1、数字测图原理及方法数字测图原理及方法（上册）（上册）全册配套完整课件全册配套完整课件Digital Topography数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学第一章第一章 绪绪 论论1.1 测量学测量学发展历史发展历史1.2 测量学测量学定义及研究内容定义及研究内容1.3 测绘学的应用范围测绘学的应用范围及实例及实例1.4 教学目的和要求教学目的和要求数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学n 测量学的产生测量学的产生 n生产、生活的需要以及建筑、农田、水利建设等生产、生活的需要以及建筑、农田、水利建设等
2、 公元前二十七世纪公元前二十七世纪 埃及大金字塔埃及大金字塔 二千多年前二千多年前 夏商时代夏商时代 夏禹治水夏禹治水 秦代秦代 李冰父子李冰父子 都江堰水利枢纽工程都江堰水利枢纽工程 n军事、交通运输的需要军事、交通运输的需要 万里长城万里长城 指南针指南针 1.1 测量学测量学发展历史发展历史数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学 测量学是一门很古老的科学，至少有四千多年的历史。测量学是一门很古老的科学，至少有四千多年的历史。 古埃及的尼罗河泛滥后，消灭了土地界限，洪水过后古埃及的尼罗河泛滥后，消灭了土地界限，洪水过后需要重新划定地界，这样就需要需要重新划定地界，这样就需
3、要测量学与几何学测量学与几何学的理论与的理论与技能。技能。 古代的一些重要水利工程和市政建设，都离不开测量古代的一些重要水利工程和市政建设，都离不开测量科学，例如公元前六世纪的尼罗河科学，例如公元前六世纪的尼罗河红海运河、底格里红海运河、底格里斯河与幼发拉底河之间的霍巴运河、伊拉克巴比他的斯河与幼发拉底河之间的霍巴运河、伊拉克巴比他的“空空中花园中花园”等。等。 据资料记载，公元前据资料记载，公元前200年希腊人埃拉托斯芬第一个测年希腊人埃拉托斯芬第一个测定了地球的形状与大小。定了地球的形状与大小。1.1 测量学测量学发展历史发展历史数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学 早
4、在春秋战国时期，已经制成了利用磁石的指南仪器早在春秋战国时期，已经制成了利用磁石的指南仪器“司南司南”，它是沿用几千年的，它是沿用几千年的指南针与罗盘指南针与罗盘的雏型。的雏型。 大约是公元前大约是公元前22002200年，夏禹治水时，使用了年，夏禹治水时，使用了“左准绳，左准绳，右规矩右规矩”的测量工具和方法。的测量工具和方法。 长沙马王堆长沙马王堆3 3号汉墓出土了西汉时期的号汉墓出土了西汉时期的地形图地形图和和驻军图驻军图。 俄国时代的俄国时代的甘石星表甘石星表、东汉张衡研制的天球仪与、东汉张衡研制的天球仪与侯风地动仪、魏晋时期刘徽的侯风地动仪、魏晋时期刘徽的海岛算经海岛算经、西晋裴秀的
5、、西晋裴秀的制图六体制图六体、唐李吉甫的、唐李吉甫的元和群县图志元和群县图志等等一系列等等一系列成就都在我国测绘史上增添了光辉的篇章。成就都在我国测绘史上增添了光辉的篇章。1.1 测量学测量学发展历史发展历史数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学 唐代增一行（张遂）主持了大规模的天文测量，其中包唐代增一行（张遂）主持了大规模的天文测量，其中包括公元括公元724724年进行的从河南滑县到上蔡长达年进行的从河南滑县到上蔡长达300km300km的子午线弧的子午线弧长测量，并用日圭测定纬度，这是世界上最早的子午线弧长长测量，并用日圭测定纬度，这是世界上最早的子午线弧长测量。测量。
6、宋代沈括在他的著名著作宋代沈括在他的著名著作梦溪笔谈梦溪笔谈中提出了磁偏中提出了磁偏角现象，这比哥伦布的发现要早角现象，这比哥伦布的发现要早400400年。年。 1.1 测量学测量学发展历史发展历史数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学 世界测绘科学的发展与成熟始于世界测绘科学的发展与成熟始于1717世纪世纪。16171617年开始应年开始应用三角测量；用三角测量；16681668年出现了放大倍数为年出现了放大倍数为4040倍的望远镜，并普倍的望远镜，并普遍应用于各种测量仪器上。遍应用于各种测量仪器上。 法国人皮卡尔等从法国人皮卡尔等从16691669年起进行子午线弧长测量年
7、起进行子午线弧长测量，直到，直到1792179217981798年米申和德伦贝尔进行了历史性的工作，把通过年米申和德伦贝尔进行了历史性的工作，把通过巴黎的子午圈的长度的四千万分之一作为巴黎的子午圈的长度的四千万分之一作为lm。 德国数学家高斯在德国数学家高斯在1794年提出最小二乘法理论年提出最小二乘法理论，奠定测量，奠定测量平差的基础。高斯又于平差的基础。高斯又于18161820年推导了横圆柱正形投影的年推导了横圆柱正形投影的计算公式，克吕格在计算公式，克吕格在1912年加以研究改进，用于测量实际。年加以研究改进，用于测量实际。 1.1 测量学测量学发展历史发展历史数字地形测量学数字地形测量
