测绘学概论教案.doc

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1、南阳师院课程（课时）教学计划课 程： 测绘学概论 教 师： 王 永 丽 院（系）： 环境科学与旅游学院 学年学期： 2015-2016学年第一学期 南阳师范学院课程教学安排教材名称及使用版本测绘学概论宁津生第二版本课程教学计划课时数64本课程实际安排课时数64教学内容及课时分配情况第一章 绪论（4学时，讲授）测绘学的概念、基本内容以及发展和展望；学科分类及其科学地位和作用第二章大地测量学（8学时，讲授）大地测量学的基本任务、作用与服务对象、现代发展和学科分类；大地测量坐标系统和大地测量常数、坐标框架高程系统和深度基准，重力系统和重力测量框架；实用大地测量学的任务与方法，国家平面控制网、高程控制

2、网和重力控制网；椭球面大地测量学的基本任务，大地线极其解算，高斯克吕格投影与地形图分带；物理大地测量学的任务和内容，地球重力场，重力测量技术；卫星大地测量学的内容、技术特点与作用，卫星激光测距技术，测高技术，甚长基线干涉测量技术第三章摄影测量学（12学时，讲授）摄影测量学的概念，分类及发展；摄影机的内外方位元素，共线方程及恢复外方位元素的方法；平面和立体摄影测量，空中三角测量与区域网平差，数字高程模型与等高线测绘；摄影测量自动化发展与影像匹配原理，数字影像极其匹配原理，内定向与相对定向自动化，核线与核线影像，DEM 的自动生成，数字纠正，三维景观影像图与数码城市；数字摄影测量与计算机视觉，信息

3、获取的种类与方法，数字摄影测量理论和实践的发展第四章 地图制图学（6学时，讲授）地图的特征，内容和分类；地图投影、定向及比例尺，地图符号、色彩及注记；普通地图要素的表示，制图综合及其设计、编制过程和工艺流程；专题地图的分类、表示方法及其设计与编制；地图集的特点、分类及其设计与编制；电子地图的特点，技术基础，种类及设计；地图、多媒体地学信息和三维仿真地图可视化，虚拟环境；常规地图的应用，电子地图的应用；数字地图制图技术的发展，地图学新理论的不断探索，自动地图制图综合的发展趋势，空间信息可视化的发展趋势；第五章 工程测量学（6学时，讲授）工程测量学的含义和发展概况；规划设计阶段，施工建设阶段，运行

4、管理阶段及典型的工程测量问题；工程测量仪器和方法；控制网的坐标系、作用和分类、设计及数据处理；施工放样方法、曲线测设，三维工业测量，竣工测量；变形监测的目的和内容，变形监测的方案设计、数据整理及其资料整理和成果表达；工程测量学的发展展望第六章海洋测绘学（4学时，讲授）海洋测绘的特点及高新技术的运用；海洋大地测量，海道测量，海洋重力测量，磁力测量，水文测量，海底地形测量，工程测量，海图学；海洋卫星测高，控制测量，定位测量，水深测量及海图制图备注1、教材与参考书：教材：测绘学概论，武汉大学出版社，宁津生，陈俊勇，李德仁，刘经南，张祖勋等，2004，10；参考书：无2、作业和考核方式：课程结束后，通

5、过闭卷考试3.其它注意事项：部分课程如海洋测量及数字化地球等内容，可以安排学生以自学为主。南阳师范学院课时教学计划章节第一章课题绪论计划课时数4授课班级15级测绘7班教学目的1.了解测绘学的基本概念；2.掌握测绘学研究内容、学科分类；3.熟悉测绘学的现代概念和内涵。教学重点测绘学的基本体系和主要内容教学难点无教学方法和手段课堂讲解备注教 学 内 容批注1.1测绘学的基本概念与研究内容 测绘学：研究测定和推算地面点的几何位置、地球形状及地球重力场，据此测量地球表面自然形态和人工设施的几何分布，并结合某些社会信息和自然信息的地球分布，编制全球和局部地区各种比例尺的地图和专题地图的理论和技术的学科。

