測量學(xué)

第1章緒論1/6/20241測量學(xué)課程概述課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)課總學(xué)時數(shù)：54學(xué)時（3學(xué)分）其中：課堂理論教學(xué)30學(xué)時實驗24學(xué)時參考教材：1《現(xiàn)代普通測量學(xué)》

——清華大學(xué)出版社（合工大主編）2、《測量學(xué)》第四版

——中國建工出版社（合工大主編）3、《建筑測量學(xué)》

——中國測繪出版社（楊德麟、高飛）相關(guān)課程：測量教學(xué)實習(xí)（2周，2學(xué)分）1/6/20242《現(xiàn)代普通測量學(xué)》教材內(nèi)容

分為兩大部分第一部分：基本部分（前10章）

（1）第1、2章——測繪學(xué)概述與測量學(xué)基本概念（2）第3、4、5章——測量三項基本工作(H、β、D）（3）第6章——測量誤差基礎(chǔ)（4）第7、8章——控制測量（常規(guī)方法與GPS）（5）第9、10章——地理空間信息基礎(chǔ)（主要內(nèi)容：地形圖基本知識、地形圖測繪與應(yīng)用、GIS概念）第二部分：專業(yè)部分（后3章）（1）第11、12章——測設(shè)基本工作與施工測量（2）第13章——變形觀測1/6/20243第１章緒論

§1.1測繪學(xué)與測量學(xué)一、測量學(xué)與制圖學(xué)統(tǒng)稱為測繪學(xué)

1.測繪學(xué)定義

測繪學(xué)是研究地球整體及其表面和外層空間中的各種自然物體和人造物體的有關(guān)信息，并對這些地理空間信息進(jìn)行采集、處理、管理、更新和利用的一門科學(xué)。

測繪科學(xué)是國家一級學(xué)科,其二級學(xué)科包括:

(１)本科生:測繪工程(２)研究生:大地測量學(xué)與測量工程、攝影測量與遙感、地圖制圖學(xué)與地理信息工程1/6/20244

§1.1測繪學(xué)與測量學(xué)

2.測繪學(xué)研究的具體內(nèi)容（１）測量學(xué)——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(xué)

——研究社會和自然信息的地理分布——繪制全球和局部地區(qū)各種比例尺的地形圖1/6/20245二、測繪學(xué)的分科１．大地測量學(xué)２．?dāng)z影測量與遙感學(xué)３．工程測量學(xué)４．海洋測量學(xué)５．地圖制圖學(xué)６．測繪儀器學(xué)７．普通測量學(xué)——幾何(天文)大地測量學(xué)、物理(重力)大地測量學(xué)、衛(wèi)星(空間)大地測量學(xué)

——地面(近景)攝影測量學(xué)、航空攝影測量學(xué)、航天遙感測量學(xué)——普通工程測量學(xué)（包含土木、建筑、水利、交通、礦山測量等）、精密工程測量學(xué)、特種工程測量學(xué)——海洋水體測量學(xué)、水下地形測量學(xué)、航道測量——地圖學(xué)與GIS、地圖制圖工程——光學(xué)測繪儀器學(xué)、電子測繪儀器學(xué)——局部地區(qū)地形測量與一般工程測量1/6/20246一、測繪學(xué)的發(fā)展簡史(2)世界最早的地圖制圖規(guī)范：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(yuǎn)鏡：1608年，荷蘭，漢斯發(fā)明望遠(yuǎn)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(jìn)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(xué)的數(shù)學(xué)原理》書中根據(jù)萬有引力定律證明了地球是旋轉(zhuǎn)橢球的理論1/6/20249一、測繪學(xué)的發(fā)展簡史(3)

高斯（C.F.Gauss，1777~1855年）

世界近代測量史的杰出代表，現(xiàn)代測繪科學(xué)的奠基人，德國著名的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)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基礎(chǔ)，1809年正式發(fā)表（概率論創(chuàng)始人法國拉格朗日1806年發(fā)表最小二乘原理）1822年，創(chuàng)立高斯投影理論，1912年由德國大地測量學(xué)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(biāo)系，簡稱高斯平面直角坐標(biāo)系1826年，創(chuàng)立三角測量控制網(wǎng)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(zhǔn)面作為高程基準(zhǔn)面打下基礎(chǔ)1/6/202410二、現(xiàn)代測繪學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀(1)望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明，推動了光學(xué)測量儀器（如光學(xué)水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀）的發(fā)展和廣泛使用1859年第一臺地形攝影機在法國制造，洛斯達(dá)開創(chuàng)了地面攝影測量方法1903年飛機的發(fā)明，1915年第一臺自動連續(xù)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(xiàn)實1947年瑞典生產(chǎn)第一臺光電測距儀，世界從此進(jìn)入電子測量時代。隨后相繼出現(xiàn)了微波測距儀、激光測距儀、紅外測距儀等電子經(jīng)緯儀+光電測距儀+計算機=電子全站儀1/6/202411二、現(xiàn)代測繪學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀(2)從游標(biāo)經(jīng)緯儀→光學(xué)經(jīng)緯儀→電子經(jīng)緯儀→電子全站儀→數(shù)字智能型全站儀從光學(xué)水準(zhǔn)儀→自動安平水準(zhǔn)儀→電子水準(zhǔn)儀→數(shù)字水準(zhǔn)儀從地面攝影測量→航空攝影測量→數(shù)字?jǐn)z影測量→衛(wèi)星遙感（RS）圖像處理→三維激光掃描系統(tǒng)從野外白紙測圖→計算機機助制圖→數(shù)字化自動成圖→地理信息系統(tǒng)（GIS）從全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）→“3S”集成技術(shù)1/6/202412電子全站儀與工程測量1/6/202413光學(xué)自動安平水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)測量1/6/202414數(shù)字水準(zhǔn)儀1/6/2024152、德國蔡司Zeiss