8、学数字数字地形测量学地形测量学 在我国清代初期开展了全国性测图工作，在我国清代初期开展了全国性测图工作，1708170817181718年完成了年完成了皇舆全皇舆全图图。法国在。法国在1730173017801780年进行全国性地形测量。俄国在年进行全国性地形测量。俄国在17451745年绘成了欧洲年绘成了欧洲部分地图部分地图1313幅和亚洲部分地图幅和亚洲部分地图6 6幅。幅。 20世纪世纪50年代前后开始，不少新的科学技术迅速发展。如电子学、信息年代前后开始，不少新的科学技术迅速发展。如电子学、信息论、相干光理论、电子计算机、空间科学技术等，它们又推动了测绘科学的论、相干光理论、电子计算机
9、、空间科学技术等，它们又推动了测绘科学的发展。发展。1947年研究利用光波进行测距，到年研究利用光波进行测距，到60年代中利用氦氖激光器作为光源的电年代中利用氦氖激光器作为光源的电磁波测距仪就问世了，这是量距工作的一大变革。磁波测距仪就问世了，这是量距工作的一大变革。在在80年代电磁波测距仪在白天或黑夜的最大测程就能达到年代电磁波测距仪在白天或黑夜的最大测程就能达到60公里，而且精度公里，而且精度可达可达（5mm+1ppm）。短测程的测距仪，测程为）。短测程的测距仪，测程为 12km，误差仅及厘，误差仅及厘米。米。1.1 测量学测量学发展历史发展历史数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量
10、学地形测量学 2020世纪世纪4040年代自动安平水准仪年代自动安平水准仪的问世，标志着水准的问世，标志着水准测量自动化的开端。测量自动化的开端。19901990年已研制出数字水准仪年已研制出数字水准仪，可以，可以作到读数记录全自动化。作到读数记录全自动化。19681968年生产了电子经纬仪年生产了电子经纬仪，它，它采用光栅、光学编码来代替刻度分划线，以电信号方式采用光栅、光学编码来代替刻度分划线，以电信号方式获得测量数据，并可自动记录在存贮载体上。获得测量数据，并可自动记录在存贮载体上。 陀螺经纬仪与激光经纬仪陀螺经纬仪与激光经纬仪亦已应用于工程测量的定亦已应用于工程测量的定向工作。向工作。
11、1.1 测量学测量学发展历史发展历史数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学 19571957年第一颗人造地球卫星上天，年第一颗人造地球卫星上天，19661966年开始进行人年开始进行人卫大地测量，能以可全天候观测，速度快，精度高，对洲卫大地测量，能以可全天候观测，速度快，精度高，对洲际之间、岛屿和岛屿之间及岛屿和大陆之间的联测能既快际之间、岛屿和岛屿之间及岛屿和大陆之间的联测能既快速又正确。速又正确。 2020世纪世纪7070年代，通过人造卫星拍摄地球的照片，使年代，通过人造卫星拍摄地球的照片，使航航天技术天技术有了广泛发展和应用。有了广泛发展和应用。 20世纪世纪8080年
12、代开始发射的全球定位系统卫星年代开始发射的全球定位系统卫星，在，在9090年年代全部完成发射任务。代全部完成发射任务。1.1 测量学测量学发展历史发展历史数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学 数字化自动成图系统数字化自动成图系统，其中包括，其中包括航测数字化成图航测数字化成图与与全站全站仪数字化成仪数字化成图，它与传统的方法相比，具有成图周期短、劳图，它与传统的方法相比，具有成图周期短、劳动强度小、图纸精度高等等无可比拟的优点；动强度小、图纸精度高等等无可比拟的优点； “3s3s”技术技术的崛起，其中包括的崛起，其中包括地理信息系统、全球定位系地理信息系统、全球定位系统和遥
13、感统和遥感，使测绘科学走向更高层次的电子化与自动化；，使测绘科学走向更高层次的电子化与自动化； 我国测绘事业自我国测绘事业自19491949年新中国成立后进入了迅速发展的时年新中国成立后进入了迅速发展的时期。期。19561956年建立了国家测绘总局年建立了国家测绘总局，建立了全国统一的坐标系，建立了全国统一的坐标系统和高程系统，建立了全国范围的大地控制网，测绘了全国统和高程系统，建立了全国范围的大地控制网，测绘了全国基本图和大量不同比例尺地形图基本图和大量不同比例尺地形图。 2011年5月23日 国家测绘地理信息局国家测绘地理信息局 1.1 测量学测量学发展历史发展历史数字地形测量学数字地形测
