數(shù)字測圖原理與方法第一章緒論課件

測量學基礎授課安排及考核方式教材：《數(shù)字測圖原理與方法》（潘正風）總學時：

60課堂教學：40課堂實習：20平時成績：課堂＋實習（20%）期末考試：閉卷，卷面（80%）授課內(nèi)容：

1~7章8~數(shù)字測圖采用教材教學目的和要求

目的：

測量基本理論：測量學任務、學科分類、工作原則、水準測量原理、經(jīng)緯儀測角、測距原理、控制測量、誤差傳播、地形圖及投影理論。

儀器操作技能：水準儀、經(jīng)緯儀、全站儀使用。

要求：掌握基本理論和基本操作，能實際應用并解決實踐問題。

方法：課堂和實習相結合。測量實習的目的和意義鞏固、擴大、加深課堂上所學的理論知識；獲得測量實際工作的初步經(jīng)驗和基本技能；培養(yǎng)學生的獨立工作能力；熟練測量儀器的操作技能；提高計算和繪圖能力；培養(yǎng)學生團隊協(xié)作工作的品質(zhì)和能力。3-6人。測量實習引：專業(yè)與測量學關系地質(zhì)測量：地質(zhì)測量的任務是測量地質(zhì)圖，地質(zhì)圖，是地形與地質(zhì)體的相交跡線在水平面上的投影圖，也就是用一定比例尺和各種花紋符號，把出露于地表的所有地質(zhì)體反映在平面圖上。通過地質(zhì)測量工作，可系統(tǒng)研究區(qū)域內(nèi)的地層，構造，巖石，礦產(chǎn)等特征，為普查找礦，水文及工程地質(zhì)，地震地質(zhì)等提供基礎地質(zhì)資料。第一章緒論1.1測繪學的任務及作用一、測繪學的發(fā)展

公元前兩千二百多年，夏禹治水的“左規(guī)矩，右準繩”拉開了測繪學發(fā)展的序幕！這說明四千多年前，我們的祖先為發(fā)展農(nóng)業(yè)，在與洪水的斗爭中，就已經(jīng)開展過規(guī)模較大的測繪工作。上面提及的“準”是測高低的，“繩”是量距的。

如今以“3S”技術為代表的現(xiàn)代測繪新技術正向地球空間信息科學方向跨越和融合！1.1測繪學的任務及作用二、測繪學的定義

測定和推算地球的形狀和大小，確定地面點的幾何位置，并結合社會、自然信息編制各種地圖和專題地圖的理論和技術的學科。測量學定義：研究地球表面局部地區(qū)內(nèi)測繪工作的基本理論、技術、方法與應用。又稱為普通測量學或地形測量學。四、測繪學的分支學科

按研究區(qū)域大小分為：1、大地測量學研究測定地球的形狀和大小及地球表面較大地區(qū)的地位測定和計算的有關理論與方法的學科。2、地形測量學研究將地球表面局部地區(qū)的地貌、地物測繪成地形圖和編制地籍圖的基本理論和方法。1、大地測量學測繪學的主要研究對象是地球及其表面的各種形態(tài)。首先要研究和測定地球的形狀、大小及其重力場，并在此基礎上建立一個統(tǒng)一的坐標系統(tǒng)，用以表示地表任一點在地球上的準確幾何位置。測繪學中研究測定地球形狀及地球重力場，地球橢球參數(shù)，以及地面點的幾何位置的理論和方法的這一分支學科稱為大地測量學。大地測量方法：GPS測量（&6）2、地形測量學有了大量地面點的平面坐標和高程，就可以此為基礎進行地表形態(tài)的測繪工作。其中包括地表的各種自然形態(tài)如水系、地貌、土壤和植被的分布；也包括各種人工形態(tài)如境界線、居民地、交通線和各種建筑物的位置。由于地表形態(tài)的測繪工作是分別在面積不大的測區(qū)內(nèi)進行的，在同一測區(qū)內(nèi)可以既不考慮地球曲率，也不顧及地球重力場的微小影響。研究這種理論和技術的分支學科稱為普通測量學。地形測量四、測繪學的分支學科

按測量的技術方法和對象不同可分為：3、攝影測量學利用攝影相片來測定物體的形狀大小和位置。測繪地表形態(tài)，特別是測繪大面積的地表，可以采用攝影方法或電磁波成像的方法。根據(jù)攝影測量的理論和方法，將獲得的地表形態(tài)信息以模擬或解析的方式進行處理，使轉變?yōu)楦鞣N比例尺的地形原圖或形成地理數(shù)據(jù)庫。這就形成了又一門分支學科──攝影測量學。四、測繪學的分支學科4、工程測量學

