中遇到的“疑难杂症”——比如，在复杂地形下如何保证控制点的连贯性，或者当GPS信号受到严重干扰时，如何利用传统手段进行快速恢复。这些案例的分析过程，展现了测量学作为一门实践学科的灵活性和应变能力。它教会我，书本上的理论知识必须与具体的环境条件相结合才能发挥最大效用。这使得这本书超越了纯粹的学术范畴，成为了一个非常实用的工具书和指南。

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这本《測量學I》读起来真是一场思想的旅程，它没有那种枯燥的教科书腔调，反而像一位经验丰富的老前辈，耐心地引导你走进这个看似高深，实则充满逻辑美感的学科。开篇对于基本概念的阐述，简直是化繁为简的典范。比如，它对“误差来源”的分类和分析，绝不是简单地罗列公式，而是结合了实际工程案例，让你能真切地感受到，为什么在高精度的测量中，连微风拂过读数板的振动都可能成为需要纳入考量的因素。作者似乎深谙初学者的困惑，总能在关键节点设置“思维暂停点”，引导读者反思我们对“绝对准确”的执念，转而接受在不确定性中寻求最优解的测量哲学。尤其是关于角度测量的部分，那种对几何光学和三角函数在实际仪器中应用的细腻描绘，让我仿佛置身于一个古老的三角测量站，手持经纬仪，感受着光线如何被精确捕捉和计算。这本书的叙事节奏把握得极好，从宏观的控制测量到微观的精细测量，层次分明，让人在逐步深入的过程中始终保持兴奋感，绝不至于在某个知识点上感到迷茫。它真正做到了将理论与实践的桥梁搭建得坚实而美观。

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