6、 它是地球科学的一个分支学科。 研究内容： 1、研究建立测量基准、确定地面点位的技术与方法 在已知的地球的形状、大小及其重力场的基础上建立一个统一的地球坐标系统，用以表示地球表面及其外部空间任一点在这个坐标系中的准确的几何位置（B L H) 。 2、测绘地形原图并建立各种地理信息系统。 有了大量的地面点的坐标和高程，就可进行地表形态的（自然形态：水系、地貌、土壤和植被；人工形态：居民地、道路、管线等）位置的测绘工作。 3、研究地图制作的理论、技艺和方法 4、研究海洋环境下的测绘方法 5、在各个领域的的应用研究 6、研究观测数据处理和平差问题 1、测绘学有悠久的历史 测绘起源于社会的生产需求随着

7、社会的进步而发展 2、测绘学的研究对象是地球。它随着人类对地球形状认识的深化和测定的精确度提高而向前发展 天圆地方说：人类初期对地球的认识 地圆说：公元6世纪 地扁说：公元十七世纪牛顿提出 非椭球性（梨形）认识：公元十九世纪 真实地球：1849年-1945年1.2测绘学的历史发展 测绘学的研究结果是地图。地图的演变及其制作方法的进步是测绘学发展的重要标志.测绘学获取观测成果的工具是测量仪器，它的形成和发展依赖于测绘方法和仪器的创造和变革 古老的测量方法： 皮尺、指南针等 光学仪器的测量： 经纬仪，水准仪等 电子仪器及其它测量方法： 电子经纬仪、全站仪、自动绘图仪、GPS、遥感图片等1.3测绘学

8、的学科分类 大地测量学 几何大地测量学 物理大地测量学 空间大地测量学 大地测量方法 几何法 物理法 卫星法 几何法:所谓几何法是用几何观测量(距离、角度、方向、高差)来建立水平控制网或高程控制网，提供地面点的水平位置或高程。如图所示为三角测量作业。 物理法: 物理法是用地球的重力等物理观测量通过地球重力场的理论和方法推求大地水准面相对于地球椭球的距离(称为大地水准面差距)、地球椭球的扁率(地球形状)等。如图为重力测量作业。 卫星法:卫星法是利用人造地球卫星观测量进行空间定位，提供地面点在地心坐标系中的三维坐标。如图为卫星定位作业。摄影测量与遥感 它是研究利用摄影或遥感的手段获取目标物的影像数

9、据，从中提取几何的或物理的信息，并用图形、图像和数字形式表达测绘成果的学科。 主要研究内容：获取目标物的影像，对影像进行处理，将所测得的成果用图形、图像或数字表示。由于现代航天技术和电子计算机技术的发展，当代遥感技术可以提供比光学摄影所获得的黑白像片更为丰富的影像信息，因此在摄影测量学中引进厂遥感技术，促进了航天测绘的发展。 地图制图学与地理信息工程 是利用测量所得的成果资料，研究如何投影编绘和制印各种地图的工作，属于制图学的范畴。 传统的地图投影内容： 地图投影 ；地图编制 ；地图设计 ；地图制印 地图应用主要内容：空间信息的采集，图形、图像处理功能的开发，组件式GIS技术，资源信息系统的标

10、准化，空间数据库信息，信息系统模型的研究，GIS软件的研究。 此时地图是以数字形式存储在计算机中，称之为数字地图。 工程测量学 定义一：工程测量学主要研究在工程、工业和城市建设以及资源开发各个阶段所进行的地形和有关信息的采集和处理，施工放样、设备安装、变形监测分析和预报等的理论、方法和技术，以及研究对测量和工程有关的信息进行管理和使用的学科。 定义二：工程测量学是研究各项基建工程在规划设计、施工建设和运营管理阶段所进行的各种测量工作的学科。 定义三：工程测量学是研究地球空间（包括地面、地下、水下、空中）中具体几何实体的测量描绘和抽象几何实体的测设实现的理论、方法和技术的一门应用性学科。 总的来

11、说工程测量学包括两大部分： 以工程建筑为对象的工程测量 以机器和设备为对象的工业测量 总的来说工程测量学包括两大部分：1. 以工程建筑为对象的工程测量一 提供地物、地貌资料二 建筑物的施工放样 三 各类工程建设物形变、山体地质灾害监测、机理解释和预报四 与研究对象有关的信息系统的建立和应用等2. 以机器和设备为对象的工业测量一 大型精密设备的安装和调试测量二 工业生产过程的质量检测和控制三 工程测量专用仪器的研制与应用 海洋测绘学 研究以海洋水体和海底为对象所进行的测量及海图编制理论和方法技术的学科。 研究内容： 海洋大地测量控制网 海洋测量的基准研究 海洋定位系统 卫星定位 声学定位 水深测

