明长城长度测量_长度的测量测试
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明长城长度测量
明长城长度测量
摘要：根据国家测绘局和国家文物局开展的长城基础地理信息生产、长城专题要素数据采集和明长城长度测量等工作在全国开展，我们作为明长城沿线测绘部门参加了此项工程。本文阐述了明长城长度的立体采集工作以及长城长度的精度检测。
关建词：长城长度量测；坡面长度；长城墙体；复测；精度评价。
中图分类号：C922 文献标识码：A 文章编号：
0引言
国家测绘局和国家文物局开展的长城资源调查工作，于2009年在全国13个省市自治区全面开展。辽宁境内的明长城起于山海关长城，向北延长线至辽宁省绥中县境内的锥子山，直达丹东市东北虎山南麓鸭绿江畔。此次长城长度测量，测绘部门依据文物部门提供的田野调查成果，负责精确采集长城专题要素并量测长城的三维坐标，通过计算长城长度和评价长度、量测精度，来获取长城长度的精确信息，因此对长城长度的采集十分严格。
1长城长度
长城长度测量是指测量长城的坡面长度。
1.1长城的坡面长度
长城的坡面长度是指根据长城田野调查成果，在摄影测量立体量测环境下，按照1:1 万比例尺的测图精度，量测经文物部门认定的各分段长城墙体表面中心轨迹线的长度（不包括附属设施的墙体），经计算各分段长城长度总和后获取的长城长度。
按照文物调查确定的长城墙体的保存程度，各分段长城墙体长度量测方案如下：
（1）保存程度为较好、一般的长城墙体：直接在立体环境下测量长城表面中心线的长度；
（2）保存程度为较差、差的长城墙体：影像上可见的按照墙体的表面中心线进行量测，影像较难判读的按照文物部门田野调查确定
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专业论文的长城所在位置与地表面交线的轨迹线进行量测；
（3）消失的长城墙体：按照文物部门田野调查确定的长城所在位置与地表面的交线的轨迹线进行量测。
（4）山险墙：按照人为加工形成的险阻的中心轨迹线进行量测；
（5）山险：按照山体的山脊线进行量测；
（6）水险：按照河流的中心线进行量测，如果有水下的长城按照文物部门田野调查确定的长城所在位置与河流表面（或地表面）交线的轨迹线进行量测；
以上述规定获取的明长城长度为基础，获取长城投影长度和长城的分类长度。
长城投影长度是将上述坡面长度按3 度分带的高斯-克吕格进行投影，投影1980 西安坐标系和1985 国家高程基准下的长度。
1.2长城的分类长度
长城分类长度是指按照长城田野调查长城墙体的属性（主线、复线）、墙体（建筑材质）类别（土墙、石墙、砖墙、木障墙、山险墙、山险、水险）、墙体保存程度（较好、一般、较差、差、消失）和行政区划（省、自治区、直辖市、县等），分别对长城的坡面长度和投影长度进行分类统计的统计长度。如保存较好的明长城坡面长度、消失长城的长度、XX 县内明长城长度等。
2长城长度量测
2.1长城长度量测
长城长度量测是指根据田野调查确定的长城位置，在摄影测量立体环境下采集长城的本体表面中心线三维坐标，按照统一的规范对不同的长度段落赋予相应属性信息，通过统计获取长城的坡面长度、投影长度和分类长度等长度信息并评价长度量测精度，为长城长度信息发布提供数据。
2.2长城测量有如下3 种量测方案，可根据长城的保存情况及作业区资料情况，选取适合的测量方案：
（1）在立体模型量测环境下采用复测方式量测，选取合格复测结果中任何一次量测数据，对量测点进行重新空三平差，平差合格后的量测点为最终量测成果；
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（2）在空三加密环境下采用复测的方式量测长城拐点，经空三平差后，获取长城拐点的三维空间坐标，选取合格复测结果中任何一次量测数据为最终量测成果；
（3）在立体模型量测环境下采用复测方式量测，选取合格复测结果中任何一次量测数据为最终量测成果。
3基本原则
（1）量测环境
在1:10000 比例尺成图精度的立体测图模型环境下，参照文物田野调查资料，精确量测长城墙体上表面中心线上每个拐点的三维坐标，高程切准到长城墙体上表面；
