海南大学测量学模板.pptx

29 八月 2024测量学主讲教师：赵世平29 八月 2024海口美兰天纬测绘技术服务中心地址：海口市和平南路95号永安商厦吉祥 苑407房联系人：赵世平老师电话：65341200,13807683980经销：苏州一光仪器有限公司 中纬测量系统（武汉）有限公司产品：全站仪、电子经纬仪、激光电子经纬仪、激光垂准仪、激光投线仪、精密水准仪、水准仪、电子水准仪、靠尺、计算器、GPS等。29 八月 2024教科书 参考书29 八月 2024教学总体安排：总学时数：1、教学48学时，其中授课32学时，实验16学 2、教学实习，1周半。实验指导书29 八月 2024提要三 测量学的特点和要求测量学的特点和要求（1）特点特点内容多：测量学基本原理、误差理论、仪器使用、作业方法、基本计算等。实践性强，责任性要求高，必须遵照测量的规范和规则。（2）学习）学习要求要求 学会和掌握测量的基本作业方法学会和掌握测量的基本作业方法 角度测量、距离测量、高程测量 （仪器的基本操作、作业程序、记录、成果整理）学会控制测量、地形测量、施工放样学会控制测量、地形测量、施工放样 的基本作业方法的基本作业方法 （外业测量、内业计算与绘图）建立测量误差的基本概念建立测量误差的基本概念 （掌握测量误差的基本理论和测量误差的计算）29 八月 2024海甸岛29 八月 2024海大29 八月 2024现代普通测量学现代普通测量学教材内容教材内容分为两大部分分为两大部分第一部分：基本部分（前第一部分：基本部分（前10章）章）（1）第）第1、2章章测绘学概述与测量学基本概念测绘学概述与测量学基本概念 （2）第）第3、4、5章章测量三项基本工作测量三项基本工作(H、D）（3）第）第6章章测量误差基础测量误差基础 （4）第）第7、8章章控制测量控制测量（常规方法与（常规方法与GPS）（5）第）第9、10章章地理空间信息基础地理空间信息基础（主要内容：（主要内容：地形图基本知识、地形图测绘与应用、地形图基本知识、地形图测绘与应用、GIS概念）概念）第二部分：专业部分（后第二部分：专业部分（后3章）章）（1）第）第11、12章章测设基本工作与施工测量测设基本工作与施工测量 （2）第）第13章章变形观测变形观测29 八月 2024第章第章 绪绪 论论 1.1 测绘学与测量学测绘学与测量学一、一、测量学与制图学统称为测绘学测量学与制图学统称为测绘学 1.1.测绘学定义测绘学定义 测绘学是研究地球整体及其表面和外层空测绘学是研究地球整体及其表面和外层空间中的各种自然物体和人造物体的有关信息，间中的各种自然物体和人造物体的有关信息，并对这些地理空间信息进行采集、处理、管理、并对这些地理空间信息进行采集、处理、管理、更新和利用的一门科学。更新和利用的一门科学。测绘科学是国家一级学科测绘科学是国家一级学科,其二级学科包括其二级学科包括:()本科生本科生:测绘工程测绘工程()研究生研究生:大地测量学与测量工程、摄影测量与遥感、大地测量学与测量工程、摄影测量与遥感、（3 3）地图制图学与地理信息工程）地图制图学与地理信息工程29 八月 2024 1.1 测绘学与测量学测绘学与测量学2.2.测绘学研究的具体内容测绘学研究的具体内容（）测量学（）测量学研究地球形状和大小研究地球形状和大小(包括地球重力场包括地球重力场)确定地面点的空间位置确定地面点的空间位置(含地下和空间含地下和空间)（）地图制图学（）地图制图学研究社会和自然信息的地理分布研究社会和自然信息的地理分布绘制全球和局部地区各种比例尺的地形图绘制全球和局部地区各种比例尺的地形图29 八月 2024二、二、测绘学的分科测绘学的分科大地测量学大地测量学摄影测量与遥感学摄影测量与遥感学工程测量学工程测量学海洋测量学海洋测量学地图制图学地图制图学测绘仪器学测绘仪器学普通测量学普通测量学几何几何(天文天文)大地测量学、物理大地测量学、物理(重力重力)大地测量学、卫星大地测量学、卫星(空间空间)大地测量学大地测量学地面地面(近景近景)摄影测量学、航空摄影测量学、航空 摄影测量学、航天遥感测量学摄影测量学、航天遥感测量学普通工程测量学（包含土木、建筑、普通工程测量学（包含土木、建筑、水利、交通、矿山测量等）、精密工水利、交通、矿山测量等）、精密工 