14、量学数字数字地形测量学地形测量学1 1、传统测绘方法传统测绘方法（钢卷尺）（钢卷尺）2 2、光学测绘方法（经纬仪）、光学测绘方法（经纬仪）3 3、光、电测绘方法（全站仪）、光、电测绘方法（全站仪）4 4、光、机、电测绘方法（测量机器人）、光、机、电测绘方法（测量机器人）5 5、光、机、电、传感器光、机、电、传感器（三维激光扫描仪）（三维激光扫描仪）1.1 测量学测量学发展历史发展历史数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学TPSGPS水准仪水准仪航空相机航空相机DISTO矢量望远镜矢量望远镜激光跟踪激光跟踪GIS 软件软件CYRAX1.1 测量学测量学发展历史发展历史数字地形测
15、量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学1.2 测量学测量学定义及研究内容定义及研究内容数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学 测绘学是测绘学是研究测定和推算地面的几何位置、地球形状研究测定和推算地面的几何位置、地球形状及地球重力场，据此测量地球表面自然形态和人工设施的及地球重力场，据此测量地球表面自然形态和人工设施的几何分布，并结合某些社会信息和自然信息的地球分布，几何分布，并结合某些社会信息和自然信息的地球分布，编制全球和局部地区各种比例尺的地图和专题地图的理论编制全球和局部地区各种比例尺的地图和专题地图的理论和技术的学科和技术的学科。是地球科学的重要组成部分。是地
16、球科学的重要组成部分。 地球上一点（三维坐标系）地球上一点（三维坐标系）XYZ*平面上平面上 （x，y）*高程（海拔高）高程（海拔高） H1.2 测量学测量学定义及研究内容定义及研究内容数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学*测量学测量学是是研究地球的形状和大小研究地球的形状和大小以及确定地面点位的科学，是研以及确定地面点位的科学，是研究对地球整体及其表面和外层空究对地球整体及其表面和外层空间中的各种自然和人造物体上与间中的各种自然和人造物体上与地理空间分布有关的信息进行采地理空间分布有关的信息进行采集处理、管理、更新和利用的科集处理、管理、更新和利用的科学和技术。学和技术。
17、 1.2 测量学测量学定义及研究内容定义及研究内容数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学*测量学的主要内容包括测定测量学的主要内容包括测定和测设两部分。和测设两部分。* 测定测定(测绘测绘)从地从地球上获取数据，并进行处理，球上获取数据，并进行处理，表示成图表，测定是指用测表示成图表，测定是指用测量仪器和工具，通过测量和量仪器和工具，通过测量和计算，得到一系列测量数据，计算，得到一系列测量数据，或地球表面的地貌、地物缩或地球表面的地貌、地物缩绘成地形图，供经济建设、绘成地形图，供经济建设、规划设计、科学研究和国防规划设计、科学研究和国防建设使用。建设使用。1.2 测量学测量学
18、定义及研究内容定义及研究内容数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学1.2 测量学测量学定义及研究内容定义及研究内容数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学 测设（放样测设（放样）把图上设计好的建筑物和构筑物的把图上设计好的建筑物和构筑物的位置标定到实地上去。位置标定到实地上去。1.2 测量学测量学定义及研究内容定义及研究内容数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学 随着国民经济的发展和科学技术的进步，测量学在生产中的作用越随着国民经济的发展和科学技术的进步，测量学在生产中的作用越来越大，所
19、涉及的内容也越来越丰富，并派生出许多分支学科：来越大，所涉及的内容也越来越丰富，并派生出许多分支学科：1 1、大地测量学大地测量学(Geodesy ) 研究和确定地球形状、大小、重力场、整体与局部运动和地表面点的几何位置以及它们研究和确定地球形状、大小、重力场、整体与局部运动和地表面点的几何位置以及它们的变化的理论和技术的学科。的变化的理论和技术的学科。 其基本任务是建立国家大地控制网，测定地球的形状、大小和重力场，为地形测图和各其基本任务是建立国家大地控制网，测定地球的形状、大小和重力场，为地形测图和各种工程测量提供基础起算数据；为空间科学、军事科学及研究地壳变形、地震预报等提供重种工程测量
