測(cè)量學(xué)課件-(一)

測(cè)量學(xué)

第1章緒論11/26/20231測(cè)量學(xué)課程概述課程性質(zhì)：專業(yè)根底技術(shù)課總學(xué)時(shí)數(shù)：48學(xué)時(shí)〔3學(xué)分〕其中：課堂理論教學(xué)32學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)使用教材：《現(xiàn)代普通測(cè)量學(xué)》——清華大學(xué)出版社〔合工大主編〕參考教材：1、《測(cè)量學(xué)》第四版——中國(guó)建工出版社〔合工大主編〕2、《建筑測(cè)量學(xué)》——中國(guó)測(cè)繪出版社〔楊德麟、高飛〕相關(guān)課程：測(cè)量教學(xué)實(shí)習(xí)〔2周，2學(xué)分〕11/26/20232《現(xiàn)代普通測(cè)量學(xué)》教材內(nèi)容

分為兩大局部第一局部：根本局部〔前10章〕〔1〕第1、2章——測(cè)繪學(xué)概述與測(cè)量學(xué)根本概念〔2〕第3、4、5章——測(cè)量三項(xiàng)根本工作(H、β、D〕〔3〕第6章——測(cè)量誤差根底〔4〕第7、8章——控制測(cè)量〔常規(guī)方法與GPS〕〔5〕第9、10章——地理空間信息根底〔主要內(nèi)容：地形圖根本知識(shí)、地形圖測(cè)繪與應(yīng)用、GIS概念〕第二局部：專業(yè)局部〔后3章〕〔1〕第11、12章——測(cè)設(shè)根本工作與施工測(cè)量〔2〕第13章——變形觀測(cè)11/26/20233第１章緒論

§1.1測(cè)繪學(xué)與測(cè)量學(xué)一、測(cè)量學(xué)與制圖學(xué)統(tǒng)稱為測(cè)繪學(xué)1.測(cè)繪學(xué)定義測(cè)繪學(xué)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(guān)信息，并對(duì)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(cè)繪科學(xué)是國(guó)家一級(jí)學(xué)科,其二級(jí)學(xué)科包括:(１)本科生:測(cè)繪工程(２)研究生:大地測(cè)量學(xué)與測(cè)量工程、攝影測(cè)量與遙感、地圖制圖學(xué)與地理信息工程11/26/20234

§1.1測(cè)繪學(xué)與測(cè)量學(xué)

2.測(cè)繪學(xué)研究的具體內(nèi)容〔１〕測(cè)量學(xué)——研究地球形狀和大小(包括地球重力場(chǎng))——確定地面點(diǎn)的空間位置(含地下和空間)〔２〕地圖制圖學(xué)——研究社會(huì)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11/26/20235二、測(cè)繪學(xué)的分科１．大地測(cè)量學(xué)２．?dāng)z影測(cè)量與遙感學(xué)３．工程測(cè)量學(xué)４．海洋測(cè)量學(xué)５．地圖制圖學(xué)６．測(cè)繪儀器學(xué)７．普通測(cè)量學(xué)——幾何(天文)大地測(cè)量學(xué)、物理(重力)大地測(cè)量學(xué)、衛(wèi)星(空間)大地測(cè)量學(xué)——地面(近景)攝影測(cè)量學(xué)、航空攝影測(cè)量學(xué)、航天遙感測(cè)量學(xué)——普通工程測(cè)量學(xué)〔包含土木、建筑、水利、交通、礦山測(cè)量等〕、精密工程測(cè)量學(xué)、特種工程測(cè)量學(xué)——海洋水體測(cè)量學(xué)、水下地形測(cè)量學(xué)、航道測(cè)量——地圖學(xué)與GIS、地圖制圖工程——光學(xué)測(cè)繪儀器學(xué)、電子測(cè)繪儀器學(xué)——局部地區(qū)地形測(cè)量與一般工程測(cè)量11/26/20236§1.2測(cè)繪學(xué)的開(kāi)展現(xiàn)狀