程测量学、特种工程测量学程测量学、特种工程测量学海洋水体测量学、水下地形测量学、海洋水体测量学、水下地形测量学、航道测量航道测量地图学与地图学与GISGIS、地图制图工程、地图制图工程光学测绘仪器学、电子测绘仪器学光学测绘仪器学、电子测绘仪器学局部地区地形测量与一般工程测量局部地区地形测量与一般工程测量29 八月 2024 1.2 测绘学的发展现状测绘学的发展现状一、测绘学的发展简史一、测绘学的发展简史二、现代测绘学的发展现状二、现代测绘学的发展现状三、我国测绘事业的发展三、我国测绘事业的发展四、地球空间信息学与现代测绘学的任务四、地球空间信息学与现代测绘学的任务29 八月 2024一、测绘学的发展简史一、测绘学的发展简史(1)世界最早的测量记载世界最早的测量记载：公元前公元前2121世纪世纪史记史记.夏本记夏本记 记载记载“准、绳、规、距准、绳、规、距”世界最早的地球球体说：世界最早的地球球体说：公元前公元前6 6世纪，古希腊世纪，古希腊 毕达哥拉斯，地球自转毕达哥拉斯，地球自转世界最早的测量仪器：世界最早的测量仪器：公元前公元前3 3世纪中国四大发明之一世纪中国四大发明之一 司南，即指南针司南，即指南针世界最早提出大地测量名词：世界最早提出大地测量名词：公元前公元前3 3世纪世纪 古希腊亚里士多德提出古希腊亚里士多德提出世界最早的地图论著：世界最早的地图论著：公元前公元前3 3世纪古希腊埃拉托色尼世纪古希腊埃拉托色尼 地理学地理学提出经纬图，地球周长提出经纬图，地球周长世界最早的天文测量仪器：世界最早的天文测量仪器：公元公元100100年，中国东汉张衡，年，中国东汉张衡，混天仪混天仪29 八月 2024一、测绘学的发展简史一、测绘学的发展简史(2)世界最早的地图制图规范：世界最早的地图制图规范：公元公元265265年，中年，中国西晋裴秀国西晋裴秀 禹贡地域图禹贡地域图序言序言“制图六体制图六体”世界最早的地形模型：世界最早的地形模型：公元公元421421年，中国南朝谢庄年，中国南朝谢庄 制造制造木方丈图木方丈图世界最早的近代地球仪：世界最早的近代地球仪：14291429年，德国白海姆制作年，德国白海姆制作世界最早的地球投影：世界最早的地球投影：15691569年，德国年，德国墨卡托墨卡托投影投影世界最早的望远镜：世界最早的望远镜：16081608年，荷兰，汉斯发明望远镜年，荷兰，汉斯发明望远镜世界最早的近代测量工作：世界最早的近代测量工作：16171617年，荷兰，斯纳尔年，荷兰，斯纳尔 在世界首次进行在世界首次进行三角测量三角测量世界最早的地球椭球论：世界最早的地球椭球论：16721672年，法国里歇通过观测年，法国里歇通过观测钟摆周期的实验，推论地球是椭球；钟摆周期的实验，推论地球是椭球；16871687年，英国牛年，英国牛顿在顿在自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理书中根据万有引力定律书中根据万有引力定律证明了地球是证明了地球是旋转椭球旋转椭球的理论的理论29 八月 2024一、测绘学的发展简史一、测绘学的发展简史(3)高斯（高斯（C.F.Gauss，17771855年）年）世界近代测量史的杰出代表，现代测绘科学世界近代测量史的杰出代表，现代测绘科学的奠基人，德国著名的数学家、物理学家、天文的奠基人，德国著名的数学家、物理学家、天文学家。学家。17941794年年，最早提出，最早提出最小二乘法最小二乘法，奠定了的近代测量平，奠定了的近代测量平差理论的基础，差理论的基础，18091809年正式发表（概率论创始人法国年正式发表（概率论创始人法国拉格朗日拉格朗日18061806年发表最小二乘原理）年发表最小二乘原理）18221822年年，创立，创立高斯投影高斯投影理论，理论，19121912年由德国大地测量年由德国大地测量学家克吕格补充完善，正式建立高斯学家克吕格补充完善，正式建立高斯-克吕格投影和高克吕格投影和高斯斯-克吕格平面直角坐标系，简称克吕格平面直角坐标系，简称高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系18261826年年，创立三角测量控制网整体，创立三角测量控制网整体条件平差条件平差理论理论18281828年年，提出平均海水面概念，为全球建立大地水准，提出平均海水面概念，为全球建立大地水准面作为面作为高程基准面高程基准面打下基础打下基础29 八月 2024二、现代测绘学的发展现状二、现代测绘学的发展现状(1)望远镜的发明，推动了光学测量仪器（望远镜的发明，推动了光学测量仪器（如光学如光学水准仪、经纬仪水准仪、经纬仪）的发展和广泛使用）的发展和广泛使用18591859年第一台地形摄影机在法国制造，洛斯达年第一台地形摄影机在法国制造，洛斯达开创了开创了地面摄影测量地面摄影测量方法方法19031903年飞机的发明，年飞机的发明，19151915年第一台自动连续航年第一台自动连续航空摄影机在德国蔡司测绘仪器厂研制成功，使空摄影机在德国蔡司测绘仪器厂研制成功，使航空摄影测量航空摄影测量成为现实成为现实19471947年瑞典生产第一台年瑞典生产第一台光电测距仪光电测距仪，世界从此，世界从此进入电子测量时代。