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1、第一章 绪论,绪论,地图产品,测绘科学的发展,测绘科学的研究对象与分类,课程性质与目的、要求及总体安排,测绘科学对经济建设的作用,一、课程性质与目的,课程性质 测量与地图学是一门综合性学科是地学专业必修的一门专业基础技能课，具有技术性和实践性强的特征。学习目的掌握测量学与地图学的基础理论、基础知识和基本技能，具备基本的测图、绘图、读图、用图的能力，为后续课的学习和将来从事测绘工作打下必要的基础。,二、课程学习要求,（1）理解测量与地图学基础知识；（2）掌握测量的基本理论、测量方法，以及如何使用测量仪器正确测图；（3）掌握绘制地图的方法，以及在实践中正确识别地图和使用地图的基本技能。,三、课程总
2、体安排,教学内容=理论讲解+实验操作,四、考试分数,期末成绩占70%（理论50%，实践20%）考试内容：1.书后习题 2.上课强调平时成绩占30%（出勤率和作业）作业：实习记录,?,问题1：见过或使用过地图吗？问题2：什么是地图？问题3：地图怎么来的？问题4：什么是测量？,绪论,地图产品,测绘科学的发展,测绘科学的研究对象与分类,课程性质与目的、要求及总体安排,测绘科学对经济建设的作用,一、测绘科学的研究对象,测绘科学的研究对象是地球整体及其表面和外层空间的各种自然和人造物体的有关信息。研究内容:与地理空间有关的信息进行采集、处理、管理、更新和利用。,传统测绘科学研究的对象是地球及其表面，但随
3、着现代科学技术的发展，它已扩展到地球的外层空间，并已由静态对象发展到观测和研究动态对象。使用的手段和设备，也已转向自动化、遥测、遥控和数字化。,测量学与地图学统称为测绘学。它既要研究测定地面点的几何形态：地球的形状、大小、地球重力场、地球表面的地形、地貌及地物的几何形状和其空间位置(测量学)；又要结合社会和自然信息的地理分布，研究绘制全球和局部地球各种比例尺的地形图和专题地图的理论和技术(地图学)。,一、测量学的任务：,a）确定地球的形状和大小；b）确定地面上和空间上各点的相对位置或某一坐标的统一位置，即把地面上施测区域绘制成图；c）将土地及其附属物的开发、利用、建设的设计方案在实地标定，即将
4、各种工程设计测设到现场；d）变形监测：已有工程或其它设施在一定时期内的变化测量。,实地地图,地图实地,二、测量与地图学的任务与分类,测量学的任务是_,测绘：地面 图纸,测设：图纸 地面,测量学分支学科：,测量学的分类，大致可分为_，_，_，_，_，_。,测量学科的分支,大地测量学研究在地球表面大范围建立国家大地控制网，精确测定地球形状和大小及地球重力场的理论、技术和方法的学科。随着卫星定位技术发展，大地测量学不仅为空间科学军事服务，还将为研究地球形状、大小以及地表形变和地震预报提供可靠资料。,测定重力加速度G的目的：1.建立国家重力基准网和基本网；2.确定全球重力场模型及其变化；3.确定区域的
5、和地球的大地水准面及其变化(重力异常使大地水准面产生不规则变化)。,在大地重力点上作重力测量,在珠峰高山地区作重力测量,利用卫星作地球重力测量,欧洲地球重力场和海洋环流探测卫星(Goce),协助绘制水准面,欧洲航天局地球重力场和海洋环流探测卫星项目经理达尼洛木兹解释说：“目前我们对地球重力场的了解很不完善。重力是我们的日常生活不可或缺的一种力，有了它，我们才能双足站在地面上。一般人们认为，地球上各个地方的重力都一样，然而事实并非如此。我们在北极将比在赤道的体重更重。”地球的形状是导致这种异常现象的部分原因。这是因为地球并不是一个完美的球体，相对来说，地球两极更加扁平。地球的内层并不是由同类岩石
