现代测量学-第一章-绪论

,测量学,地理与生物信息学院地理信息系,课程简介(WOH)WhyObjectHow课程安排课程要求,Object,掌握测量学的基础知识及理论在学习大比例尺测图的基本原理、方法及技能的基础上，掌握利用全站仪进行数字测图的整个过程，并能利用测量学的基本理论、方法及技能对测量数据进行正确处理。,数字测图：利用GPS测量技术或全站仪在野外进行数字化地形数据采集，并在成图软件的支持下，利用计算机进行加工处理，以获得数字地形图的方法。,How,测量学是一门综合性极强的实践性课程。在掌握基本理论及方法的基础上，应具备动手操作仪器的技能。,课程安排,第一章绪论第二章测量学的基本知识第三章水准测量第四章角度测量第五章电子全站仪第六章距离测量和直线定向第七章小地区控制测量第八章测量误差的基本知识第九章大比例尺地图的测绘,第一章绪论,第一节测绘学的基本概念与研究内容第二节测绘学的历史发展第三节测绘学的分支学科第四节测绘学的科学地位和作用,要求：1、掌握测绘学的基本概念与研究内容；2、掌握测绘学的学科分支；3、理解学习测量学的目的及要求；4、了解测量学的历史发展、科学地位和作用。,第一节测绘学的基本概念与研究内容,一、测绘学的基本概念二、研究内容,起初的概念,比较完整的概念,结论,概念：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、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面的自然形态和人工设施等绘制成地图。适用范围：（1）较小区域的测量；（2）将地面当成平面，不考虑地球曲率的影响。,起初的概念,比较完整的概念,前提：（1）科学技术的发展和社会的进步；（2）研究范围的扩大：地球表面地球整体地球外层空间概念：研究对实体（包括地球整体、表面以及外层空间各种自然和人造的物体）中与地理空间分布有关的各种几何、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。,由概念得出的结论,测绘学主要研究地球的地理空间信息，同地球科学的研究有着密切的关系，因此测绘学可以说是地球科学的一个分支学科。,研究内容,建立统一的地球坐标系统测绘地球表面形态地图制作的理论、技术和工艺工程测量海洋测绘测量数据的处理和平差在社会经济发展的各个相关领域中的应用,（一）建立统一的地球坐标系统,在已知地球的形状、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地球坐标系中准确的几何位置。研究内容：地球重力场（gravityfieldoftheearth）理论地球椭球参数测绘基准和坐标系统测定点的坐标的技术和方法,（二）测绘地球表面形态,小面积的地表形态：普通的测量仪器平面测量的方法；大面积的地表形态：摄影测量理论和方法模拟的、解析的或数字的方式地形原图（或形成地理数据库）。,（三）地图制作的理论、技术和工艺,地图投影、综合、编制、整饰和制印，或者增加某些专门要素形成各种比例尺的普通地图和专题地图。,（四）工程测量,各种经济建设和国防工程建设的规划、设计、施工和建筑物建成后的运营管理中，都需要进行相应的测绘工作，并利用测绘资料引导工程建设的实施，监视建筑物的形变。这些测绘工程往往要根据具体工程的要求，采取专门的测量方法。例如：用高精度的仪器进行大坝变形观测。,国家大剧院工程测量方案,图1场区首级平面控制,图2场区平面轴线控制,（五）海洋测绘,特点：测量内容综合性强，需多种仪器配合实施，同时完成多种观测项目，测区条件比较复杂，动态作业(海面受潮汐、气象因素等影响起伏不定)，观测者不能用肉眼透视水域底部，精确测量难度较大。研究内容：研究海洋水域的特殊测量方法和仪器设备，如无线电导航系统、电磁波测距仪器、水生定位系统、卫星组合导航系统、惯性组合导航系统以及天文方法等。,（六）测量数据的处理和平差,误差来源：（1）测量仪器上不可避免的缺陷；（2）观测者的技术水平和感觉器官的局限性；（3）自然环境的各种因素。平差原因：这些方法只能减小观测误差，将误差控制在一定范围内，而不能完全消除它们，因此必须研究和处理这些带有误差的观测值，设法消除或削弱其误差，以便提高被观测量的质量。平差依据：数学准则，如最小二乘准则,（七）测绘成果的应用,测绘学的研究和工作成果最终要服务于国民经济建设、国防建设以及科学研究。,第二节测绘学的历史发展,一、测绘学的发展二、测绘方法和测绘仪器的变革,一、测绘学的发展,社会的生产需求例如：（1）公元前1400年埃及开始测量工作（2）公元前3世纪前中国某种形式的磁罗盘（3）公元前2世纪中国司马迁史记夏本纪叙述了禹受命治理洪水而进行测量工作的情况，所谓“左准绳，右规矩，载四时，以开九州、通九道、陡九泽、度九川”。,一、测绘学的发展,对地球形状的认识,一、测绘学的发展,对地球形状的认识,一、测绘学的发展,圆球,椭球,大地水准面,真实地球自然表面,二、测绘方法和测绘仪器的变革,17世纪前，以量距为主使用简单的工具，如中国的绳尺、步弓、矩尺等17世纪末到20世纪中叶，主要是光学测绘仪器的发展，测绘学的传统理论和方法也已经发展成熟。