20、提供基础起算数据；为空间科学、军事科学及研究地壳变形、地震预报等提供重要资料。按照测量手段的不同，大地测量学又分为常规大地测量学、卫星大地测量学及物理要资料。按照测量手段的不同，大地测量学又分为常规大地测量学、卫星大地测量学及物理大地测量学等。大地测量学等。 研究地球表面上较大区域、甚至地球的形状、大小以及大范围控制测量问题。必须考虑研究地球表面上较大区域、甚至地球的形状、大小以及大范围控制测量问题。必须考虑地球曲率的影响。地球曲率的影响。1.2 测量学测量学定义及研究内容定义及研究内容数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学2 2、地形测量学、地形测量学研究地球表面上较小区域
21、的地表形态。是研究将地球表面的起伏状态和其它信研究地球表面上较小区域的地表形态。是研究将地球表面的起伏状态和其它信息测绘成图的理论、技术和方法的学科。息测绘成图的理论、技术和方法的学科。研究测绘小范围地形图，把地球表面看作平面而不考虑地球曲率影响。研究测绘小范围地形图，把地球表面看作平面而不考虑地球曲率影响。研究内容：图根控制网的建立和地形图的测绘研究内容：图根控制网的建立和地形图的测绘表示形式：数字、文字、图表示形式：数字、文字、图1.2 测量学测量学定义及研究内容定义及研究内容数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学3、摄影测量学、摄影测量学(Photogrammetry)
22、 摄影测量学是研究摄影影像与被摄物体之间的内在几摄影测量学是研究摄影影像与被摄物体之间的内在几何和物理关系，进行分析、处理和解译，以确定被摄物体何和物理关系，进行分析、处理和解译，以确定被摄物体的形状、大小和空间位置，并判定其性质的一门学科。的形状、大小和空间位置，并判定其性质的一门学科。 利用摄影像片来测定物体的形状、大小和空间位置。可利用摄影像片来测定物体的形状、大小和空间位置。可分为航空摄影测量学、地面摄影测量学、水下摄影测量学分为航空摄影测量学、地面摄影测量学、水下摄影测量学、航天摄影测量学等分支学科。、航天摄影测量学等分支学科。1.2 测量学测量学定义及研究内容定义及研究内容利用安装
23、在航摄飞机利用安装在航摄飞机上的航摄仪从空上的航摄仪从空中一定角度对地中一定角度对地面进行摄影面进行摄影数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学4 4、海洋测绘学、海洋测绘学 海洋测绘学是以海洋水体和海底为对象海洋测绘学是以海洋水体和海底为对象, , 研究海洋定位、测定海洋大地水准研究海洋定位、测定海洋大地水准面和平均海面、海底和海面地形、海洋重力、海洋磁力、海洋环境等自然和社会面和平均海面、海底和海面地形、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。信息的地理分布，及编制各种海图的理论和技术的学科。 以海洋和陆地水域为对以海洋和陆
24、地水域为对象进行的测量工作。象进行的测量工作。海洋测绘海洋测绘包括海洋测量、各种海图的编绘及海洋信息的综合管理和利用。包括海洋测量、各种海图的编绘及海洋信息的综合管理和利用。 海洋测量海洋测量包括：海洋大地测量包括：海洋大地测量 、水深测量、海洋定位、海底地形地貌测量、水深测量、海洋定位、海底地形地貌测量、 海海洋工程测量、海洋重力测量、海洋磁力测量、海洋水文测量洋工程测量、海洋重力测量、海洋磁力测量、海洋水文测量 海图绘制海图绘制包括：各种海图、海图集、海洋资料的编制和出版；包括：各种海图、海图集、海洋资料的编制和出版； 海洋信息管理包括：海洋地理信息的管理、分析、处理、应用以至数字海洋。海
25、洋信息管理包括：海洋地理信息的管理、分析、处理、应用以至数字海洋。 1.2 测量学测量学定义及研究内容定义及研究内容数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学5、矿山测量学、矿山测量学 研究如何保护矿产资源的合理开发、安全生产和矿区环境治理。研究如何保护矿产资源的合理开发、安全生产和矿区环境治理。矿山矿山: 包括包括煤矿、金属矿、非金属矿、建材矿和化学矿煤矿、金属矿、非金属矿、建材矿和化学矿等等。等等。 工作：建立矿区地面控制网、矿区地形图的测绘、矿山施工测量、地工作：建立矿区地面控制网、矿区地形图的测绘、矿山施工测量、地表移动沉降观测和表移动沉降观测和矿体矿体几何图绘制等。其中
26、，矿山施工测量是矿山建几何图绘制等。其中，矿山施工测量是矿山建设和开采过程中为各种工程的施工所进行的测量工作，即设和开采过程中为各种工程的施工所进行的测量工作，即地面上的土地面上的土建工程测量、井下控制测量和施工测量、竖井定向测量和竖井导入高建工程测量、井下控制测量和施工测量、竖井定向测量和竖井导入高程测量、竖井贯通测量。程测量、竖井贯通测量。在施工建造过程中和运营管理阶段，还需定在施工建造过程中和运营管理阶段，还需定期进行岩层与地表移动沉降观测、巷道及井身各部位及其相关建筑物期进行岩层与地表移动沉降观测、巷道及井身各部位及其相关建筑物及辅助建筑物的沉降观测和位移观测，以及为矿区的复耕进行测量