6、构成的，而且一些区域的地壳更厚，或者密度更大。,液体受重力而形成的静止表面称为水准面,测量学分支学科：,测量学科的分支,地形测量学 本课程重点 研究地球表面较小区域内测绘地形图的基本理论、技术和方法的科学。为社会发展的规划设计提供资料。主要研究有：图根控制网的建立和地形图的测绘。具体工作有：角度测量、距离测量、高程测量、观测数据的处理和地形测图等。另外，还包括土地地籍测量和房地产测量。,世界屋脊-珠穆朗玛峰的高程测定,用经纬仪作三角高程测量,用水准仪作精密水准测量,测量学分支学科：,测量学科的分支,摄影测量与遥感学 研究利用摄影或遥感手段，测定物体的形状、大小及空间位置的学科。摄影像片包含信息
7、全面细致。获取像片方式不同分为：航空摄影航天摄影地面摄影水下摄影测量等。,遥感技术,卫星影像,机载空间三维数据采集系统,31,机身利用卫星定位,车载空间三维数据采集系统,地面摄影测量的自动化,33,在车辆行进过程中对道路两边采集各种角度和不同分辨率的影像，然后根据立体像对精确分析，快速建立空间三维模型。同时，汽车上装载地面三维激光扫描成像系统，可以对大型建筑物进行精细扫描建模。,测量学分支学科：,测量学科的分支,工程测量学 研究各项工程建设勘测规划设计、施工和竣工运营阶段所进行的各种测量工作的学科。把理论应用于工程建设。勘测设计阶段：控制测量和地形测量；（提供地形资料。）施工阶段：施工测量和设
8、备安装测量；（标定建筑位置）管理阶段：变形观测和维修养护测量。按工程建设对象分：建筑、水利、铁路、公路、桥梁、隧道、矿山、城市和国防等。,36,面水准测量场地平整,37,大桥变形测量,测量学分支学科：,测量学科的分支,海洋大地测量学 在海洋范围内建立大地控制网所进行的测量工作。内容有控制测量、水深测量、海洋重力测量、卫星大地测量等。与大地测量、地图制图、航海学、海洋学、潮汐学、水声物理学、电子技术和遥感技术等有密切的联系。,（二）地图学地图学是关于地图的科学，它研究的对象是地图，探讨地图的实质、地图制作的理论和技术、地图应用的理论和技术三方面的问题。,40,地图学分支学科：,（三）测量与地图学
9、测量与地图学=测量学+地图学。测绘科学与技术与生产结合十分密切。测绘科学研究内容可分为：,42,绪论,地图产品,测绘科学的发展,测绘科学的研究对象与分类,课程性质与目的、要求及总体安排,测绘科学对经济建设的作用,一、传统地图,传统地图是按照一定数学法则，用规定的图式符号和颜色，把地球表面的自然现象和社会现象，有选择地缩绘在平面图纸上的图。如普通地图、专题地图、影像地图、立体地图等。国家基本地形图 即是指国家基本比例尺地形图，简称国家基本图。我国规定了1：5000、1：1万、1：2.5万、1：5万、1：10万、1：25万、1：50万、1：100万八种比例尺地形图为国家基本比例尺地形图。地形图 它
10、是普通地图的一种，是按一定比例尺表示地貌、地物平面位置和高程的一种正射投影图。,专题地图,二、现代地图,近年来，随着测绘技术的进步，现代地图及其产品有了明显的变化，已出现缩微地图、数字地图、电子地图、全息像片等新品种。在生产部门，4D产品（数字高程模型DEM、数字线划地图DLG、数字栅格地图DRG、数字正射影像图DOM）已经逐步取代传统意义上的纸质地图。,46,4D地图：,数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）在某一投影平面（如高斯投影平面）上规则格网点的平面坐标（X，Y）及高程（Z）的数据集。,4D地图：,数字线划地图（Digital Line Graphic
11、，DLG）现有地形图要素的矢量数据集，保存各要素间的空间关系和相关的属性信息，全面地描述地表目标。,4D地图：,数字栅格地图（Digital Raster Graphic，DRG）现有纸质地图经计算机处理后得到的栅格数据文件。,4D地图：,数字正射影像图（Digital Orthphoto Map，DOM）利用数字高程模型（DEM）对经扫描处理的数字化航空像片，经逐像元投影差改正、镶嵌，按国家基本比例尺地形图图幅范围剪裁生成的数字正射影像数据集。,绪论,地图产品,测绘科学的发展,测绘科学的研究对象与分类,课程性质与目的、要求及总体安排,测绘科学对经济建设的作用,一、测绘科学的历史,（一）我国古