20世纪中叶20世纪50年代，测绘仪器朝着电子化和自动化的方向发展。,第三节测绘学的分支学科,传统的学科分类,测绘学,地形测量学（普通测量学）,地图学（制图学）,工程测量学,海洋测量学,摄影测量学,大地测量学,地形测量学（普通测量学）,概念：以地球表面小区域范围为研究对象，不考虑地球曲率影响，视地面为平面，将地面上的物体及地表高低起伏形状测绘成地形图。,大地测量学,概念：研究地球的形状、大小和重力场，测定地面点几何位置和地球整体与局部运动的理论和技术的学科。研究内容：（1）地球的大小：测定地球椭球的大小（2）地球形状：测定大地水准面的形状（或地球椭球的扁率）（3）地面点几何位置：测定以地球椭球面为参考面的地面点位置,大地测量学,大地原点位于陕西省泾阳县永乐镇，距西安36公里。1978年1月建成。是我国地理坐标的起算点和基准点。,摄影测量学,（一）概念研究利用摄影或遥感的手段获取目标物的影像数据，从中提取几何的或物理的信息，并利用图形、图像和数字形式表达测绘成果的学科。（二）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。（三）研究方法（根据获得像片的方法不同）（1）航空摄影测量：在飞机或其他航空飞行器上利用航摄机摄取地面景物影像的技术。（2）航天摄影测量：在航天飞行器（卫星、航天飞机、宇宙飞船）中利用摄像机或其他遥感探测器（传感器）获取地球的图像资料和有关数据的技术，它是航空摄影的扩展和发展。（3）地面摄影测量：利用安置在地面上基线两端点处的专用摄影机拍摄的立体像对，对所摄目标物进行测绘的技术。,摄影测量学,35,全数字摄影测量,在VirtuoZo主界面中单击测图IGS数字化测图菜单项，即进入IGS模块，新建或打开矢量文件，并装载立体模型后，其主界面如图。,地图学,以地图信息传递为中心，研究地图的基本理论、地图制作基础和地图应用的综合科学。,模拟地图,数字地图,38,图件打印,纸介质成果,地图学,计算机制图技术,DEM,DOM,DLG,DRG,4D产品,工程测量学,（一）概念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。,工程测量学,（二）研究内容每个阶段测量工作的重点和要求各不相同1、规划设计阶段的测量：提供地形资料和配合地址勘探、水文测验所进行测量工作。2、施工兴建阶段的测量：按照设计要求，在实地准确地标定出工程结构各部分的平面位置和高程作为施工和安装的依据。3、运营管理阶段的测量：指工程竣工后为监视工程的状况和保证安全所进行的周期性重复测量，即变形观测。,海洋测量学,以海洋水体及海底地形为对象，研究海洋定位，测定海洋大地水准面及平均海平面、海面及海底地形、海洋重力及磁力等自然及社会信息的地理分布，并编制成各种海图的理论与技术的学科。,第四节测绘学的科学地位和作用,在科学研究中的作用在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,在科学研究中的作用,现代测量技术：已经或将要实现无人工干预自动连续观测和数据处理，可以提供几乎任意时域分辨率的观测系列，可依据检测瞬时地学事件（如地壳运动、重力场的时空变化、地球的潮汐和自转变化等），用于地球内部物质结构和演化的研究。例：大地测量观测成果在解决地球物理问题中可以起着某种佐证作用。,在国民经济建设中的作用,1、城市化进程中，城市规划、乡镇建设、交通管理等都需要城市测绘数据、高分辨率卫星影像、三维景观模型、智能交通系统和城市地理信息系统等测绘高新技术的支持。2、在水利、交通、能源和通信设施的大规模、高难度工程建设中，不但需要精确勘测和大量现势性强的测绘资料，而且需要在工程全过程采用地理信息数据进行辅助决策。3、发展精细农业，构建“数字中国”和“数字城市”，需要以测绘数据为基础的地理空间信息平台。,在国防建设中的作用,1、武器的定位、发射和精确制导需要高精度的定位数据，高分辨率的地球重力场参数，数字地面模型和数字正射影像。2、以地理空间信息为基础的战场指挥系统，可持续、实时地提供虚拟数字化战场环境信息，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。,在社会发展中的作用,1、政府部门或职能机构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，进行空间规划布局，掌握空间发展状态和政策的空间效应。需要广泛通用的地理空间信息平台，测绘数据是其数据，在此基础上，将大量经济和社会信息加载到这个平台上，形成符合真实世界的空间分布形式。2、各种测绘和地理信息可用于规划、方案的制订，灾害、环境监测系统的建立，风险的分析，资源、环境调查与评估、可视化的显示以及决策指挥等。,思考题：,1、测绘学有哪些学科分