第一篇现代测量学的基本知识.ppt

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1、河南工程学院 土木工程系现代测量学 主讲人：沙从术沙从术E-mail:;QQ:1224792691手机：158371802781第一篇第一篇 现代测量学的基本知识现代测量学的基本知识 导读：本篇内容主要引导学生对现代测量学有一个初导读：本篇内容主要引导学生对现代测量学有一个初步的认识，了解现代测量学的一些基本概念、测量步的认识，了解现代测量学的一些基本概念、测量学的学科分类，了解测量学在国民经济和国防建设学的学科分类，了解测量学在国民经济和国防建设中的地位与作用，了解测量学的发展历史及发展前中的地位与作用，了解测量学的发展历史及发展前景。了解地球的形状和大小及与地球相关的一些概景。了解地球的形

2、状和大小及与地球相关的一些概念，了解测量坐标系统和高程系统的相关概念与规念，了解测量坐标系统和高程系统的相关概念与规定；掌握直线定向的方法以及象限角和坐标方位角定；掌握直线定向的方法以及象限角和坐标方位角的关系，掌握用水平面代替水准面限度的计算方法的关系，掌握用水平面代替水准面限度的计算方法与规定；了解测量工作基本原则、基本方法和要求。与规定；了解测量工作基本原则、基本方法和要求。通过本篇的学习，使学生树立学好测绘专业课通过本篇的学习，使学生树立学好测绘专业课的信心，培养学生的学习兴趣，掌握测绘专业课的的信心，培养学生的学习兴趣，掌握测绘专业课的学习方法，为今后测绘专业课的学习从思想认识上学习

3、方法，为今后测绘专业课的学习从思想认识上打下比较稳固的基础。打下比较稳固的基础。2第一章第一章 绪论绪论 第一节第一节 现代测量学的地位与作用现代测量学的地位与作用 一、现代测量学的基本概念一、现代测量学的基本概念一、现代测量学的基本概念一、现代测量学的基本概念 二、现代测量学的地位与作用二、现代测量学的地位与作用二、现代测量学的地位与作用二、现代测量学的地位与作用第二节第二节 现代测量学的学科分类现代测量学的学科分类 第三节第三节 测量学的发展历史及前景测量学的发展历史及前景 第四节第四节 学习测量学的方法与要求学习测量学的方法与要求 3第一节第一节 现代测量学的地位与作用现代测量学的地位与

4、作用测量学的传统定义：测量学的传统定义：它是利用测量仪器测定地球表面自然它是利用测量仪器测定地球表面自然形态的地理要素和地表人工设施的形状、形态的地理要素和地表人工设施的形状、大小、空间位置及其属性等，然后根据观大小、空间位置及其属性等，然后根据观测到的这些数据通过地图制图的方法将地测到的这些数据通过地图制图的方法将地面的地物、地貌绘制成地形图。面的地物、地貌绘制成地形图。一、现代测量学的基本概念一、现代测量学的基本概念4经纬仪测量5平板仪测图平板仪测图6地形图7测量学的现代定义：测量学的现代定义：它是研究对实体（包括地球整体、表面以及外层空间各种自然与人造的物体）中与地理空间分布有关的各种几

5、何、物理、人文及其随时间变化的信息的采集、处理、管理、更新和利用的科学与技术。8外业采集数据外业采集数据9内业绘图内业绘图10二、现代测量学的地位与作用二、现代测量学的地位与作用 1在科学研究中的作用在科学研究中的作用2在国民经济建设中的作用在国民经济建设中的作用 3在国防建设中的作用在国防建设中的作用4在社会发展中的作用在社会发展中的作用11在科学研究中的作用在科学研究中的作用 地球作为人类赖以生存与发展的唯一星球，地球作为人类赖以生存与发展的唯一星球，经过自古至今的自然变迁与人类改造，如今的地经过自古至今的自然变迁与人类改造，如今的地球正变得越来越骚动不安，人类正面临着一等系球正变得越来越