27、服及辅助建筑物的沉降观测和位移观测，以及为矿区的复耕进行测量服务等。务等。 1.2 测量学测量学定义及研究内容定义及研究内容数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学6、工程测量学、工程测量学 工程测量学是研究各项工程在规划设计、施工建设和运工程测量学是研究各项工程在规划设计、施工建设和运营管理阶段所进行的各种测量工作的学科。营管理阶段所进行的各种测量工作的学科。 各项工程包括：工业建设、铁路、公路、桥梁、隧道、水各项工程包括：工业建设、铁路、公路、桥梁、隧道、水利工程、地下工程、管线（输电线、输油管）工程、矿山和利工程、地下工程、管线（输电线、输油管）工程、矿山和城市建设等。一
28、般的工程建设分为规划设计、施工建设和运城市建设等。一般的工程建设分为规划设计、施工建设和运营管理三个阶段。工程测量学是研究这三阶段所进行的各种营管理三个阶段。工程测量学是研究这三阶段所进行的各种测量工作。测量工作。 为满足工程建设的需要，结合各种工程建设的特点而进行为满足工程建设的需要，结合各种工程建设的特点而进行测量工作。测量工作。 1.2 测量学测量学定义及研究内容定义及研究内容数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学6、工程测量学、工程测量学 工程测量学主要研究在工程、工业和城市建设以及资源工程测量学主要研究在工程、工业和城市建设以及资源开发各个阶段所进行的地形和有关信息
29、的采集和处理，施工开发各个阶段所进行的地形和有关信息的采集和处理，施工放样、设备安装、变形监测分析和预报等的理论、方法和技放样、设备安装、变形监测分析和预报等的理论、方法和技术，以及研究对测量和工程有关的信息进行管理和使用的学术，以及研究对测量和工程有关的信息进行管理和使用的学科，它是测绘学在国民经济和国防建设中的直接应用。科，它是测绘学在国民经济和国防建设中的直接应用。 工程测量学是研究地球空间（包括地面、地下、水下、工程测量学是研究地球空间（包括地面、地下、水下、空中）中具体几何实体的测量描绘和抽象几何实体的测设实空中）中具体几何实体的测量描绘和抽象几何实体的测设实现的理论、方法和技术的一
30、门应用性学科。它主要以现的理论、方法和技术的一门应用性学科。它主要以建筑工建筑工程程、机器和设备为研究服务对象。、机器和设备为研究服务对象。 1.2 测量学测量学定义及研究内容定义及研究内容数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学 7、地图制图学地图制图学(Cartography)是研究模拟和数字地图的基础理论、设计、编是研究模拟和数字地图的基础理论、设计、编绘、复制的技术、方法以及应用的学科。绘、复制的技术、方法以及应用的学科。 基本任务是利用各种测量成果编制各类地图，基本任务是利用各种测量成果编制各类地图，其内容一般包括地图投影、地图编制、地图整饰和其内容一般包括地图投影、
31、地图编制、地图整饰和地图制印等分支。地图制印等分支。 1.2 测量学测量学定义及研究内容定义及研究内容数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学 8 8 测量仪器学测量仪器学 研究测量仪器的制造、改进和创新的学科。研究测量仪器的制造、改进和创新的学科。1.2 测量学测量学定义及研究内容定义及研究内容数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学1.3 测绘学的应用范围测绘学的应用范围及实例及实例数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学 1 1、在国民经济建设和社会发展规划中，测绘信息是最重要的基础信息之一；、在国民经济建设和社会发展规划中，测绘信息是最重
32、要的基础信息之一； 测量学的起源和测量学的起源和土地界线的划定土地界线的划定紧密联系着。紧密联系着。非洲尼罗河每年泛滥会把土地的界线冲刷掉，为了每年恢复土地的界线很早就采用了非洲尼罗河每年泛滥会把土地的界线冲刷掉，为了每年恢复土地的界线很早就采用了测量技术。测量技术。 地籍测量。用以测定地块的边界和坐落，求算地块的面积，在农业为主的社会里地籍测量。用以测定地块的边界和坐落，求算地块的面积，在农业为主的社会里，国家为了征税而开展地籍测量，同时记录业主姓名和土地用途等。，国家为了征税而开展地籍测量，同时记录业主姓名和土地用途等。 在我国在我国,地籍测量是国家管理土地的基础地籍测量的成果不仅用于地籍
