測量學

第1章緒論11/26/20231測量學課程概述課程性質：專業根底技術課總學時數：48學時〔3學分〕其中：課堂理論教學32學時實驗16學時使用教材：《現代普通測量學》——清華大學出版社〔合工大主編〕參考教材：1、《測量學》第四版——中國建工出版社〔合工大主編〕2、《建筑測量學》——中國測繪出版社〔楊德麟、高飛〕相關課程：測量教學實習〔2周，2學分〕11/26/20232《現代普通測量學》教材內容

分為兩大局部第一局部：根本局部〔前10章〕〔1〕第1、2章——測繪學概述與測量學根本概念〔2〕第3、4、5章——測量三項根本工作(H、β、D〕〔3〕第6章——測量誤差根底〔4〕第7、8章——控制測量〔常規方法與GPS〕〔5〕第9、10章——地理空間信息根底〔主要內容：地形圖根本知識、地形圖測繪與應用、GIS概念〕第二局部：專業局部〔后3章〕〔1〕第11、12章——測設根本工作與施工測量〔2〕第13章——變形觀測11/26/20233第１章緒論

§1.1測繪學與測量學一、測量學與制圖學統稱為測繪學1.測繪學定義測繪學是研究地球整體及其外表和外層空間中的各種自然物體和人造物體的有關信息，并對這些地理空間信息進行采集、處理、管理、更新和利用的一門科學。測繪科學是國家一級學科,其二級學科包括:(１)本科生:測繪工程(２)研究生:大地測量學與測量工程、攝影測量與遙感、地圖制圖學與地理信息工程11/26/20234

§1.1測繪學與測量學

2.測繪學研究的具體內容〔１〕測量學——研究地球形狀和大小(包括地球重力場)——確定地面點的空間位置(含地下和空間)〔２〕地圖制圖學——研究社會和自然信息的地理分布——繪制全球和局部地區各種比例尺的地形圖11/26/20235二、測繪學的分科１．大地測量學２．攝影測量與遙感學３．工程測量學４．海洋測量學５．地圖制圖學６．測繪儀器學７．普通測量學——幾何(天文)大地測量學、物理(重力)大地測量學、衛星(空間)大地測量學——地面(近景)攝影測量學、航空攝影測量學、航天遙感測量學——普通工程測量學〔包含土木、建筑、水利、交通、礦山測量等〕、精密工程測量學、特種工程測量學——海洋水體測量學、水下地形測量學、航道測量——地圖學與GIS、地圖制圖工程——光學測繪儀器學、電子測繪儀器學——局部地區地形測量與一般工程測量11/26/20236§1.2測繪學的開展現狀

一、測繪學的開展簡史二、現代測繪學的開展現狀三、我國測繪事業的開展四、地球空間信息學與現代測繪學的任務11/26/20237一、測繪學的開展簡史(1)世界最早的測量記載：公元前21世紀《史記.夏本記》記載“準、繩、規、距〞世界最早的地球球體說：公元前6世紀，古希臘畢達哥拉斯，地球自轉世界最早的測量儀器：公元前3世紀中國四大創造之一司南，即指南針世界最早提出大地測量名詞：公元前3世紀古希臘亞里士多德提出世界最早的地圖論著：公元前3世紀古希臘埃拉托色尼《地理學》提出經緯圖，地球周長世界最早的天文測量儀器：公元100年，中國東漢張衡，混天儀11/26/20238一、測繪學的開展簡史(2)世界最早的地圖制圖標準：公元265年，中國西晉裴秀《禹貢地域圖》序言“制圖六體〞世界最早的地形模型：公元421年，中國南朝謝莊制造《木方丈圖》世界最早的近代地球儀：1429年，德國白海姆制作世界最早的地球投影：1569年，德國墨卡托投影世界最早的望遠鏡：1608年，荷蘭，漢斯創造望遠鏡世界最早的近代測量工作：1617年，荷蘭，斯納爾在世界首次進行三角測量世界最早的地球橢球論：1672年，法國里歇通過觀測鐘擺周期的實驗，推論地球是橢球；1687年，英國牛頓在《自然哲學的數學原理》書中根據萬有引力定律證明了地球是旋轉橢球的理論11/26/20239一、測繪學的開展簡史(3)