随后相继出现了微波测距进入电子测量时代。随后相继出现了微波测距仪、激光测距仪、红外测距仪等仪、激光测距仪、红外测距仪等电子经纬仪电子经纬仪+光电测距仪光电测距仪+计算机计算机=电子全站仪电子全站仪29 八月 2024二、现代测绘学的发展现状二、现代测绘学的发展现状(2)从游标经纬仪从游标经纬仪 光学经纬仪光学经纬仪 电子经纬仪电子经纬仪 电子电子全站仪全站仪数字智能型全站仪数字智能型全站仪从光学水准仪从光学水准仪自动安平水准仪自动安平水准仪电子水准仪电子水准仪数字水准仪数字水准仪从从地面摄影测量地面摄影测量航空摄影测量航空摄影测量数字摄影测数字摄影测量量卫星遥感（卫星遥感（RS）图像处理图像处理三维激光扫三维激光扫描系统描系统从野外白纸测图从野外白纸测图计算机机助制图计算机机助制图数字化自数字化自动成图动成图地理信息系统（地理信息系统（GIS）从全球从全球卫星定位卫星定位系统（系统（GPS）“3S”集成技术集成技术29 八月 2024电子全站仪与工程测量29 八月 2024光学自动安平水准仪与水准测量29 八月 20242、德国蔡司、德国蔡司Zeiss DiNi 12数字水准仪数字水准仪(美国天宝美国天宝Trimble)1、瑞士徕卡、瑞士徕卡LeicaDNA中文数字水准仪中文数字水准仪数字水准仪29 八月 2024航空摄影测量29 八月 2024卫星遥感图像处理29 八月 2024三维激光扫描系统29 八月 2024地理信息系统地理信息系统GIS建库建库29 八月 2024GPSGPS用于大地测量用于大地测量29 八月 2024GPS用于军事用于军事 飞行高度飞行高度 9,840 英尺英尺/3,000米米29 八月 202429 八月 202429 八月 202429 八月 202429 八月 202429 八月 2024多尺度无缝空间三维数据采集多尺度无缝空间三维数据采集及其集成系统及其集成系统车载空间三维数据采集系统车载空间三维数据采集系统29 八月 2024GISDTM正射影像正射影像制图制图修测修测可视化可视化影像分析影像分析分类分类地面处理地面处理GPS、GIS、RS“3S”集成集成彩色多光谱29 八月 2024三、我国现代测绘事业的发展三、我国现代测绘事业的发展建立和统一了全国坐标系统和高程系统建立和统一了全国坐标系统和高程系统建立了全国的大地控制网、国家水准网、基本建立了全国的大地控制网、国家水准网、基本重力网、完成了大地网和水准网的整体平差；重力网、完成了大地网和水准网的整体平差；完成了国家基本图的测绘工作完成了国家基本图的测绘工作进行了进行了珠穆朗玛峰珠穆朗玛峰和南极长城站的地理位置和和南极长城站的地理位置和高程的测量高程的测量进行了如长江大桥、葛洲坝和三峡水电枢纽、进行了如长江大桥、葛洲坝和三峡水电枢纽、宝山钢铁厂、正负电子对撞机和同步辐射加速宝山钢铁厂、正负电子对撞机和同步辐射加速器、核电站等大型和特殊工程的测量工作器、核电站等大型和特殊工程的测量工作能够生产各类测绘仪器如水准仪、经纬仪、测能够生产各类测绘仪器如水准仪、经纬仪、测距仪、全站仪、距仪、全站仪、GPSGPS接收机等接收机等已完成全国已完成全国GPS GPS 大地控制网和大地控制网和GISGIS基础框架基础框架29 八月 2024四、地球空间信息学（四、地球空间信息学（Geomatics)与现代测绘学的任务与现代测绘学的任务GeomaticsGeomatics最早于最早于19751975年由法国人提出，年由法国人提出，是一门新兴的交叉科学，我国翻译为是一门新兴的交叉科学，我国翻译为:地球空间信息学地球空间信息学。