12、代：春秋战国：地图被看作是国宝，“图穷匕首见”公元前21世纪：大禹治水“准、绳、规、矩”西周：召公测绘了首都洛邑的城建图汉：地形图和驻军图（长沙马王堆出土的）南宋：石刻地图华夷图和禹迹图宋：沈括早欧洲人400年发现了磁偏角元：郭守敬在世界上第一个提出了海拔高程的概念清：康熙年间全国测定了630个点的经纬度,52,荆轲刺秦王,长沙马王堆汉墓出土的地形图,成图于公元前168年以前。比例尺约为1：180 000，相当于汉代一寸折十里，地图幅面为纵96cm、横96cm。原图上本无名，因地图内容包含山川、道路、城镇等要素，故取名“地形图”。1973年12月发掘湖南长沙市东郊马王堆三号汉墓时出土。绢底彩绘
13、，现藏于湖南省博物馆。,清代的实测地图皇舆全览图,由清康熙帝主持，中西方测绘人员合作，历经十年测制的中国第一部实测全国地图，采用经纬差各一度的梯形经纬网格，详细地表示了地形、水系、居民地间相对集团及其汉字名称，并在边疆地区加注满文。该图具有较高的精度，公元1717年成图(康熙五十六年)，公元1719年制成铜版(康熙五十八年)，52.577cm 共41幅，比例尺 1:1 400 000，现藏于北京图书馆。,皇舆全览图（清内府一统舆地秘图局部，四排二号：山东半岛、辽东半岛）,（二）世界各国：世界各国测绘科学主要是从17世纪初开始发展起来的。17世纪：望远镜开始应用于各种测量仪器1617年：三角测量
14、方法开始应用1683年：法国进行弧度测量，证明地球确是两极略扁的椭球体之后，世界各国无论在测量理论、测量方法及测绘仪器方面都有不少创造发明，如：1794年高斯提出了最小二乘法理论，以后又提出了横圆柱投影学说。1903年飞机的发明促进了航空摄影测量学的发展。,（1）测量领域,20世纪中叶，电子学、信息学、计算机学和空间科学等的发展，推动了测绘仪器的变革：水准仪：20世纪40年代，自动安平水准仪的问世，标志着水准测量自动化的开端；近年来，数字水准仪的诞生，使水准测量中可以自动记录、自动传输、存储和处理数据测距仪：1947年，光波测距仪问世；20世纪60年代，激光用于电磁波测距(手工自动化)；长测程
15、(可60km)、高精度(可达0.2mm+0.1ppm)、小体积的测距仪逐步应用于测绘生产,57,58,从 经纬仪 发展到全能的 电子全站仪,测角仪：光学经纬仪电子经纬仪电子速测仪（全站仪）智能经纬仪,光学经纬仪,59,电子经纬仪,60,电子全站仪,61,功能：角度测量 距离测量 地面定位 施工放样 卫星定位,全球定位系统（GPS）：采用卫星直接进行空间点的三维定位，GPS开创了测绘科学新时代,目前的卫星定位系统 美国：GPS俄罗斯：GLONASS（格鲁纳斯）欧盟：GALILEO（加利略）中国：北斗卫星导航系统,卫星定位优势：无需通视及觇标 提供三维坐标 定位精度高 观测时间短 全天候作业 操作
16、简便,全球定位系统,美国 GPS：由24颗卫星组成，分布在20 200 km高空6个等间隔的轨道上。一般情况下可见到68颗，全天在地球上任何地点都能进行GPS 定位。,俄罗斯GLONASS：由24颗工作卫星和3颗备份卫星组成，均匀地分布在3个近圆形的轨道面上，每个轨道面8颗卫星，轨道高度19 100 km。,欧盟GALILEO：星座由30颗卫星组成。卫星采用中等地球轨道，均匀地分布在高度约为2.3万km的3个轨道面上，星座包括27颗工作卫星，另加3颗备份卫星。,北斗一号：卫星导航试验系统：由4颗卫星组成，具备中国及其周边地区的导航定位及通讯能力。,北斗卫星导航系统：(BeiDou（COMPAS
17、S）Navigation Satellite System),中国自主研发、独立运行、正在建设中的全球卫星导航系统。2012年，系统将首先具备覆盖亚太地区的服务能力；2020年前后，整个系统将具备覆盖全球的定位、导航和授时服务能力。,北斗二号：卫星导航定位系统：正在建设中，将分两阶段完成：2012年形成亚太区域覆盖，2020年实现全球覆盖。整个系统由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成。目前，已成功发射9课卫星。,空间星座部分地面控制部分用户接收设备,全球定位系统,测绘方式：传统测绘方法数字测图,（2）地图生产方面,20世纪50年代，信息论、控制论和系统论三大科学理论和电子计算机的诞生，