33、测量是国家管理土地的基础地籍测量的成果不仅用于征税征税，还用于还用于管管理土地的权属理土地的权属以保障用地的秩序，为了提高土地利用的效益、合理和节约利用十分珍以保障用地的秩序，为了提高土地利用的效益、合理和节约利用十分珍贵和有限的土地。贵和有限的土地。 测量学还服务于国家领土的管理。测量学还服务于国家领土的管理。 1.3 测绘学的应用范围测绘学的应用范围及实例及实例u 测绘科学的应用范围测绘科学的应用范围数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学测量学在工程建设中的作用测量学在工程建设中的作用 勘测设计阶段：为选线测制带状地形图。勘测设计阶段：为选线测制带状地形图。 施工阶段：把
34、线路和各种建筑物正确地测设到地面上。施工阶段：把线路和各种建筑物正确地测设到地面上。 竣工测量：对建筑物进行竣工测量。竣工测量：对建筑物进行竣工测量。 运营阶段：为改建、扩大建而进行的各种测量。运营阶段：为改建、扩大建而进行的各种测量。 变形观测：为安全运营，防止灾害进行变形测量。变形观测：为安全运营，防止灾害进行变形测量。 现代的测量学作为一门能采集和表示各种地物和地貌的形状现代的测量学作为一门能采集和表示各种地物和地貌的形状、大小、位置等几何信息，以及能把设计的建筑物、设备等、大小、位置等几何信息，以及能把设计的建筑物、设备等按设计的形状、大小和位置准确地在实地标定出来的技术，按设计的形状
35、、大小和位置准确地在实地标定出来的技术，在各种工程建设中的应用愈来愈广泛。在各种工程建设中的应用愈来愈广泛。1.3 测绘学的应用范围测绘学的应用范围及实例及实例u 测绘科学的应用范围测绘科学的应用范围数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学2、在国防建设中，军事测绘和军用地图是现代化、大规模诸、在国防建设中，军事测绘和军用地图是现代化、大规模诸兵种协同作战必不可少的重要保障；兵种协同作战必不可少的重要保障；“天时，地利，人和天时，地利，人和”是打胜仗的三大要素。是打胜仗的三大要素。要有地利就要了解和利用地利。要有地利就要了解和利用地利。地图上详细表示着山脉、河流、道路、居民点等
36、地形和地物，具有确定位地图上详细表示着山脉、河流、道路、居民点等地形和地物，具有确定位置、辨识方向的作用。置、辨识方向的作用。地图一直在军事活动中起着重要的作用，这对于行军、布防以及了解敌情地图一直在军事活动中起着重要的作用，这对于行军、布防以及了解敌情等军事活动都是十分重要的。传统上各国测绘部门隶属于军事部门。至今等军事活动都是十分重要的。传统上各国测绘部门隶属于军事部门。至今相当多国家的测绘部门仍然隶属于军事部门。相当多国家的测绘部门仍然隶属于军事部门。随着测绘技术在各方面的应用愈来愈广泛，测绘科技国际间的交流日益频随着测绘技术在各方面的应用愈来愈广泛，测绘科技国际间的交流日益频繁，不少国
37、家终于建立了民用的测绘机构繁，不少国家终于建立了民用的测绘机构 1.3 测绘学的应用范围测绘学的应用范围及实例及实例数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学 3、在科学研究方面，诸如航天技术、地壳形变、地震预报、在科学研究方面，诸如航天技术、地壳形变、地震预报、气象预报、滑坡监测、灾害预测和防治、环境保护、资源调查以气象预报、滑坡监测、灾害预测和防治、环境保护、资源调查以及其他科学研究中，都要应用测绘科学技术，需要测绘工作的配及其他科学研究中，都要应用测绘科学技术，需要测绘工作的配合合 。1.3 测绘学的应用范围测绘学的应用范围及实例及实例u 测绘科学的应用范围测绘科学的应用范
38、围数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学GPS在大坝外观及滑坡监测中的应用在大坝外观及滑坡监测中的应用u应用实例应用实例1.3 测绘学的应用范围测绘学的应用范围及实例及实例数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学三峡库区滑坡监测三峡库区滑坡监测数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学TCA2003测量塔柱动态变形数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学GIS系统数据采集系统数据采集数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学大坝监测大坝监测数字地形测量学数字地形