結合工程建設特點的測量工作（橋梁，公路等）。5、海洋測繪學

以海洋和陸地水域為對象的測量工作。6、礦山測量學

結合礦產(chǎn)開發(fā)和安全的測量工作（隧道貫通）。7、地圖制圖學研究地圖制圖的理論、方法和應用。4、工程測量學各項經(jīng)濟建設和國防工程建設的規(guī)劃設計、施工和部分建筑物建成后的運營管理中，都需要一定的測繪資料或利用測繪手段來指導工程的進行，監(jiān)視建筑物的變形。這些測繪工作往往要根據(jù)具體工程的要求，采取專門的測量方法，有時需要特定的高精密度或使用特種測量儀器。研究解決這些問題的理論和技術的分支學科，就是工程測量學。4、工程測量

高程放樣相對平均海平面的已知真實高程也常常被用于道路放樣。5、海洋測繪學海洋環(huán)境中進行的測繪工作，同陸地測量有很大的區(qū)別。例如：測量工作主要在船上進行，并且大多采用聲學或無線電方法；所以，海面上的定位、海底控制網(wǎng)的建立、海面形態(tài)和海底地形測量、海洋重力測量以及海圖編制等都不同于陸地的同類工作。此外，海圖同陸地的地圖在用途上也不盡相同。由此，在測繪學中又形成一個專門學科，稱為海洋測繪。5、海洋測繪學----水位監(jiān)測7、地圖制圖

學五、測繪科學技術的作用國民經(jīng)濟建設：對多行業(yè)提供地形圖和測繪資料。地質(zhì)、采礦、建筑、水利等的勘測、設計、施工、竣工各個環(huán)節(jié)。國防建設：提供軍用地圖，精密定位等?？茖W研究：多行業(yè)中的應用研究。

預報、監(jiān)測等測繪在整個國民經(jīng)濟發(fā)展鏈條中處于“基礎、前期”的位置，其成果是各項工作開展的基礎資料。1.2數(shù)字測圖的發(fā)展概況一、數(shù)字測圖的產(chǎn)生隨著電子技術和計算機技術日新月異的發(fā)展及其在測繪領域的廣泛應用，20世紀80年代產(chǎn)生了電子速測儀、電子數(shù)據(jù)終端，并逐步地構成了野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將其與內(nèi)業(yè)機助制圖系統(tǒng)結合，形成了一套從野外數(shù)據(jù)采集到內(nèi)業(yè)制圖全過程的、實現(xiàn)數(shù)字化和自動化的測量制圖系統(tǒng)，通常稱作數(shù)字化測圖（簡稱數(shù)字測圖）或機助成圖。一、數(shù)字測圖的產(chǎn)生傳統(tǒng)的地形測量

利用測量儀器對地球表面局部區(qū)域內(nèi)的各種地物、地貌進行測定，并按一定比例尺繪制在圖紙上。缺點：精度低：工序多：勞動強度大：管理、更新困難：一、數(shù)字測圖的產(chǎn)生數(shù)字測圖：利用全站儀或其他測量儀器對地球表面的各種地物、地貌進行野外數(shù)字化測圖，或利用紙質(zhì)地圖數(shù)字化、遙感像片數(shù)字化等技術，將采集來的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C，進行編輯處理生成數(shù)字地形圖。優(yōu)點：高自動化、全數(shù)字化、高精度一、數(shù)字測圖的產(chǎn)生傳統(tǒng)測量數(shù)字測圖信息載體圖紙存儲介質(zhì)表現(xiàn)形式線條，符號，文字數(shù)據(jù)管理維護易損壞和變形易保管和維護應用比例尺、內(nèi)容固定靈活變換傳統(tǒng)測量與數(shù)字測圖的主要區(qū)別：

二、數(shù)字測圖內(nèi)容1、數(shù)據(jù)采集：野外數(shù)字化測圖（水準儀、經(jīng)緯儀、平板儀、全戰(zhàn)儀等）、紙質(zhì)地圖數(shù)字化、遙感像片數(shù)字化。2、數(shù)據(jù)處理：利用成圖軟件對數(shù)據(jù)進行編輯和處理。3、機助成圖：數(shù)字地圖的生成和輸出三、數(shù)字測圖的發(fā)展經(jīng)歷“兩模式”，“三階段”1、數(shù)字測記模式（野外測記，室內(nèi)成圖）

第一階段：全站儀測量，電子手簿記錄，同時配畫草圖。室內(nèi)將測量數(shù)據(jù)直接由電子手簿傳輸?shù)接嬎銠C，再由人工按草圖編輯圖形文件并輸入計算機，自動成圖，人機交互編輯，最終成數(shù)字圖，由繪圖儀繪制地形圖。

