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1、测量学基础,主讲教师：强 晓 焕所属院系：测绘学院,授课安排及考核方式,教材：数字测图原理与方法（潘正风）总学时：60课堂教学：40课堂实习：20平时成绩：课堂实习（20%）期末考试：闭卷，卷面（80%）授课内容：17章 8 数字测图,采用教材,授课内容,1-7章内容可归纳为下面几个方面：、测量学基本知识（一、二章）、误差理论（三章）、仪器的构造及使用（四六章）、外业作业方法、内业基本计算（四七章）,教学目的和要求,目的：测量基本理论：测量学任务、学科分类、工作原则、水准测量原理、经纬仪测角、测距原理、控制测量、误差传播、地形图及投影理论。仪器操作技能：水准仪、经纬仪、全站仪使用。要求：掌握基
2、本理论和基本操作，能实际应用并解决实践问题。方法：课堂和实习相结合。,测量实习的目的和意义,巩固、扩大、加深课堂上所学的理论知识；获得测量实际工作的初步经验和基本技能；培养学生的独立工作能力；熟练测量仪器的操作技能；提高计算和绘图能力；培养学生团队协作工作的品质和能力。3-6人。,测量实习,引：专业与测量学关系,土地资源管理：本专业培养具有现代管理学、经济学及资源学的基本理论，掌握土地管理的基础知识，具有测量、制图、计算机等基本技能，能从事土地调查、土地利用规划、地籍管理等工作的应用型人才。土地测量主要指地形测量以外的其它各项内容，并均以国家基本地形图为基础进行测量。包括地形测量、地籍测量、土
3、地平整测量、土地利用现状测量、荒山荒地等后备资源调查等内容。,引：专业与测量学关系,地质测量：地质测量的任务是测量地质图，地质图，是地形与地质体的相交迹线在水平面上的投影图，也就是用一定比例尺和各种花纹符号，把出露于地表的所有地质体反映在平面图上。通过地质测量工作，可系统研究区域内的地层，构造，岩石，矿产等特征，为普查找矿，水文及工程地质，地震地质等提供基础地质资料。,第一章 绪论,1.1 测绘学的任务及作用一、测绘学的发展 公元前两千二百多年，夏禹治水的“左规矩，右准绳”拉开了测绘学发展的序幕！这说明四千多年前，我们的祖先为发展农业，在与洪水的斗争中，就已经开展过规模较大的测绘工作。上面提及
4、的“准”是测高低的，“绳”是量距的。如今以“3S”技术为代表的现代测绘新技术正向地球空间信息科学方向跨越和融合！,1.1 测绘学的任务及作用,二、测绘学的定义 测定和推算地球的形状和大小，确定地面点的几何位置，并结合社会、自然信息编制各种地图和专题地图的理论和技术的学科。测量学定义：研究地球表面局部地区内测绘工作的基本理论、技术、方法与应用。又称为普通测量学或地形测量学。,三、测量学的内容,基本内容：角度测量、距离测量、水准测量、导线测量、三角测量、GPS测量、地形图测绘、地形图基本知识和应用。也可归纳为：测定(location)：将地物和地貌测绘成图。测设(seting-out)：把图上设计
5、好的构筑物位 置标定到实地上。（施工放样）测定：地面 图纸测设：图纸 地面,1.1 测绘学的任务及作用,四、测绘学的分支学科,按研究区域大小分为：1、大地测量学 研究测定地球的形状和大小及地球表面较大地区的地位测定和计算的有关理论与方法的学科。2、地形测量学 研究将地球表面局部地区的地貌、地物测绘成地形图和编制地籍图的基本理论和方法。,1、大地测量学,测绘学的主要研究对象是地球及其表面的各种形态。首先要研究和测定地球的形状、大小及其重力场，并在此基础上建立一个统一的坐标系统，用以表示地表任一点在地球上的准确几何位置。测绘学中研究测定地球形状及地球重力场，地球椭球参数，以及地面点的几何位置的理论
6、和方法的这一分支学科称为大地测量学。,大地测量方法：GPS测量（&6）,大地测量方法：交会测量（&7.3）,2、地形测量学,有了大量地面点的平面坐标和高程，就可以此为基础进行地表形态的测绘工作。其中包括地表的各种自然形态如水系、地貌、土壤和植被的分布；也包括各种人工形态如境界线、居民地、交通线和各种建筑物的位置。由于地表形态的测绘工作是分别在面积不大的测区内进行的，在同一测区内可以既不考虑地球曲率，也不顾及地球重力场的微小影响。研究这种理论和技术的分支学科称为普通测量学。,地形测量,四、测绘学的分支学科,按测量的技术方法和对象不同可分为：3、摄影测量学利用摄影相片来测定物体的形状大小和位置。测