6、骚动不安，人类正面临着一等系列全球性或区域性的重大难题与挑战，现代测量列全球性或区域性的重大难题与挑战，现代测量学在探索地球的奥秘与规律、深入认识和研究地学在探索地球的奥秘与规律、深入认识和研究地球的各种问题中发挥着重要作用。伴随着现代测球的各种问题中发挥着重要作用。伴随着现代测量技术的不断发展，现代测量已经或将要实现无量技术的不断发展，现代测量已经或将要实现无人干预自动连续观测和数据处理，可提供任意时人干预自动连续观测和数据处理，可提供任意时段的观测数据，这对地球内部的物质结构变化、段的观测数据，这对地球内部的物质结构变化、地壳运动规律、重力场的时空变化、地球自转的地壳运动规律、重力场的时空

7、变化、地球自转的变化等研究，都起到非常重要的作用。变化等研究，都起到非常重要的作用。12在国民经济建设中的作用在国民经济建设中的作用 测量学在国民经济建设中作用更是广泛的。在经济测量学在国民经济建设中作用更是广泛的。在经济发展规划、土地资源的调查与利用、海洋开发、农林牧发展规划、土地资源的调查与利用、海洋开发、农林牧渔业的发展、生态环境保护以及各种工程、矿山和城市渔业的发展、生态环境保护以及各种工程、矿山和城市建设等各个方面都必须进行相应的测量工作，编制各种建设等各个方面都必须进行相应的测量工作，编制各种类型的地图和建立相应的地理信息系统，以供规划、设类型的地图和建立相应的地理信息系统，以供规

8、划、设计、施工、管理和决策使用。例如，在城市化进程中，计、施工、管理和决策使用。例如，在城市化进程中，城市规划、乡镇建设、交通管理等都需要测绘数据和相城市规划、乡镇建设、交通管理等都需要测绘数据和相对应的地图；在水利、能源、通讯等设施的大规模、高对应的地图；在水利、能源、通讯等设施的大规模、高难度的工程建设中，也离不开精确的具有现势性强的测难度的工程建设中，也离不开精确的具有现势性强的测绘资料，并且需要在工程建设的全过程采用地理信息数绘资料，并且需要在工程建设的全过程采用地理信息数据进行辅助决策。丰富的地理信息是国民经济和社会信据进行辅助决策。丰富的地理信息是国民经济和社会信息化的重要基础，对

9、传统的产业改造、升级、优化与生息化的重要基础，对传统的产业改造、升级、优化与生产经营，发展精细农业，构建产经营，发展精细农业，构建“数字中国数字中国”和和“数字城数字城市市”，发展现代物流配送系统和电子商务，实现金融、，发展现代物流配送系统和电子商务，实现金融、财税、贸易等信息化，都需要以测绘数据为基础的地理财税、贸易等信息化，都需要以测绘数据为基础的地理空间信息平台。空间信息平台。13在国防建设中的作用在国防建设中的作用 古代打仗和近代战争离不开地图，在现代化的战争中，武器的定位、发射和精确制导更需要高精度的定位数据，高分辨率的地球影像图。以地理空间信息为基础的战场指挥系统，可持续、实时地提

10、供虚拟数字化的战场环境信息，为作战方案的优化、战场指挥和战场态势评估实现自动化、系统化和信息化提供测绘数据和基础地理信息保障。测绘信息可以提高战场上的精度打击力，夺取战争的胜利与主动。14在社会发展中的作用在社会发展中的作用 国民经济建设和社会发展的大多数活动都是在某一特国民经济建设和社会发展的大多数活动都是在某一特定空间地域进行的，其信息数据也大多数与地理位置有关，定空间地域进行的，其信息数据也大多数与地理位置有关，政府部门或职能机构既要及时了解自然和社会经济要素的政府部门或职能机构既要及时了解自然和社会经济要素的分布特征与资源环境条件，也要进行规划布局，还要掌握分布特征与资源环境条件，也要

11、进行规划布局，还要掌握其发展状态和政策的实施效应，由于现代经济和社会的快其发展状态和政策的实施效应，由于现代经济和社会的快速发展与自然关系的复杂性，使人们解决现代经济和社会速发展与自然关系的复杂性，使人们解决现代经济和社会问题的难度增加，因此，为实现政府管理和决策的科学化、问题的难度增加，因此，为实现政府管理和决策的科学化、民主化，需要提供广泛通用的地理空间信息平台，测绘数民主化，需要提供广泛通用的地理空间信息平台，测绘数据是其基础，在此基础上，将大量的经济与社会信息要素据是其基础，在此基础上，将大量的经济与社会信息要素加载到这个平台上，形成符合真实世界的空间分布形式，加载到这个平台上，形成符