測記模式電子平板模式三、數(shù)字測圖的發(fā)展

第二階段：測記模式不變，成圖軟件實質(zhì)性進展。開發(fā)智能化的外業(yè)采集軟件，使外業(yè)人員鍵入的數(shù)據(jù)減少。數(shù)據(jù)被傳到計算機后，計算機自動檢索編輯圖形文件，無需人工編輯圖形文件。2、電子平板測圖模式：

內(nèi)外業(yè)一體化，所顯即所測，實時成圖。四、數(shù)字測圖的方法地面數(shù)字測圖（&11）

地圖數(shù)字化（&11.7）數(shù)字攝影測量1.3本課程的目的和要求掌握測量基本知識和基本理論

熟練常規(guī)測量儀器的操作技能掌握全站儀數(shù)字測圖的全過程掌握處理測量數(shù)據(jù)的基本理論和方法在實踐中正確使用地形圖和測繪資料

自動安平水準儀電子經(jīng)緯儀本章小結測繪學定義測量學定義與內(nèi)容測繪學學科分支測繪學的地位和作用數(shù)字測圖的產(chǎn)生數(shù)字測圖的內(nèi)容數(shù)字測圖的發(fā)展課程學習的目的要求補充：測繪技術和儀器工具的變革17世紀之前，人們使用簡單的工具，例如中國的繩尺、步弓、矩尺等。這些測量工具都是機械式的，而且以用于量測距離為主。1617年，荷蘭的斯涅耳(W．Snell)為了進行弧度測量而首創(chuàng)三角測量法，以代替在地面上直接測量弧長，從此測繪工作不僅量測距離，而且開始了角度測量。測繪技術和儀器工具的變革約于1640年，英國的加斯科因(W.Gascoigne)在兩片透鏡之間設置十字絲，使望遠鏡能用于精確瞄準，用以改進測量儀器，這可算光學測繪儀器的開端。約于1730年，英國的西森(Sisson)制成測角用的第一架經(jīng)緯儀，大大促進了三角測量的發(fā)展，使它成為建立各種等級測量控制網(wǎng)的主要方法。同期，歐洲又陸續(xù)出現(xiàn)小平板儀、大平板儀以及水準儀，地形測量和地圖制圖也相應得到了發(fā)展。從16世紀中葉起，歐美二洲間的航海問題變得特別重要。為了保證航行安全和可靠，許多國家相繼研究在海上測定經(jīng)緯度的方法，以定船艦位置。經(jīng)緯度的測定,尤其是經(jīng)度測定方法，直到18世紀發(fā)明時鐘之后才得到圓滿解決。從此開始了大地天文學的系統(tǒng)研究。測繪技術和儀器工具的變革測繪技術和儀器工具的變革19世紀初，隨著測量方法和儀器的不斷改進，測量數(shù)據(jù)的精度也不斷提高，精確的測量計算就成為研究的中心問題。此時數(shù)學的進展開始對測繪學產(chǎn)生重大影響。1806年和1809年法國的勒讓德(A.M.Legendre)和德國的高斯分別發(fā)表了最小二乘準則，這為測量平差計算奠定了科學基礎。19世紀50年代初，法國洛斯達(A.Lausse-dat)首創(chuàng)攝影測量方法。隨后，相繼出現(xiàn)立體坐標量測儀，地面立體測圖儀等。到20世紀初，則形成比較完備的地面立體攝影測量法。測繪技術和儀器工具的變革由于航空技術的發(fā)展，1915年出現(xiàn)了自動連續(xù)航空攝影機，因而可以將航攝像片在立體測圖儀器上加工成地形圖。從此，在地面立體攝影測量的基礎上，發(fā)展了航空攝影測量方法。在這一時期里，先后出現(xiàn)了擺儀和重力儀，使重力測量工作既簡便又省時，不僅在陸地上，而且能在海洋上進行，這就為研究地球形狀和地球重力場提供了大量實測重力數(shù)據(jù)。測繪技術和儀器工具的變革從20世紀50年代起，測繪技術又朝電子化和自動化方向發(fā)展。首先是測距儀器的變革。1948年起陸續(xù)發(fā)展起來的各種電磁波測距儀，可用來直接精密測量遠達幾十公里的距離。與此同時，電子計算機出現(xiàn)了，并很快應用到測繪學中。例如具有電子設備和用電子計算機控制的攝影測量儀器的出現(xiàn)，促進了解析測圖技術的發(fā)展，繼而在60年代，又出現(xiàn)了計算機控制的自動繪圖機，可用以實現(xiàn)地圖制圖的自動化。測繪技術和儀器工具的變革自從1957年第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功后，測繪