12、量技术 海底地形及数字化技术 海洋地球物理测量等 主要是测量内容综合性强，需多种仪器配合施测，同时完成多种观测项目； 测区条件比较复杂，海面受潮汐、气象等影响起伏不定;大多为动态作业,测者不能用肉眼通视水域底部，精确测量难度较大。 一般均采用无线电导航系统、电磁波测距仪器、水声定位系统、卫星组合导航系统、惯性导航组合系统，以及天文方法等进行控制点的测定和测点的定位；采用水声仪器、激光仪器，以及水下摄影测量方法等进行水深测量和海底地形测量；采用卫星技术、航空测量以及海洋重力测量和磁力测量等进行海洋地球物理测量。四、 测绘学的现代发展 1、3S技术遥感（Remote Sensing RS） 不接触

13、物体本身，用传感器收集目标物的电磁波信息，经处理、分析后，识别目标物，揭示其几何、物理特性和相互联系及其变化规律的科学技术。地理信息系统 (Geographic Information System GIS) 在计算机软件和硬件支持下，把各种地理信息按照空间分布及属性以一定的格式输入、存储、检索、显示和综合分析应用的技术系统。全球定位系统（Global Positioning System GPS） 美国发展的新一代卫星导航和定位的军事系统。 GPS是美国军方在1973年开始发展的新一代卫星导航和定位军事系统，由分布在6个轨道上的24个卫星组成。大约在1983年开始用于解决大地测量问题。它的基

14、本定位原理是依据用户和4颗卫星之间的伪距测量，根据卫星在适当参考框架中的已知坐标确定用户接收机天线的坐标。信号由卫星发出，基本观测值是由卫星天线到接收机天线信号的传播时间间隔，然后用信号传播速度将信号传播时间换算成距离1.4测绘学的现代发展 遥感(RS)是不接触物体本身，用传感器采集目标物的电磁波信息，经处理、分析后，识别目标物，揭示其几何、物理性质和相互联系及其变化规律的现代科学技术。物体的种类及所处环境不同，具有反射或辐射不同波长的电磁波的特性。遥感技术就是利用物体的这种电磁波特性，通过测量电磁波，从而判读和分析地表的目标及现象，达到识别物体及物体所在的环境条件的技术。 GIS是在计算机软

15、件和硬件支持下，把各种地理信息按照空间分布及属性以一定的格式输入、存储、检索、更新、显示、制图和综合分析应用的技术系统。是将计算机技术与空间地理分布数据相结合，通过系列空间操作和分析方法，为地球科学、环境科学和工程设计、政府行政职能和企业经营提供规划、管理和决策有用的信息，并回答用户提出的有关问题。1.5测绘学的科学地位和作用在科学研究中的作用；国民经济建设中的作用；在国防建设中的作用；在社会发展中的作用章节第二章课题大地测量学计划课时数2授课班级15级测绘7班教学目的1.熟悉大地测量学的概念、基本任务和作用；2.熟悉大地测量学的分支学科及它们的任务和方法。教学重点大地测量学的基本任务、作用与

16、服务对象、现代发展和学科分类；大地测量坐标系统和大地测量常数、坐标框架高程系统和深度基准，重力系统和重力测量框架教学难点平面控制网，高程控制网，大地线极其解算，高斯克吕格投影与地形图分带教学方法和手段课堂讲解备注教 学 内 容批注2.1概述2 .1 .1 大地测量学的基本任务大地测量学是一门古老而又年轻的科学, 是地球科学的一个分支。其基本目标是测定和研究地球空间点的位置、重力及其随时间变化的信息, 为国民经济建设和社会发展、国家安全、以及地球科学和空间科学研究等提供大地测量基础设施、信息和技术支持。现代大地测量学与地球科学和空间科学的多个分支相互交叉, 已成为推动地球科学、空间科学和军事科学

17、发展的前沿科学之一, 其范围也已从测量地球发展到测量整个地球外空间。v 大地测量学的基本任务是: ( 1) 建立和维护高精度全球和区域性大地测量系统与大地测量参考框架; ( 2) 获取空间点位置的静态和动态信息; ( 3 )测定和研究地球形状大小、地球外部重力场及其随时间的变化; ( 4) 测定和研究全球和区域性地球动力学现象, 包括地球自转与极移、地球潮汐、板块运动与地壳形变以及其他全球变化; (5 )研究地球表面观测量向椭球面和平面的投影变换及相关的大地测量计算问题; ( 6) 研究新型的大地测量仪器和大地测量方法; ( 7) 研究空间大地测量理论和方法; ( 8) 研究月球和行星大地测量