在空三加密作业环境下，参照文物田野调查资料，以加密点的形式精确量测长城墙体上表面中心线上每个拐点的三维坐标，高程切准到长城墙体上表面。
长城本体的拐点是指长城本体在平面坐标系和高程系组成的三维空间中方向发生变化的点。
（２）量测拐点间距
长城墙体中心线上拐点的个数必须能够保证准确反映长城墙体中心线的分布特征，即在立体环境下，长城墙体在三维方向上作业员能够观测到方向发生变化的位置都要采集观测点。
（３）复测
为了减少量测错误，长城立体量测采用复测的作业方式，即同一段（一个加密分区或一个图幅）长城由作业员沿正反方向各量测一次，当量测的长度相对误差（两次量测长度差和两次量测长度平均值之比）小于0.001 时，最终成果选取两次量测结果中的任意一个量测结果即可，否则需要重新量测。
（４）接边处理
长城本体中心线在接边区域通过接边差改正，使接边区域的长城本体中心线连接合理，接边限差按《1: 5000、1:10000 地形图航空摄影测量内业规范》中1:10000 标准执行。
4特殊情况处理
（1）遇到长城墙体上的附属设施直接穿过，高程仍切准到相邻
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长城墙体上表面的高度，如敌台、马面等。
（2）利用山体、河流等自然地物构筑的山险长城，按照田野调查的结果沿山脊线或水体中心线采集，山险墙则根据山险上人工修筑的痕迹进行量测。
（3）消失的墙体根据田野调查中调绘的结果量测。
5对象化处理
用于长城测量精度评价的对象化处理：在一个加密分区（作业区）内以长城天然段落为对象化处理的基本单元，如长城天然段落跨两个加密分区（作业区），则需在加密分区（作业区）接边处打断（长城天然段落是指真实环境中没有分开或文物部门认为连续的长城段落）。
用于长城分类长度计算的对象化处理：长城墙体数据采集后，按照墙体性质（如：主线、复线）、墙体类别（如：石墙、砖墙等）、保存程度（如：较好、差、消失等）、县级行政区划等属性对采集数据进行对象化处理，确保对象化处理后的数据属性唯一。长城天然段落的任何一个属性发生变化，则该长城墙体所对应的矢量特征必须在属性发生变化的点位打断，打断处结点需重合，例如墙体在行政区划界限处必须打断成两个专题对象。
6长度计算与精度评价
6.1 长城长度计算
长城长度采用欧式距离公式进行计算。长城坡面长度采用三维欧式距离公式进行计算，即采用立体量测构成的长城空间折线离散点的三维坐标进行长度计算。当坡面长度计算公式中的高程坐标（Z 值）取0 时，长度计算结果即为长城投影长度。
计算公式为：i i p p + 为长城墙体中心线中折线段两端的端点，也是立体量测的特征点。其对应的三维坐标分别为：（i x i y i z）、（1 i x + 1 i y + 1 i z +）
另外，根据长城调查的墙体属性（如墙体材质等）、长城分布的行政区划、和保存程度等，分别利用上式计算长城的分类坡面长度和分类投
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影长度。
6.2 精度评价
每段长城长度L 的精度（σL）评价公式如下：（2）式中，σx，σy，σz 的获取方法如下：
（1）采用方式A 和方式B 测量长城的长度时，σx，σy，σz 为加密分区（作业区）的加密点精度，即空三平差时检查点（多余控制点）在X、Y、Z 三个方向的不符合值的中误差（卫星影像采用立体像对外参数解算时多余控制点不符合值的中误差）。
（2）采用方式C 测量长城的长度时, σx，σy，σz 为量测检查点的量测精度，即在立体环境下，检查点（多余控制点）的立体量测结果与外业采集的检查点坐标在X、Y、Z 三个方向的中误差。
按照长城天然连续段落进行长城量测精度评价。
结束语
对明长城的长度的量测，进行精度的计算，是我们测绘部门和测绘人员义不容辞的责任。利用航空摄影测量对有着悠久历史和世界之最的明长城，进行首次全国性的测量既是测绘历史崭新的一页，也是文物部门的第一次。这为我们测绘人员提供了重温历史的机会，也为全国乃至全世界人们提供了明长城长度的第一手资料。
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