12、合真实世界的空间分布形式，建立空间决策系统，进行空间分析和管理决策，以及实施建立空间决策系统，进行空间分析和管理决策，以及实施电子政务。另外，在防灾与减灾、自然资源的合理开发与电子政务。另外，在防灾与减灾、自然资源的合理开发与利用、生态建设与环境保护、社会可持续发展等方面，测利用、生态建设与环境保护、社会可持续发展等方面，测绘数据与地图资料都发挥着极其重要的作用。绘数据与地图资料都发挥着极其重要的作用。15第二节第二节 现代测量学的学科分类现代测量学的学科分类 随着现代科学技术的发展和不同学科的交叉融合，现代测量学产生了许多分支学科：大地测量学；地形测量学；摄影测量学；海洋测绘学；工程测量学；

13、制图学；遥感(RS)；全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)等，伴随新技术的不断发展，新的测量分支学科将不断涌现。16大地测量学大地测量学 它是研究地球的形状与大小、地球的重力场和地面点几何位置的测量方法及地球整体与局部运动的理论和技术的学科。在大地测量学中，测定地球的大小是指测定地球椭球的大小；研究地球的形状是指研究大地水准面的形状和地球椭球的扁率；测定地面点的几何位置是指测定以地球椭球面为参考面的地面点位置；研究地球的重力场是指利用地球的重力作用研究地球的形状。17 地球的形状与大小18地形测量学地形测量学 研究将地球表面局部地区的地貌、地物测绘成地形图的基本理论和方法。地形测量学

14、主要是研究在局部地区测绘各种地形图的方法与理论以及各种测量仪器的操作与使用方法。19摄影测量学摄影测量学 研究利用航天、航空、地面的摄影和遥感信息，进行测量的方法和理论的学科。它是研究如何利用摄影或遥感手段获取目标物体的影像数据，从中提取几何和物理信息，并用图形、影像和数字形式表达测绘成果。摄影测量学又包括航空摄影测量、航天摄影测量、地面摄影测量等。20航空摄影21航空影像航空影像22海洋测绘学海洋测绘学 它是以海洋水体和海底为对象，研究海洋定位、测定海洋大地水准面、海底地形、海洋重力、海洋磁力、海洋环境等自然和社会信息的地理分布及编制各种海图的理论和技术的学科。其主要内容包括海道测量、海洋大

15、地测量、海底地形测量、海洋专题测量等工作。23工程测量学工程测量学 它是研究在工程建设和自然资源开发各个阶段进行测量工作的理论和技术的学科。它是测量学在国民经济和国防建设中的直接应用，包括规划设计阶段的测量、施工兴建阶段的测量、竣工验收阶段的测量和运行管理阶段的测量。每个阶段的测量工作，其内容方法和要求也各不相同。24 工程测量25工程控制点26地图学地图学 它是研究模拟地图和数字地图的基础理论、它是研究模拟地图和数字地图的基础理论、地图设计、地图编制和复制的技术方法及其应用地图设计、地图编制和复制的技术方法及其应用的学科。传统的地图学内容包括：地图投影理论、的学科。传统的地图学内容包括：地图

16、投影理论、地图编制技术、地图设计方法、地图印制工艺等。地图编制技术、地图设计方法、地图印制工艺等。随着计算机技术的引入，出现了计算机地图制图随着计算机技术的引入，出现了计算机地图制图技术，它是根据地图制图原理和地图编辑过程的技术，它是根据地图制图原理和地图编辑过程的要求，利用计算机输入、输出等设备，通过数据要求，利用计算机输入、输出等设备，通过数据库技术和图形数字处理方法，实现地图数据的获库技术和图形数字处理方法，实现地图数据的获取、处理、显示、存储和输出。此时地图是以的取、处理、显示、存储和输出。此时地图是以的数字形式存储在计算机中，称之为数字地图，它数字形式存储在计算机中，称之为数字地图，

17、它改变了地图的传统生产方式，节约了人力，缩短改变了地图的传统生产方式，节约了人力，缩短了成图周期，提高了生产效率和地图制作质量。了成图周期，提高了生产效率和地图制作质量。27数字地形图28遥感遥感RS(Remote Sensing）它是不接触物体本身，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，并揭示其几何、物理性质和相互联系及其变化规律的现代科学技术。一切物体，由于其种类及环境条件不同，因而具有反射和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，通过观测电磁波，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环境条件的技术。29卫星影像图卫星影像图30