18、理论和方法, 研究月球或行星探测器定位、定轨和导航技术, 构建月球或行星坐标参考系统和框架, 探测月球和行星重力场。v 20 世纪70 年代以前的大地测量通常称为传统大地测量。70 年代以后, 形成了现代大地测量, 它通常具有六个特点。1 . 长距离、大范围2 . 高精度 3 . 实时、快速4 .“时间维” 5 . 地心 6 . 学科的融合教 学 内 容批注2 .1 .2 大地测量学的作用与服务对象大地测量学是测绘科学与技术的重要理论基础, 是地理信息系统、数字地球、数字中国和数字区域的几何和物理的基础平台, 它通过将各种空间信息源统一起来, 重构这些信息源之间的几何和物理的拓扑关联。因此,

19、大地测量是组织、管理、融合和分析地球海量时空信息的一个数理基础, 也是描述、构建和认知地球, 进而解决地球科学问题的一个时空平台。 任何与地理位置有关的测绘都必须以法定的或协议的大地测量基准为基础。各种测绘只有在大地测量基准的基础上, 才能获得统一的、协调的、法定的坐标和高程系统, 才能获得正确的点位和海拔高以及点之间的空间关系和尺度。v 1 . 经济建设 大地测量广泛应用于大范围、跨地区工程的精密测量控制, 是确保工程规划放样到实地,确保按设计图纸实施的一种重要技术手段。v 2 . 资源与环境发展测定全球和局域重力场及其时变 勘探地下资源大地测量形变监测 地震、地质等灾害监测、分析和预报空间

20、大地测量技术 无线通信、气象、汛情、全球变化的预报预测v 3 . 空间技术与航天工程v 4 . 地球自转与地球动力学5 . 国防安全与军事信息化2 .1 .3 大地测量学的现代发展20 世纪80 年代以来, 由于空间技术、计算机技术和信息技术的飞跃发展, 以电磁波测距、卫星测量、甚长基线干涉测量等为代表的新的大地测量技术出现, 给传统大地测量带来了革命性的变革, 形成了现代大地测量学。现代大地测量则已超过原来传统的研究内容, 将原来所考虑的静态内容, 在长距离、大范围、实时和高精度测量的条件下, 和时间(历元) 这一因素联系起来。 现代大地测量学业已形成了学科交叉意义上的一门科学, 它将更大地

21、影响和促进地球科学、环境科学和行星科学的发展。教 学 内 容批注2 .1 .4 大地测量学的学科分类大地测量学的学科有着多种分类方法, 而且相互交叉。本书按照所研究的内容将现代大地测量学分为四类: 实用大地测量学、椭球面大地测量学、物理大地测量学和卫星大地测量学。海洋大地测量学、动力大地测量学以及月球和行星大地测量学 主要是利用上述四个方面内容中的有关理论和方法形成的。2.2大地测量系统与参考框架大地测量系统是总体概念, 大地测量参考框架是大地测量系统的具体应用形式。 大地测量系统包括：坐标系统、高程系统/ 深度基准和重力参考系统。 与大地测量系统相对应, 大地测量参考框架有： 坐标( 参考)

22、 框架、高程( 参考) 框架和重力测量( 参考) 框架三种。2 .2 .1 大地测量坐标系统和大地测量常数 根据其原点位置不同, 分为地心坐标系统和参心坐标系统。 从表现形式上分, 大地测量坐标系统又分为 空间直角坐标系统、大地坐标系统和球坐标系统三种形式。 空间直角坐标一般用( x, y, z)表示; 大地坐标用(经度, 纬度, 大地高H )表示, 其中大地高H 是指空间点沿椭球面法线方向高出椭球面的距离。1. 地心坐标系统 地心坐标系统应满足以下四个条件: ( 1) 原点位于整个地球(包括海洋和大气) 的质心; ( 2)尺度是广义相对论意义下某一局部地球框架内的尺度; ( 3)定向为国际时