7、绘地表形态，特别是测绘大面积的地表，可以采用摄影方法或电磁波成像的方法。根据摄影测量的理论和方法，将获得的地表形态信息以模拟或解析的方式进行处理，使转变为各种比例尺的地形原图或形成地理数据库。这就形成了又一门分支学科摄影测量学。,3、摄影 测量,机载空间三维数据采集系统,四、测绘学的分支学科,4、工程测量学 结合工程建设特点的测量工作（桥梁，公路等）。5、海洋测绘学 以海洋和陆地水域为对象的测量工作。6、矿山测量学 结合矿产开发和安全的测量工作（隧道贯通）。7、地图制图学 研究地图制图的理论、方法和应用。,4、工程测量学,各项经济建设和国防工程建设的规划设计、施工和部分建筑物建成后的运营管理中
8、，都需要一定的测绘资料或利用测绘手段来指导工程的进行，监视建筑物的变形。这些测绘工作往往要根据具体工程的要求，采取专门的测量方法，有时需要特定的高精密度或使用特种测量仪器。研究解决这些问题的理论和技术的分支学科，就是工程测量学。,4、工程测量,高程放样相对平均海平面的已知真实高程也常常被用于道路放样。,4、工程测量-大桥监测,5、海洋测绘学,海洋环境中进行的测绘工作，同陆地测量有很大的区别。例如：测量工作主要在船上进行，并且大多采用声学或无线电方法；所以，海面上的定位、海底控制网的建立、海面形态和海底地形测量、海洋重力测量以及海图编制等都不同于陆地的同类工作。此外，海图同陆地的地图在用途上也不
9、尽相同。由此，在测绘学中又形成一个专门学科，称为海洋测绘。,5、海洋测绘学-水位监测,6、矿山测量学-隧道测量,7、地图制图学,测图过程所得到的成果只是地形原图或海图的原图，还要经过编绘、整饰和制印，或增加某些专门要素，才能形成各种比例尺的地形图或海图以及各种专题地图。为此，必须进行地图投影、地图编制、地图整饰和地图制印等项工作。研究这方面的理论和技术的分支学科称为地图制图学。,7、地图制图学,五、测绘科学技术的作用,国民经济建设：对多行业提供地形图和测绘资料。地质、采矿、建筑、水利等的勘测、设计、施工、竣工各个环节。国防建设：提供军用地图，精密定位等。科学研究：多行业中的应用研究。预报、监测
10、等测绘在整个国民经济发展链条中处于“基础、前期”的位置，其成果是各项工作开展的基础资料。,1.2 数字测图的发展概况,一、数字测图的产生随着电子技术和计算机技术日新月异的发展及其在测绘领域的广泛应用，20世纪80年代产生了电子速测仪、电子数据终端，并逐步地构成了野外数据采集系统，将其与内业机助制图系统结合，形成了一套从野外数据采集到内业制图全过程的、实现数字化和自动化的测量制图系统，通常称作数字化测图（简称数字测图）或机助成图。,一、数字测图的产生,传统的地形测量 利用测量仪器对地球表面局部区域内的各种地物、地貌进行测定，并按一定比例尺绘制在图纸上。缺点：精度低：工序多：劳动强度大：管理、更新
11、困难：,一、数字测图的产生,数字测图：利用全站仪或其他测量仪器对地球表面的各种地物、地貌进行野外数字化测图，或利用纸质地图数字化、遥感像片数字化等技术，将采集来的数据传输到计算机，进行编辑处理生成数字地形图。优点：高自动化、全数字化、高精度,一、数字测图的产生,传统测量与数字测图的主要区别：,二、数字测图内容,1、数据采集：野外数字化测图（水准仪、经纬仪、平板仪、全战仪等）、纸质地图数字化、遥感像片数字化。2、数据处理：利用成图软件对数据进行编辑和处理。3、机助成图：数字地图的生成和输出,三、数字测图的发展,经历“两模式”，“三阶段”1、数字测记模式（野外测记，室内成图）第一阶段：全站仪测量，