18、带来了地图制图技术上的革命：计算机地图制图：开始研究（50年代）实验试用（60年代）单一的或部门的地图制图系统（70年代）多功能、多用途的综合性地图制图系统（80年代）一体化：基于地图数据库的全数字式“地图设计地图编绘制版分色挂网胶片输出”,二、我国的测绘科学发展,我国测绘体系的形成分为3个阶段：,5060年代,7080年代末,80年代至今,现代测绘技术体系的建立和发展,传统测绘技术体系的完善和现代测绘技术体系的形成,形成传统测绘技术体系,第一阶段,第二阶段,第三阶段,建立了1954北京坐标系、1956黄海高程系等测绘标准研究制定测绘基本原则、地图图式等，统一了全国测绘技术标准编制1：25万等
19、国家基本比例尺地形图，开展测绘关键技术研究试验,二、我国的测绘科学发展,我国测绘体系的形成分为3个阶段：,5060年代,7080年代末,80年代至今,现代测绘技术体系的建立和发展,传统测绘技术体系的完善和现代测绘技术体系的形成,形成传统测绘技术体系,第一阶段,第二阶段,第三阶段,继续完善平面、高程等测绘基准，建立新的大地坐标系和地心坐标系，建成全国天文大地网，一、二等水准网，国家重力基本网和卫星多普勒网等基础设施开展了空间定位技术（如GPS）的应用研究,二、我国的测绘科学发展,我国测绘体系的形成分为3个阶段：,5060年代,7080年代末,80年代至今,现代测绘技术体系的建立和发展,传统测绘技
20、术体系的完善和现代测绘技术体系的形成,形成传统测绘技术体系,第一阶段,第二阶段,第三阶段,数字化测绘技术体系初步形成卫星定位技术取代经典的大地测量地面定位手段高分辨率遥感影像资料大大加快了地理信息的更新速度数字摄影测量和地理信息系统技术改变了传统的地图制图手段3S技术集成走向实用,经过50年的发展：我国大地基准、长度基准、高程基准、重力基准及其基本网测量均已完成。全国各地建设的各类测量标志约90余万个，构成了全国各种类型的控制网，对测绘地图以及各项建设的规划、设计和施工起着重要的基础和控制作用。,绪论,地图产品,测绘科学的发展,测绘科学的研究对象与分类,课程性质与目的、要求及总体安排,测绘科学
21、对经济建设的作用,测绘是国家建设的基础和先行。规划中重要的基础信息之一；为国家经济建设、国防建设和社会发展提前提供有关测绘资料。,随着科技的飞速发展，测绘在国家经济建设和发展的各个领域中发挥着重要作用：城乡规划国土资源调查、土地利用和土壤改良：“二调”（全国第二次土地详查）、土地规划、土壤图资源勘查与开发交通运输、水利建设：地形图等地图科学试验、高技术发展：人造卫星、航天飞机边界谈判、地震预报、抢险救灾、日常生活等,测量学在生活上的作用,城市交通图,测量学在军事的作用,“天时，地利，人和”是打胜仗的三大要素。地利就要了解和利用地形。地图上详细表示着山脉、河流、道路、居民点等地形和地物，具有确定
22、距离、位置、辨识方向的作用。地图一直在军事活动中起着重要的作用，这对于行军、布防以及了解敌情等军事活动都是十分重要的。,测量学在国土管理中的作用,测量学的起源和土地界线的划定紧密联系着。荆轲刺秦王，“图穷而匕首见”,象征着国家的领土和主权。用高科技测量手段标定国界，在国家间的领土争执中起到重要作用。城市土地的规划，城市道路的规划，房地产开发，地籍界址点测定，都需要由测量提供地形图和有关土地信息。,测量学在工程建设中的作用,提供工程设计所必要的地形信息(地形图和地形数据)。规划设计中，首先需要有地形图。在修建工厂和居民点时，须要先平整地基和设计房屋的放样。在建设城市道路网时，都需要按设计的形状、大小和位置准确地在实地标定出来，才能进行施工(称为测设或施工放样，并贯穿于施工全过程)，需要精确地定向,定位和定高程。竣工后的变形测量,Thank You!,