23、间局测定的某一历元的协议地极和零子午线, 称为地球定向参数EOP ; ( 4 ) 定向随时间的演变满足地壳无整体运动的约束条件。教 学 内 容批注2 . 参心坐标系统 参心坐标系统的原点位于参考椭球中心, z 轴( 椭球旋转轴) 与地球自转轴平行, x 轴在参考椭球的赤道面并平行于天文起始子午面。 新中国成立初期, 由于缺乏天文大地网观测资料, 我国暂时采用了克拉索夫斯基参考椭球, 并与前苏联1942 年坐标系统进行联测, 通过计算建立了我国大地坐标系统, 称为北京1954 (大地) 坐标系统。20 世纪80 年代, 采用IUGG75 椭球为参考椭球, 经过大规模的天文大地网计算, 建立了比较

24、完善的我国独立的参心坐标系统, 称为西安1980 坐标系统。西安1980坐标系统克服了北京1954 坐标系统对我国大地测量计算的某些不利影响。3 . 大地测量常数 大地测量常数是指与地球一起旋转且和地球表面最佳吻合的旋转椭球(即地球椭球) 几何和物理参数。 它分为基本常数和导出常数。 基本常数惟一定义了大地测量系统。 导出常数由基本常数导出 , 便于大地测量应用。 大地测量常数按属性分为几何常数和物理常数。 我国西安 1980 坐 标系统采用 IUGG75 的大地测量常数。 目前 , 正被广泛使用的常数是 GRS80 定义的。2 .2 .2 大地测量坐标框架1 . 参心坐标框架 传统的大地测量

25、坐标框架是由天文大地网实现和维持的 , 一般定义在参心坐标系统中 , 是一种区域性、二维、静态的地球坐标框架。 20 世纪 , 世界上绝大部分国家或地区都采用天文大地网来实现和维持各自的参心坐标框架。2 . 地心坐标框架 国际地面参考框架( ITRF )是国际地面参考系统( ITRS )的 具体实 现。 它以甚长基线干涉测量( VLBI) 、卫星激光测距( SLR )、激光测月 ( LLR )、GPS 和 卫星多普勒定轨定位( DORIS )等空间大地测量技术构成全球观测网点 , 经数据处理 , 得到 ITRF点 (地面观测站)的 站坐标和 速度场等。 教 学 内 容批注2 .2 .3 高程系

26、统和高程框架1 . 高程基准高程基准定义了陆地上高程测量的起算点。区域性高程基准可以用验潮站的长期平均海面来确定 , 通常定义该平均海面的高程为零。 在地面预先设置好一固定点 ( 组 ) , 利用精密水准测量联测固定点与该平均海面的高差 , 从而确定固定点 ( 组 ) 的海拔高程。 这个固定点就称为水准原点 , 其高程就是区域性水准测量的起算高程。2 . 高程系统 我国的高程系统采用正常高系统。 正常高的起算面是似大地水准面( 似大地水准面可由物理大地测量方法确定)。 由地面点沿垂线向下至似大地水准面之间的距离 , 就是该点的正常高 , 即该点的高程。3 . 高程框架 高程框架是高程系统的实现

27、。 我国水准高程框架由全国高精度水准控制网实现,以黄海高程基准为起算基准,以正常高系统为水准高差传递方式。 水准高程框架分为四个等级,分别称为国家一、二、三、四等水准控制网。 框架点的正常高采用逐级控制,其现势性通过一等水准控制网的定期全线复测和二等水准控制网部分复测来维护。2 .2 .4 深度基准1 . 深度基准概念 深度是指在海洋(主要指沿岸海域) 水深测量所获得的水深值 , 是从测量时的海面( 即瞬时海面)起算的。由于受潮汐、海浪和海流等的影响 , 瞬时海面的位置会随时间发生变化 , 因此 ,同一测深点在不同时间测得的瞬时深度值是不一样的。 为此 , 必须规定一个固定的水面作为深度的参考

28、面 , 把不同时间测得的深度都化算到这一参考水面上去。 这一参考水面即称为深度基准面。教 学 内 容批注2 .2 .5 重力系统和重力测量框架重力是重力加速度的简称。重力测量就是测定空间一点的重力加速度。 重力基准就是标定一个国家或地区的(绝对) 重力值的标准。 在20世纪5070年代,我国采用波茨坦重力基准,而我国重力参考系统采用克拉索夫斯基椭球常数。 20世纪80年代,我国重力基准用经过国际比对的高精度相对重力仪自行测定,而重力参考系统则采用IUGG75 椭球常数及其相应的正常重力场。 20世纪初,我国用国际重力局标定的高精度绝对重力仪和相对重力仪测定我国新的重力基准。 目前的重力系统采用