定义：定义：对所研究的物体，包括地球对所研究的物体，包括地球的整体及其表面和外层空间的各种自然的整体及其表面和外层空间的各种自然和人造实体，利用接触与非接触式的测和人造实体，利用接触与非接触式的测量仪器、传感器及其组合系统，对这些量仪器、传感器及其组合系统，对这些实体进行信息的采集、量测、存储、管实体进行信息的采集、量测、存储、管理、更新、分析、显示、分发理、更新、分析、显示、分发(传输传输)和和利用的一门科学和技术利用的一门科学和技术29 八月 2024四、地球空间信息学（四地球空间信息学（Geomatics)与现代测绘学的任务与现代测绘学的任务现代测绘学的任务：现代测绘学的任务：是是研究人类对赖以生存的地球环境研究人类对赖以生存的地球环境信息的采集、量测、描述和利用的科学。信息的采集、量测、描述和利用的科学。内容包括：内容包括：地面空间定位、地球形地面空间定位、地球形状和重力场；获取地球及其外层空间宇状和重力场；获取地球及其外层空间宇宙星体的自然形态、人为设施以及与其宙星体的自然形态、人为设施以及与其属性有关的信息；制成各种地形图、专属性有关的信息；制成各种地形图、专题图和建立地理信息系统，为研究地球题图和建立地理信息系统，为研究地球上的自然和有关的社会现象，为社会可上的自然和有关的社会现象，为社会可持续发展提供基础信息。持续发展提供基础信息。29 八月 2024五、普通测量学的任务五、普通测量学的任务普通测量学定义：普通测量学定义：是研究地球形状和大小是研究地球形状和大小以及确定地球表面空间点位的科学以及确定地球表面空间点位的科学研究对象研究对象:地球表面地球表面实质实质:确定地面点位确定地面点位主要任务主要任务:包括测定和测设两大部分包括测定和测设两大部分 (1)测定测定:从地面从地面到图纸到图纸供使用供使用 是人类是人类认识自然认识自然的过程的过程 (2)测设测设:从图纸从图纸到地面到地面作为施工依据作为施工依据 是人类是人类改造自然改造自然的过程的过程29 八月 2024测定测定 使用测量仪器和工具，通过测量计算，使用测量仪器和工具，通过测量计算，得到一系列测量数据，或把地球表面的得到一系列测量数据，或把地球表面的地形缩绘成地形图，供国家建设和科学地形缩绘成地形图，供国家建设和科学研究使用。研究使用。测设测设 把图纸上规划设计好的建筑物、构筑物把图纸上规划设计好的建筑物、构筑物的位置，通过野外测量的方法在地面上的位置，通过野外测量的方法在地面上标定出来，作为施工的依据。标定出来，作为施工的依据。29 八月 2024 1.3 测量学的应用测量学的应用和在土木建筑工程中的作用和在土木建筑工程中的作用一、在国家经济建设中的应用一、在国家经济建设中的应用 1.工程建设的工程建设的尖兵尖兵 2.军事作战的军事作战的眼睛眼睛 3.科学研究的科学研究的工具工具 4.现代管理的现代管理的基础基础 （数字地球、数字中国和数字城市）（数字地球、数字中国和数字城市）29 八月 2024 1.3 测量学的应用测量学的应用和在土木建筑工程中的作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二、在土木建筑工程中的作用 1.勘测设计阶段勘测设计阶段:测绘各种比例尺的地测绘各种比例尺的地 形图形图,供规划、设计使用供规划、设计使用 2.施工阶段施工阶段:施工测量、测设施工测量、测设(施工放样施工放样)、竣工测量和变形观测、竣工测量和变形观测 3.运营管理阶段运营管理阶段:建（构）筑物变形观建（构）筑物变形观测和安全监测预报、扩建改建测和安全监测预报、扩建改建29 八月 2024道路测量道路测量 道路高程放样道路高程放样相对平均海平面的已知真实高程也常常被用于道路放样。29 八月 2024桥墩放样桥墩放样29 八月 2024预制板预制板检测检测29 八月 2024水位监测29 八月 2024大桥监测大桥监测29 八月 2024隧道测量隧道测量29 八月 2024 1.4 学习测量学的目的和要求学习测量学的目的和要求掌握现代普通测量学的基本知识和基本掌握现代普通测量学的基本知识和基本理论理论具有使用常规测量仪器的操作技能，了具有使用常规测量仪器的操作技能，了解先进测绘仪器的原理和使用方法解先进测绘仪器的原理和使用方法掌握大比例尺地形图测图原理和方法，掌握大比例尺地形图测图原理和方法，了解数字测图过程，能正确使用地形图了解数字测图过程，能正确使用地形图掌握测量数据处理的基本理论和评定测掌握测量数据处理的基本理论和评定测量精度的一般方法量精度的一般方法能正确使用测量仪器进行一般施工测量能正确使用测量仪器进行一般施工测量