39、测量学数字数字地形测量学地形测量学桥梁监测桥梁监测数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学道路施工及露天煤矿挖掘监测道路施工及露天煤矿挖掘监测数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学2000悉尼奥运会悉尼奥运会体育竞赛测量体育竞赛测量数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学水准测量水准测量数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学高精度工业测量高精度工业测量数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学DISTO手持激光测距仪手持激光测距仪面向大众用户面向大众用户数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学隧道
40、开挖中的地质超前预报及断面测量隧道开挖中的地质超前预报及断面测量数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学遥感图像处理遥感图像处理数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学GIS建库建库数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学三维景观数据的快速测量三维景观数据的快速测量数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学特种测量及军事应用特种测量及军事应用数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学1.4 教学的目的和要求教学的目的和要求 数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学u教学目的教学目的 本课程是测绘工程专业
41、的一门核心课程，其性质为专本课程是测绘工程专业的一门核心课程，其性质为专业基础课。通过本课程的学习，使学生了解并掌握测量业基础课。通过本课程的学习，使学生了解并掌握测量基本基本概念（原理）、基本方法和基本计算概念（原理）、基本方法和基本计算，在此基础上掌握大比，在此基础上掌握大比例尺数字测图的原理与方法。例尺数字测图的原理与方法。u 教学要求教学要求 熟悉水准仪、测距仪和全站仪等仪器的操作，掌握测熟悉水准仪、测距仪和全站仪等仪器的操作，掌握测量的基本知识和基础理论；测量基本方法和手段，培养学生量的基本知识和基础理论；测量基本方法和手段，培养学生使用基本的测绘仪器的能力，应用地形图的能力，重点掌
42、握使用基本的测绘仪器的能力，应用地形图的能力，重点掌握数字测图基本原理和方法。数字测图基本原理和方法。数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学数字测图原理及方法数字测图原理及方法Digital Topography数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学第二章第二章 测量的基本知识测量的基本知识2.1 地球的形状和大小地球的形状和大小2.2 用水平面代替水准面的限度用水平面代替水准面的限度2.3 测量坐标系与高斯投影测量坐标系与高斯投影2.4 高程系统高程系统2.5 直线的定向直线的定向数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学数字地形测量学数字地
43、形测量学数字数字地形测量学地形测量学 地面点的标定：在地面上固定控制点位置的工作。地面点的标定：在地面上固定控制点位置的工作。XYSABABABABABSYYSXXsincos),(AAYXA),(BBYXB数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学 确定一条直线与基本方向的关系称为直线定向。确定一条直线与基本方向的关系称为直线定向。 三北方向线：三北方向线： 1、真北方向线：椭球子午线的切线指北方向、真北方向线：椭球子午线的切线指北方向 2、磁北方向线：磁针静止时，磁针北端所指的方向。、磁北方向线：磁针静止时，磁针北端所指的方向。 3、坐标北方向线：平行于高斯平面直角坐标系、坐
44、标北方向线：平行于高斯平面直角坐标系X坐标轴所指坐标轴所指方向。方向。数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学1 1、真子午线方向、真子午线方向通过地球表面某点的真子午线通过地球表面某点的真子午线的切线方向，称为该点的真子的切线方向，称为该点的真子午线方向。午线方向。真子午线的切线方向真子午线的切线方向P1P2 真子午线方向是用真子午线方向是用天文测量方法或用陀天文测量方法或用陀螺经纬仪测定的。螺经纬仪测定的。 陀螺仪陀螺仪GP1-2AGP1-2A数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学2 2磁子午线方向磁子午线方向 磁子午线方向是磁针在地磁子午线方向是磁针在地