29、 GRS80 椭球常数及其相应的正常重力场。2.3实用大地测量学2 .3 .1 实用大地测量学的任务与方法u 实用大地测量学的基本任务是建立地面大地控制网 , 即以精确可靠的地面点坐标、高程和重力值来实现大地测量系统。u 地面大地控制网大体分为平面控制网、高程控制网和重力控制网三类。u 地面大地控制网的布设一般遵循 “ 从大到小、逐级控制”的原则 , 从高级控制网通过几个等级逐步过渡到实际业务工作,包括测制地图所需的低级控制网,其精度逐级降低,边长逐级缩短。u 国家大地控制网是主控制网 , 是国家所有地理坐标、高程、重力值的基础 , 其精度和可靠性应足以保证国家各类工程和各种测绘的需要。 （应

30、覆盖全国国土并有必要的密度、 应定期进行复测。）2 .3 .2 国家平面控制网1.平面控制测量目的 进行平面控制测量的主要目的是完成点位(坐标) 的传递和控制。2 . 平面控制测量的技术3 . 大地天文测量4 . 国家平面控制网的布网方案教 学 内 容批注2 .3 .3 国家高程控制网国家高程控制网布设的目的和任务有两个 : 一是在全国范围内建立统一的高程控制网 , 为地形测图和工程建设提供必要的高程控制 ; 二是为地壳垂直运动、海面地形及其变化和大地水准面形状等地球科学研究提供精确的高程数据。1 . 国家水准网的布网方案国家水准网采用从高到低, 从整体到局部, 逐级控制,逐级加密的方式布设,

31、分为 一、二、三、四等水准网。2 . 国家水准网的观测水准测量是目前精确测定地面点海拔高程的主要手段,其主要测量设备是水准仪和水准尺2 .3 .4 国家重力控制网国家重力测量框架由绝对重力和相对重力测量方法建立 , 它为其他加密重力测量( 包括地面、海洋和航空加密重力测量) 提供重力起算值 (由重力基本点提供 ) 和相对重力测量的尺度(由长短重力基线提供) 。 相对重力测量是地面加密重力测量的主要技术手段。 我国国家重力测量框架 , 即我国重力控制网分为二级 : 重力基准网和一等重力网。 重力基准网是重力控制网中最高级控制 , 其中包括绝对重力点和相对重力点 , 前者称为基准重力点 , 后者称

32、为基本重力点。 这些点在全国范围内布设成多边形网, 点间距离为 3001000 km。 一等重力网是在重力基准网基础上的次一级重力加密控制网。它在全国范围内布设, 其网点称为一等重力点 , 点间距离一般为 100300 k m。2.4椭球面大地测量学2 .4 .1 椭球面大地测量学的基本任务椭球面大地测量学的基本任务是研究旋转椭球面的数学性质,以及以该面为参考的大地测量计算问题。 其主要研究内容有: 大地控制网的地面数据向椭球面的归算问题; 椭球面法截线和大地线的性质,以及椭球面三角形的解算方法; 大地测量主题及其解算方法; 椭球面投影到平面上的问题,以及不同形式的地球坐标系统之间的转换问题。

33、教 学 内 容批注2 .4 .2 椭球面的大地线及其解算1 . 法截线与大地线 包含椭球面上一点法线的平面称为法截面 , 法截面与该椭球面的交线称为法截线。 椭球面上两点间的最短程曲线称为大地线。 大地线又称测地线 , 它是一条空间曲面曲线。在椭球面大地测量计算中 , 经常出现两类问题 : (1 )已 知 P1 点的大地坐标及其至 P2 点的大地方位角 A12 和距离 S12 (大地线 ) ( 如图 2 -13 ) , 计算 P2 点的大地坐 标和大地方位角 A21 ; ( 2 ) 已 知 P1和 P2 点的大地坐标和大地方位角 , 计算两点的 正、反方位角及其距离。这两个问题分别称为大地测量

34、主题的正算与反算问题 , 也称为第一和第 二大地测量主题。 从解析几何意义上讲 , 大地测量主题就是研究大地极坐标与椭球面大地坐标之间的相互转换问题。2 .4 .3 高斯-克吕格投影与地形图分带1 . 高斯-克吕格投影的概念（等角横轴切椭圆柱投影） 为了将地球椭球面上的各种量 , 如方向、长度归算到地图平面上相应的量 , 就要采用地图投影的数学方 法。 在大于等于 150 万比例尺的地形图中 , 我国使用高斯-克吕格投影 (或 简称高斯投影)。 它是一种横轴、椭圆柱面、等角投影。 高斯投影是以上述平面直角坐标系为基础 , 同时满足如下三个要求 : u 一是椭球面上的角度投影到平面上后保持不变