DiNi12數(shù)字水準(zhǔn)儀(美國天寶Trimble)1、瑞士徠卡LeicaDNA中文數(shù)字水準(zhǔn)儀數(shù)字水準(zhǔn)儀1/6/202416航空攝影測量1/6/202417衛(wèi)星遙感圖像處理1/6/202418三維激光掃描系統(tǒng)1/6/202419地理信息系統(tǒng)GIS建庫1/6/202420GPS用于大地測量1/6/202421GPS用于軍事

飛行高度9,840英尺/3,000米1/6/202422GISDTM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1/6/202423三、我國現(xiàn)代測繪事業(yè)的發(fā)展建立和統(tǒng)一了全國坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)建立了全國的大地控制網(wǎng)、國家水準(zhǔn)網(wǎng)、基本重力網(wǎng)、完成了大地網(wǎng)和水準(zhǔn)網(wǎng)的整體平差；完成了國家基本圖的測繪工作進(jìn)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(jìn)行了如長江大橋、葛洲壩和三峽水電樞紐、寶山鋼鐵廠、正負(fù)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(chǎn)各類測繪儀器如水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、測距儀、全站儀、GPS接收機等已完成全國GPS大地控制網(wǎng)和GIS基礎(chǔ)框架1/6/202424四、地球空間信息學(xué)（Geomatics)

與現(xiàn)代測繪學(xué)的任務(wù)Geomatics最早于1975年由法國人提出，是一門新興的交叉科學(xué)，我國翻譯為:地球空間信息學(xué)。

定義：對所研究的物體，包括地球的整體及其表面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(tǒng)，對這些實體進(jìn)行信息的采集、量測、存儲、管理、更新、分析、顯示、分發(fā)(傳輸)和利用的一門科學(xué)和技術(shù)1/6/202425四、地球空間信息學(xué)（Geomatics)

與現(xiàn)代測繪學(xué)的任務(wù)現(xiàn)代測繪學(xué)的任務(wù)：是研究人類對賴以生存的地球環(huán)境信息的采集、量測、描述和利用的科學(xué)。

內(nèi)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(tài)、人為設(shè)施以及與其屬性有關(guān)的信息；制成各種地形圖、專題圖和建立地理信息系統(tǒng)，為研究地球上的自然和有關(guān)的社會現(xiàn)象，為社會可持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)信息。1/6/202426五、普通測量學(xué)的任務(wù)普通測量學(xué)定義：是研究地球形狀和大小以及確定地球表面空間點位的科學(xué)研究對象:

地球表面實質(zhì):

確定地面點位主要任務(wù):

包括測定和測設(shè)兩大部分

(1)測定:從地面→到圖紙→供使用是人類認(rèn)識自然的過程

(2)測設(shè):從圖紙→到地面→作為施工依據(jù)是人類改造自然的過程1/6/202427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(shù)據(jù)，或把地球表面的地形縮繪成地形圖，供國家建設(shè)和科學(xué)研究使用。測設(shè)——

把圖紙上規(guī)劃設(shè)計好的建筑物、構(gòu)筑物的位置，通過野外測量的方法在地面上標(biāo)定出來，作為施工的依據(jù)。1/6/202428§1.3測量學(xué)的應(yīng)用

和在土木建筑工程中的作用

一、在國家經(jīng)濟建設(shè)中的應(yīng)用1.工程建設(shè)的尖兵2.軍事作戰(zhàn)的眼睛3.科學(xué)研究的工具4.現(xiàn)代管理的基礎(chǔ)

（數(shù)字地球、數(shù)字中國和數(shù)字城市）1/6/202429§1.3測量學(xué)的應(yīng)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(shè)計階段:測繪各種比例尺的地形圖,供規(guī)劃、設(shè)計使用

2.施工階段:施工測量、測設(shè)(施工放樣)、