12、电子手簿记录，同时配画草图。室内将测量数据直接由电子手簿传输到计算机，再由人工按草图编辑图形文件并输入计算机，自动成图，人机交互编辑，最终成数字图，由绘图仪绘制地形图。,测记模式 电子平板模式,三、数字测图的发展,第二阶段：测记模式不变，成图软件实质性进展。开发智能化的外业采集软件，使外业人员键入的数据减少。数据被传到计算机后，计算机自动检索编辑图形文件，无需人工编辑图形文件。2、电子平板测图模式：内外业一体化，所显即所测，实时成图。,四、数字测图的方法,地面数字测图（&11）地图数字化（&11.7）数字摄影测量,1.3 本课程的目的和要求,掌握测量基本知识和基本理论 熟练常规测量仪器的操作技
13、能掌握全站仪数字测图的全过程掌握处理测量数据的基本理论和方法在实践中正确使用地形图和测绘资料,自动安平水准仪,电子经纬仪,本 章 小 结,测绘学定义测量学定义与内容测绘学学科分支测绘学的地位和作用数字测图的产生数字测图的内容数字测图的发展课程学习的目的要求,补充：测绘技术和仪器工具的变革,17世纪之前，人们使用简单的工具，例如中国的绳尺、步弓、矩尺等。这些测量工具都是机械式的，而且以用于量测距离为主。1617年，荷兰的斯涅耳(WSnell)为了进行弧度测量而首创三角测量法，以代替在地面上直接测量弧长，从此测绘工作不仅量测距离，而且开始了角度测量。,测绘技术和仪器工具的变革,约于1640年，英国
14、的加斯科因(W.Gascoigne)在两片透镜之间设置十字丝，使望远镜能用于精确瞄准，用以改进测量仪器，这可算光学测绘仪器的开端。约于1730年，英国的西森(Sisson)制成测角用的第一架经纬仪，大大促进了三角测量的发展，使它成为建立各种等级测量控制网的主要方法。同期，欧洲又陆续出现小平板仪、大平板仪以及水准仪，地形测量和地图制图也相应得到了发展。,从16世纪中叶起，欧美二洲间的航海问题变得特别重要。为了保证航行安全和可靠，许多国家相继研究在海上测定经纬度的方法，以定船舰位置。经纬度的测定,尤其是经度测定方法，直到18世纪发明时钟之后才得到圆满解决。从此开始了大地天文学的系统研究。,测绘技术
15、和仪器工具的变革,测绘技术和仪器工具的变革,19世纪初，随着测量方法和仪器的不断改进，测量数据的精度也不断提高，精确的测量计算就成为研究的中心问题。此时数学的进展开始对测绘学产生重大影响。1806年和1809年法国的勒让德(A.M.Legendre)和德国的高斯分别发表了最小二乘准则，这为测量平差计算奠定了科学基础。19世纪50年代初，法国洛斯达(A.Lausse-dat)首创摄影测量方法。随后，相继出现立体坐标量测仪，地面立体测图仪等。到20世纪初，则形成比较完备的地面立体摄影测量法。,测绘技术和仪器工具的变革,由于航空技术的发展，1915年出现了自动连续航空摄影机，因而可以将航摄像片在立体
16、测图仪器上加工成地形图。从此，在地面立体摄影测量的基础上，发展了航空摄影测量方法。在这一时期里，先后出现了摆仪和重力仪，使重力测量工作既简便又省时，不仅在陆地上，而且能在海洋上进行，这就为研究地球形状和地球重力场提供了大量实测重力数据。,测绘技术和仪器工具的变革,从20世纪50年代起，测绘技术又朝电子化和自动化方向发展。首先是测距仪器的变革。1948年起陆续发展起来的各种电磁波测距仪，可用来直接精密测量远达几十公里的距离。与此同时，电子计算机出现了，并很快应用到测绘学中。例如具有电子设备和用电子计算机控制的摄影测量仪器的出现，促进了解析测图技术的发展，继而在60年代，又出现了计算机控制的自动绘
17、图机，可用以实现地图制图的自动化。,测绘技术和仪器工具的变革,自从1957年第一颗人造地球卫星发射成功后，测绘工作有了新的飞跃，在测绘学中开辟了卫星大地测量学这一新领域，就是观测人造地球卫星，用以研究地球形状和重力场，并测定地面点的地心坐标，建立全球统一的大地坐标系统。同时，由于利用卫星可从空间对地面进行遥感（称为航天摄影），因而可将遥感的图像信息用于编制大区域内的小比例尺影像地图和专题地图。,测绘技术和仪器工具的变革,50年代以后，测绘仪器的电子化和自动化以及许多空间技术的出现，不仅实现了测绘作业的自动化，提高了测绘成果的质量，而且使传统的测绘学理论和技术发生了巨大的变革，测绘的对象也由地球扩展到月球和其他星球。,