35、; u 二是中央子午线的投影是一条直线,并且是投影点的对称轴 ; u 三 是中央子午线投影后没有长度变形,即在中央子午线方向上满足等长的条件。2 . 高斯-克吕格投影的分带 在高斯投影中 , 除了中央子午线上没有长度变形外 , 其他所有长度都会发生变形 , 且变形大小与横坐标 y 的平方成正比 , 即离开中央子午线越远, 变形就越大。 因此 , 有必要把投影的区域限制在中央子午线两侧的一定范围内 , 这就产生了投影分带的问题。（为什么要进行分带？）教 学 内 容批注每个投影带设立一个独立的平面直角坐标系 , 以中央子午线为纵坐标 x 轴 , 以子午线与赤道的交点为坐标原点,赤道线作为横坐标 y

36、 轴。这样,在中央子午线以东的点横坐标 y 为正值 , 以西的点横坐标 y 为负值。 为了避免负值的不方便 , 一般规定将中央子午线向西平移500 km , 这样得出的横坐标用 Y 表示 , Y = 500 km + y, Y 就总为正值。2.5物理大地测量学物理大地测量学的任务主要是研究利用地球的重力等物理观测量(包括直接观测量和间接观测量)确定地球形状、地球外部重力场及其变化等问题。 物理大地测量学的主要内容有: (1) 研究地球形状及其外部重力场 ; (2) 发展重力场探测设备及探测方法 ; (3) 研究利用地球重力场理论和信息解决大地测量科学问题.2 .5 .2 地球重力场1 . 重力

37、与重力位 重力 g 是地球引力 F 和离心力 P 的合力(如图 2 -16) 。 即 g = F + P ；g 的方向为铅垂线方向 , 数值 g = | g| 狭义地简称为重力。地球重力场通常是指地球重力作用的空间 ,在此空间中每一点所受的重力的大小和方向只同该点的位置有关。2 . 大地水准面 地球外部重力等位面俗称水准面 , 但它并非是几何曲面 , 而是一个近似于椭球面的复杂曲面。 其中, 与静止状态海水面相重合的那个重力等位面称为大地水准面 ( 如图 2-17 ) , 它是海拔高程的起算面 , 即地面点到大地水准面的垂直距离就是该点的高程。2 .5 .3 重力测量技术1 . 地面重力测量

38、地面重力测量分为绝对重力测量和相对重力测量两种。2 . 海洋和航空重力测量 海洋和航空重力测量主要是指用装载在轮船或飞机上的相对重力仪所进行的连续重力测量。 相对重力仪工作在运动载体中 , 因各种影响而产生的加速度将引起灵敏系统和平衡系统产生位移 , 影响测量结果的准确性。 教 学 内 容批注3 . 卫星重力测量 卫星重力测量的主要手段有卫星跟踪测量技术 , 如卫星激光测距技术、星载多普勒定轨定位系统(DORIS) 、星载精密测距测速系统 ( PRARE) 以及卫星跟踪卫星技术( SS T )、卫星重力梯度测量技术( SGG)和卫星测高技术( SA )。 1) 地面跟踪卫星测定地球重力场。2)

39、 卫星跟踪卫星测量地球重力场。2.6卫星大地测量学2 .6 .1 卫星大地测量学的内容、技术特点与作用1 . 卫星大地测量学的主要内容卫星大地测量学是利用人造卫星进行精确测量 , 研究利用这些观测数 据解决大地测量学中的问题。 其主要内容是 : (1) 建立和维持全球和区域性大地测量系统与大地测量框架 ; (2) 快速、精确测定全球、区域或局部空间点的三维位置和相互位置关系 ; (3) 利用地面站观测数据确定卫星轨道 ; (4) 探测地球重力场及其时间变化 , 测定地球潮汐 ; (5)监测和研究地球动力学( 地球自转、极移、全球变化及其他全球和区域地球动力学问题) ; (6) 监测和研究电 离