一、測(cè)繪學(xué)的開(kāi)展簡(jiǎn)史二、現(xiàn)代測(cè)繪學(xué)的開(kāi)展現(xiàn)狀三、我國(guó)測(cè)繪事業(yè)的開(kāi)展四、地球空間信息學(xué)與現(xiàn)代測(cè)繪學(xué)的任務(wù)11/26/20237一、測(cè)繪學(xué)的開(kāi)展簡(jiǎn)史(1)世界最早的測(cè)量記載：公元前21世紀(jì)《史記.夏本記》記載“準(zhǔn)、繩、規(guī)、距〞世界最早的地球球體說(shuō)：公元前6世紀(jì)，古希臘畢達(dá)哥拉斯，地球自轉(zhuǎn)世界最早的測(cè)量?jī)x器：公元前3世紀(jì)中國(guó)四大創(chuàng)造之一司南，即指南針世界最早提出大地測(cè)量名詞：公元前3世紀(jì)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(jì)古希臘埃拉托色尼《地理學(xué)》提出經(jīng)緯圖，地球周長(zhǎng)世界最早的天文測(cè)量?jī)x器：公元100年，中國(guó)東漢張衡，混天儀11/26/20238一、測(cè)繪學(xué)的開(kāi)展簡(jiǎn)史(2)世界最早的地圖制圖標(biāo)準(zhǔn)：公元265年，中國(guó)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(guó)南朝謝莊制造《木方丈圖》世界最早的近代地球儀：1429年，德國(guó)白海姆制作世界最早的地球投影：1569年，德國(guó)墨卡托投影世界最早的望遠(yuǎn)鏡：1608年，荷蘭，漢斯創(chuàng)造望遠(yuǎn)鏡世界最早的近代測(cè)量工作：1617年，荷蘭，斯納爾在世界首次進(jìn)行三角測(cè)量世界最早的地球橢球論：1672年，法國(guó)里歇通過(guò)觀測(cè)鐘擺周期的實(shí)驗(yàn)，推論地球是橢球；1687年，英國(guó)牛頓在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》書(shū)中根據(jù)萬(wàn)有引力定律證明了地球是旋轉(zhuǎn)橢球的理論11/26/20239一、測(cè)繪學(xué)的開(kāi)展簡(jiǎn)史(3)

高斯〔，1777~1855年〕

世界近代測(cè)量史的杰出代表，現(xiàn)代測(cè)繪科學(xué)的奠基人，德國(guó)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(cè)量平差理論的根底，1809年正式發(fā)表〔概率論創(chuàng)始人法國(guó)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(guó)大地測(cè)量學(xué)家克呂格補(bǔ)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(jiǎn)稱高斯平面直角坐標(biāo)系1826年，創(chuàng)立三角測(cè)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)面打下根底11/26/202310二、現(xiàn)代測(cè)繪學(xué)的開(kāi)展現(xiàn)狀(1)望遠(yuǎn)鏡的創(chuàng)造，推動(dòng)了光學(xué)測(cè)量?jī)x器〔如光學(xué)水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀〕的開(kāi)展和廣泛使用1859年第一臺(tái)地形攝影機(jī)在法國(guó)制造，洛斯達(dá)開(kāi)創(chuàng)了地面攝影測(cè)量方法1903年飛機(jī)的創(chuàng)造，1915年第一臺(tái)自動(dòng)連續(xù)航空攝影機(jī)在德國(guó)蔡司測(cè)繪儀器廠研制成功，使航空攝影測(cè)量成為現(xiàn)實(shí)1947年瑞典生產(chǎn)第一臺(tái)光電測(cè)距儀，世界從此進(jìn)入電子測(cè)量時(shí)代。隨后相繼出現(xiàn)了微波測(cè)距儀、激光測(cè)距儀、紅外測(cè)距儀等電子經(jīng)緯儀+光電測(cè)距儀+計(jì)算機(jī)=電子全站儀11/26/202311二、現(xiàn)代測(cè)繪學(xué)的開(kāi)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(dòng)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(cè)量→航空攝影測(cè)量→數(shù)字?jǐn)z影測(cè)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(cè)圖→計(jì)算機(jī)機(jī)助制圖→數(shù)字化自動(dòng)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)11/26/202312電子全站儀與工程測(cè)量11/26/202313光學(xué)自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)測(cè)量11/26/202314數(shù)字水準(zhǔn)儀11/26/2023152、德國(guó)蔡司Zeiss