高斯〔，1777~1855年〕

世界近代測量史的杰出代表，現代測繪科學的奠基人，德國著名的數學家、物理學家、天文學家。1794年，最早提出最小二乘法，奠定了的近代測量平差理論的根底，1809年正式發表〔概率論創始人法國拉格朗日1806年發表最小二乘原理〕1822年，創立高斯投影理論，1912年由德國大地測量學家克呂格補充完善，正式建立高斯-克呂格投影和高斯-克呂格平面直角坐標系，簡稱高斯平面直角坐標系1826年，創立三角測量控制網整體條件平差理論1828年，提出平均海水面概念，為全球建立大地水準面作為高程基準面打下根底11/26/202310二、現代測繪學的開展現狀(1)望遠鏡的創造，推動了光學測量儀器〔如光學水準儀、經緯儀〕的開展和廣泛使用1859年第一臺地形攝影機在法國制造，洛斯達開創了地面攝影測量方法1903年飛機的創造，1915年第一臺自動連續航空攝影機在德國蔡司測繪儀器廠研制成功，使航空攝影測量成為現實1947年瑞典生產第一臺光電測距儀，世界從此進入電子測量時代。隨后相繼出現了微波測距儀、激光測距儀、紅外測距儀等電子經緯儀+光電測距儀+計算機=電子全站儀11/26/202311二、現代測繪學的開展現狀(2)從游標經緯儀→光學經緯儀→電子經緯儀→電子全站儀→數字智能型全站儀從光學水準儀→自動安平水準儀→電子水準儀→數字水準儀從地面攝影測量→航空攝影測量→數字攝影測量→衛星遙感〔RS〕圖像處理→三維激光掃描系統從野外白紙測圖→計算機機助制圖→數字化自動成圖→地理信息系統〔GIS〕從全球衛星定位系統〔GPS〕→“3S〞集成技術11/26/202312電子全站儀與工程測量11/26/202313光學自動安平水準儀與水準測量11/26/202314數字水準儀11/26/2023152、德國蔡司Zeiss

DiNi12數字水準儀(美國天寶Trimble)1、瑞士徠卡LeicaDNA中文數字水準儀數字水準儀11/26/202316航空攝影測量11/26/202317衛星遙感圖像處理11/26/202318三維激光掃描系統11/26/202319地理信息系統GIS建庫11/26/202320GPS用于大地測量11/26/202321GPS用于軍事

飛行高度9,840英尺/3,000米11/26/202322GISDTM正射影像制圖修測可視化影像分析分類

地面處理GPS、GIS、RS——“3S〞集成彩色多光譜11/26/202323三、我國現代測繪事業的開展建立和統一了全國坐標系統和高程系統建立了全國的大地控制網、國家水準網、根本重力網、完成了大地網和水準網的整體平差；完成了國家根本圖的測繪工作進行了珠穆朗瑪峰和南極長城站的地理位置和高程的測量進行了如長江大橋、葛洲壩和三峽水電樞紐、寶山鋼鐵廠、正負電子對撞機和同步輻射加速器、核電站等大型和特殊工程的測量工作能夠生產各類測繪儀器如水準儀、經緯儀、測距儀、全站儀、GPS接收機等已完成全國GPS大地控制網和GIS根底框架11/26/202324四、地球空間信息學〔Geomatics)

與現代測繪學的任務Geomatics最早于1975年由法國人提出，是一門新興的交叉科學，我國翻譯為:地球空間信息學。定義：對所研究的物體，包括地球的整體及其外表和外層空間的各種自然和人造實體，利用接觸與非接觸式的測量儀器、傳感器及其組合系統，對這些實體進行信息的采集、量測、存儲、管理、更新、分析、顯示、分發(傳輸)和利用的一門科學和技術11/26/202325四、地球空間信息學〔Geomatics)

與現代測繪學的任務現代測繪學的任務：是研究人類對賴以生存的地球環境信息的采集、量測、描述和利用的科學。內容包括：地面空間定位、地球形狀和重力場；獲取地球及其外層空間宇宙星體的自然形態、人為設施以及與其屬性有關的信息；制成各種地形圖、專題圖和建立地理信息系統，為研究地球上的自然和有關的社會現象，為社會可持續開展提供根底信息。11/26/202326五、普通測量學的任務普通測量學定義：是研究地球形狀和大小以及確定地球外表空間點位的科學研究對象:地球外表實質:確定地面點位主要任務:包括測定和測設兩大局部(1)測定:從地面→到圖紙→供使用是人類認識自然的過程(2)測設:從圖紙→到地面→作為施工依據是人類改造自然的過程11/26/202327測定——使用測量儀器和工具，通過測量計算，得到一系列測量數據，或把地球外表的地形縮繪成地形圖，供國家建設和科學研究使用。測設——把圖紙上規劃設計好的建筑物、構筑物的位置，通過野外測量的方法在地面上標定出來，作為施工的依據。11/26/202328§1.3測量學的應用

和在土木建筑工程中的作用

一、在國家經濟建設中的應用1.工程建設的尖兵2.軍事作戰的眼睛3.科學研究的工具4.現代管理的根底〔數字地球、數字中國和數字城市〕11/26/202329§1.3測量學的應用

和在土木建筑工程中的作用二、在土木建筑工程中的作用1.勘測設計階段:測繪各種比例尺的地形圖,