45、球磁场的作用下，磁针自由静球磁场的作用下，磁针自由静止时其轴线所指的方向。止时其轴线所指的方向。AP PP P北极北极 P P 磁北极磁北极 磁子午线方向可用磁子午线方向可用罗盘仪测定。罗盘仪测定。 DQL-1BDQL-1B型森林罗盘仪型森林罗盘仪DQL-1DQL-1型森林罗盘仪型森林罗盘仪数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学罗盘仪的使用罗盘仪的使用: 用罗盘仪测定直线的方位角时，先将罗盘仪安置在直线的起点，对中、用罗盘仪测定直线的方位角时，先将罗盘仪安置在直线的起点，对中、整平。松开磁针固定螺丝放下磁针，再松开水平制动螺旋，转动仪器，用整平。松开磁针固定螺丝放下磁针，再松
46、开水平制动螺旋，转动仪器，用望远镜照准直线的另一端点所立望远镜照准直线的另一端点所立 标志，待磁针静止后，其北端所指的度盘标志，待磁针静止后，其北端所指的度盘读数，即为该直线的磁方位角（或磁象限角）。读数，即为该直线的磁方位角（或磁象限角）。数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学 我国采用高斯平面直角坐标我国采用高斯平面直角坐标系，系，6 6带或带或3 3带都以该带带都以该带的中央子午线为坐标纵轴，因的中央子午线为坐标纵轴，因此取坐标纵轴方向作为标准方此取坐标纵轴方向作为标准方向。向。xyoP1P2高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系3、坐标北方向、坐标北方向数字地形测量学数
47、字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学坐标纵线坐标纵线磁北线磁北线O过过O点的子午线点的子午线 北线偏真子午线以东，北线偏真子午线以东， 则磁偏角为正，反之为负则磁偏角为正，反之为负。坐标纵线偏真子午线以东，则子坐标纵线偏真子午线以东，则子午线收敛角为正，反之为负。午线收敛角为正，反之为负。子午线收敛角子午线收敛角 ：过某点的真：过某点的真子午线方向与坐标纵线方向的夹子午线方向与坐标纵线方向的夹角。角。磁偏角磁偏角 ：磁北线与真子午线的夹角：磁北线与真子午线的夹角子午线经度点所在投影带中央：点经度：PLPLBLLcpcpsin)(数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学 1、
48、方位角方位角由直线定向的基准方向起顺时针转由直线定向的基准方向起顺时针转 至直线的角度。范围：至直线的角度。范围：0360 AB真北真北真方位角真方位角磁北磁北磁方位角磁方位角坐标北坐标北坐标方位角坐标方位角数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学坐标北坐标北磁北磁北A真北真北2、方位角的换算、方位角的换算BAABABABABAAA真磁真数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学 3、正反方位角及换算、正反方位角及换算 AB过过A、B点坐标纵线是相互平行的，点坐标纵线是相互平行的，所以正反坐标方位角关系为：所
49、以正反坐标方位角关系为：BAABXX180BAABAB正反真方位角的关系：正反真方位角的关系：)(180BAABBABBABAAABABAAAA数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学ABCABAACABABACACABCXACAB角的顶点和方位角的起角的顶点和方位角的起点或终点为同一点点或终点为同一点A右边方位角右边方位角左边的方位角左边的方位角数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学ABC11ABAP？求、已知CDiAB1D234561P2P4P3P180212121ABAPPP180232131232ABPPPP180nABCDn的含义：正反方位角转换次数
50、的含义：正反方位角转换次数.n=5数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学ABC？求、已知DCiBA1D234561P2P4P3P7180nnBADCn的含义：正反方位角转换次数的含义：正反方位角转换次数数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学ABC？求、已知BAiCD1D234561P2P4P3P6180)(nnCDBA的符号其中:位于推算路线左边的角度，其符号取正位于推算路线左边的角度，其符号取正位于推算路线右边的角度，其符号取负位于推算路线右边的角度，其符号取负数字地形测量学数字地形测量学数字数字地形测量学地形测量学YXOABABABABarctgXYtg