18、全球定位系统全球定位系统GPS(Global Positioning System)它是美国国防部主要为满足军事部门对海上、它是美国国防部主要为满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位的要求而陆地和空中设施进行高精度导航和定位的要求而建立的，是目前世界上最先进、最完善的卫星导建立的，是目前世界上最先进、最完善的卫星导航与定位系统，它不仅具有全球性、全天候、实航与定位系统，它不仅具有全球性、全天候、实时精密三维导航与定位能力，而且具有良好的抗时精密三维导航与定位能力，而且具有良好的抗干扰性和保密性。它由干扰性和保密性。它由6 6个轨道上的个轨道上的2424个卫星组个卫星组成，基本定

19、位原理是依据用户和成，基本定位原理是依据用户和4 4颗卫星之间的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，也就是空间后方标确定用户接收机天线的坐标，也就是空间后方交会原理。交会原理。31GPS 卫星分布32GPS 卫星33GPS 测量原理34地理信息系统地理信息系统GIS(Geographic Inform-ation System)：它是在计算机软件和硬件的支持下，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。它是将计算机技术与空间地理分布数据相结合，通

20、过一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，乃至政府行政职能和企业经营提供对规划、管理和决策有用的信息，并回答用户提出的有关问题。35GIS 组成操作系统（系统调用、设备运行、网络等）系统库（编程语言、数学库等）标准软件（图形、数据库等）GIS基本功能软件GIS应用软件用户界面GIS软件基础软件系统软件GIS36第三节第三节 现代测量学的发展历史及前景现代测量学的发展历史及前景 1 1中国古代测绘科学的发展中国古代测绘科学的发展 夏朝时期的简单的测量工具；春秋时期记夏朝时期的简单的测量工具；春秋时期记载的地图；战国时期的载的地图；战国时期的“司南（指南针）司南（指南针）”；西汉

21、初期的已出土的西汉初期的已出土的“地形图地形图”及及“驻军图驻军图”；发现大气折射现象、制图理论等等。；发现大气折射现象、制图理论等等。2 2国外测绘科学的发展国外测绘科学的发展 17 17世纪初开始，望远镜应用于天象观测；世纪初开始，望远镜应用于天象观测；三角测量方法、高斯最小二乘理论解决数据处三角测量方法、高斯最小二乘理论解决数据处理问题、投影学说、摄影测量等等。理问题、投影学说、摄影测量等等。373现代测绘科学的发展 电磁波测距仪、自动安平水准仪、电子经纬仪、电子水准仪、全站型速测仪（全站仪）、陀螺经纬仪、激光经纬仪、三维扫描测量仪、GPS、全数字摄影测量系统等。38测量学发展趋势测量仪

22、器越来越先进测量手段的自动化程度越来越高测量速度越来越快，测绘效率越来越高测量精度越来越高外业劳动强度越来越低，内业工作量增加测量内容越来越多，表现形式越来越丰富成果的应用领域越来越广39第四节第四节 学习方法与要求学习方法与要求 做到理论联系实际，多思考、多动手、多做到理论联系实际，多思考、多动手、多实践，学习本课程的基本要求是：实践，学习本课程的基本要求是：1.1.掌握测量学的基本理论、基本知识和基本技能；掌握测量学的基本理论、基本知识和基本技能；2.2.了解常用测量仪器的构造与组成，掌握仪器的了解常用测量仪器的构造与组成，掌握仪器的使用与操作方法；使用与操作方法；3.3.掌握建大比例尺数字地形图的基本知识及测绘掌握建大比例尺数字地形图的基本知识及测绘方法；方法；4.4.了解测量误差的基本理论与应用方法；了解测量误差的基本理论与应用方法；5.5.了解地形图的应用领域及方法。了解地形图的应用领域及方法。40习题与思考题：习题与思考题：1什么是测量学？它研究的对象是什么？2名词解释：大地测量学、地形测量学、摄影测量学、工程测量学、制图学3上网查阅现代测量学科的科研成果有哪些？需要哪些方面的知识积累？并制定出本课程的学习计划与学习目标。http:/