40、层、对流 层、海洋环流、海平面变化、冰川、冰原的时变。2 . 卫星大地测量学的技术特点 卫星大地测量技术根据观测目标的不同可分为如下三种类型 : (1) 卫星地面跟踪观测 , 如卫星激光测距, 星载多普勒定轨定位系 统(DORIS ) , 星载 精密 测距测 速系 统( PRARE ) ; (2) 卫星对地观测 , 如卫星测高( SA) , 卫星重力梯度测量( SGG) , 以及卫星导航定位系 统 (如 GPS、GLON ASS、伽利略、中国北斗导航 ) ; (3) 卫星对卫星观测 , 如高低卫星跟踪卫星 ( SST-hl) 、低低卫星跟踪卫星( SST-ll)。按卫星大地测量学的性质来分,

41、卫星大地测量可分为几何方法和动力方法。2 .6 .2 卫星激光测距技术1 . 卫星激光测距原理 卫星激光测距( SLR )的基本工作 原理 ( 如图 2-23 ) 是记录激光发射 时刻 ts 及经卫星反射后再接收到激光信号的时刻 tT , 利用下式计算测站至卫星的距离 :d = 1 /2 c( tT - ts ) = 1 /2 ct教 学 内 容批注卫星激光测距仪分为固定式和流动式两类；两类测距仪的精度大致相同。目前卫星激光测距的精度达到厘米级。2 . 卫星激光测距的应用 1）测定测站的地心坐标 , 建立与维持地球参考框架。利用 SLR 技术测定测站三维地心坐标的精度可达到厘米级，是空间技术中

42、测定高程精度最高的一种卫星大地测量技术；可以精密确 定地球质心的位置和地球定向参数及其时间变化, 从而建立和维持精确的地球参考框架。2） 精确测定地球引力场、大地测量常数及其时间变化。利用不同轨道倾角和高度的激光卫星 , 可精确建立地球引力场模型 , 测定地球引力场低阶位系数的季节性变化与固体潮参数。2 .6 .3 卫星测高技术2 . 卫星测高技术的应用 卫星测高技术是目前研究和监测海洋环流(海面地形) 与中尺度海洋现象及其动力环境的重要手段之一 , 其应用如下： 1) 精确测定平均海面高 , 实现海洋深度基准的垂向定位。 2) 测定高分辨率的海洋重力场。 3) 反演高分辨率的海洋潮汐模型。

43、4) 监测海平面变化与厄尔尼诺现象。 5)利用卫星测高数据 , 还可以研究和监测其他海洋动力环境, 如反演海底压力、海底地形, 研究海洋质量的运动、海气相互作用, 监测冰面特征等。2 .6 .4 其他卫星大地测量技术2 .6 .5 甚长基线干涉测量技术2 .7 大地测量的时间基准时间的描述包括时间原点、单位（尺度）两大要素。时间是物质运动过程的连续的表现，选择测量时间单位的基本原则是选取一种物质的运动。时间的特点是连续、均匀，故一种物质的运动也应该连续、均匀。教 学 内 容批注2.7.2 时间系统框架描述一个时间系统框架通常需要涉及以下四个方面的内容：1. 时间频率基准：不同的时间频率基准，其

44、建立和维护方法不同。2. 守时系统：用于建立和维持时间基准，确定时刻。3. 授时系统：主要是向用户授时和时间服务。. 覆盖范围（区域或全球）2 .8 我国近五十年大地测量的进展v 2.8.1 20 世纪 5070 年代v 2.8.2 20世纪80年代v 2.8.3 20世纪90年代v 2.8.4 2000年以来章节第三章课题摄影测量学计划课时数2授课班级15级测绘7班教学目的1. 了解摄影测量的概念、分类和基本原理；2.了解数字摄影测量及其应用。教学重点摄影测量学的概念，分类及发展；摄影机的内外方位元素，共线方程及恢复外方位元素的方法；平面和立体摄影测量，空中三角测量与区域网平差，数字高程模型与等高线测绘教学难点无教学方法和手段课堂讲解备注教 学 内 容批注3.1概述3 .1 .1 什么是摄影测量学摄影测 量是 一门 通过摄 影 , 对所 获得的 影像 进行 测量 (特 别是 测绘国 家基 本比例 尺地 形图)的学科。 它的基本原理来自测量的交会方法。 测量的前方交会原理( 如图 3 -1 所示)是 : 在空间物体前面的两个已知位置(称为测站 , 为方便起见 , 假定这两个点位于同一个水平面上) 放置两台经纬仪 , 利用望远镜