DiNi12數(shù)字水準(zhǔn)儀(美國(guó)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11/26/202316航空攝影測(cè)量11/26/202317衛(wèi)星遙感圖像處理11/26/202318三維激光掃描系統(tǒng)11/26/202319地理信息系統(tǒng)GIS建庫(kù)11/26/202320GPS用于大地測(cè)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(cè)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(guó)現(xiàn)代測(cè)繪事業(yè)的開(kāi)展建立和統(tǒng)一了全國(guó)坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)建立了全國(guó)的大地控制網(wǎng)、國(guó)家水準(zhǔn)網(wǎng)、根本重力網(wǎng)、完成了大地網(wǎng)和水準(zhǔn)網(wǎng)的整體平差；完成了國(guó)家根本圖的測(cè)繪工作進(jìn)行了珠穆朗瑪峰和南極長(zhǎng)城站的地理位置和高程的測(cè)量進(jìn)行了如長(zhǎng)江大橋、葛洲壩和三峽水電樞紐、寶山鋼鐵廠、正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)和同步輻射加速器、核電站等大型和特殊工程的測(cè)量工作能夠生產(chǎn)各類測(cè)繪儀器如水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、測(cè)距儀、全站儀、GPS接收機(jī)等已完成全國(guó)GPS大地控制網(wǎng)和GIS根底框架11/26/202324四、地球空間信息學(xué)〔Geomatics)

與現(xiàn)代測(cè)繪學(xué)的任務(wù)Geomatics最早于1975年由法國(guó)人提出，是一門新興的交叉科學(xué)，我國(guó)翻譯為:地球空間信息學(xué)。定義：對(duì)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(shí)體，利用接觸與非接觸式的測(cè)量?jī)x器、傳感器及其組合系統(tǒng)，對(duì)這些實(shí)體進(jìn)行信息的采集、量測(cè)、存儲(chǔ)、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)11/26/202325四、地球空間信息學(xué)〔Geomatics)

與現(xiàn)代測(cè)繪學(xué)的任務(wù)現(xiàn)代測(cè)繪學(xué)的任務(wù)：是研究人類對(duì)賴以生存的地球環(huán)境信息的采集、量測(cè)、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(chǎng)；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(huì)現(xiàn)象，為社會(huì)可持續(xù)開(kāi)展提供根底信息。11/26/202326五、普通測(cè)量學(xué)的任務(wù)普通測(cè)量學(xué)定義：是研究地球形狀和大小以及確定地球外表空間點(diǎn)位的科學(xué)研究對(duì)象:地球外表實(shí)質(zhì):確定地面點(diǎn)位主要任務(wù):包括測(cè)定和測(cè)設(shè)兩大局部(1)測(cè)定:從地面→到圖紙→供使用是人類認(rèn)識(shí)自然的過(guò)程(2)測(cè)設(shè):從圖紙→到地面→作為施工依據(jù)是人類改造自然的過(guò)程11/26/202327測(cè)定——使用測(cè)量?jī)x器和工具，通過(guò)測(cè)量計(jì)算，得到一系列測(cè)量數(shù)據(jù)，或把地球外表的地形縮繪成地形圖，供國(guó)家建設(shè)和科學(xué)研究使用。測(cè)設(shè)——把圖紙上規(guī)劃設(shè)計(jì)好的建筑物、構(gòu)筑物的位置，通過(guò)野外測(cè)量的方法在地面上標(biāo)定出來(lái)，作為施工的依據(jù)。11/26/202328§1.3測(cè)量學(xué)的應(yīng)用

和在土木建筑工程中的作用

一、在國(guó)家經(jīng)濟(jì)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)代管理的根底〔數(shù)字地球、數(shù)字中國(guó)和數(shù)字城市〕11/26/202329§1.3測(cè)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(cè)設(shè)計(jì)階段:測(cè)繪各種比例尺的地形圖,