第一章 绪论

第一节测绘工作的任务及其在国民经济建设中的作用

一、测绘学的研究内容

测绘学是一门研究如何确定地球的形状和大小及地面、地下和空间各种物体的几何形态及其空间位置的科学，为人类了解自然、认识自然和能动的改造自然服务。

1.它的任务包括:

1、精确测定地面点的位置及地球的形状和大小（测定)
2、将地球表面的形态及其他相关信息测绘成图（测绘)

3、进行经济建设和国防建设所需要的测绘工作（测设)

2．测绘学科的分类大地测量学

地形测量学
摄影测量学
工程测量学
矿山测量学
地图制图学

二、测绘工作的作用

为科学研究、地形图测绘和工程建设服务。
作为规划设计、工程施工和编制各种专用地图的基础。
保证国家领土完整和邻邦友好相处。
为地震预测预报、宇宙航行技术提供测量保障。
为国防建设和确保战争胜利提供测绘保障。

第二节数字测图的发展概况

一、测量学的发展概况

1、古代测量学的成就

公元前5世纪至公元前3世纪，已有司南的记载。（司南）
长沙马王堆三号墓出土的西汉时期长沙国《驻军图》——世界上现发现的最早的军用地图 造纸术
1730年，世界上第一架经纬仪问世，三角测量成为控制测量的主要方法。
1806年和1809年，最小二乘法则，成为测量平差的基础。
1859年，摄影测量方法得到广泛应用。

2.目前测绘学发展状况以及展望

测量室内外一体化
GPS
RS（Remote sense）遥感
GIS (Geographic information system)
3S技术的结合
数字地球的概念

第三节数字测图技术进展

第一阶段:白纸测图

第二阶段:数字测图

(1）数字测记模式:野外测记，室内成图。
（2）电子平板测绘模式：内外业一体化，所显及所测，实时成图
数字测图的主要几种技术
1.全野外数据采集式测图技术

实现所测即所得模式

2.数字摄影测量成图技术
3.遥感测图技术

第二章 测量基本知识

第一节 地球的形状和大小

地球的自然表面:地球的自然表面高低起伏，其形状十分复杂;
水准面：设想以一个静止不动的水面向陆地延伸，形成一个闭合的曲面包围整个地球，称这个闭合曲面为水准面。
大地水准面：水准面有无数个，其中通过平均海水面的一个水准面是大地水准面。大地水准面是测量工作的基准面。
大地体：由大地水准面所包围的地球形体称为大地体。
参考椭球体
定义：测量中把与某个区域或某个国家的大地体的表面密切配合的椭球面的椭球称为参考椭球。
参考椭球:可用数学式精确表达，其表面点位可用坐标表示。
总地球椭球：与大地体最接近的地球椭球
椭球体的基本元素
长半轴a=6378140米
短半轴b=6356755米
扁率=(a-b)/a = 1/298.257
R=1/3*(a+a+b)=6371km

地球的形状是一个南北极稍扁的，类似于一个椭圆绕其短轴旋转的椭球体
测量工作的基准面是大地水准面，基准线是铅垂线
测量计算的基准面是参考椭球面，基准线是法线

第二节 测量常用坐标系统

一、大地坐标系

适用于:在地球椭球面上确定点位。
大地坐标系以大地经度L，大地纬度B和大地高H，三个量表示地面点空间位置。
我国位于赤道以北的东半球，所以各地的大地经纬度都是正值。

二、平面直角坐标

适用于：研究范围较小的区域

坐标系的异同:

◆不同点:
1．测量上北方向为X轴正向，东方向为Y轴正向。
2．角度方向顺时针度量;象限顺时针编号。
◆相同点:
数学中的三角公式在测量中可直接应用。

三、高斯平面直角坐标系

●地图投影:将椭球面上各元素按一定的数学法则投影到平面上
投影分类:
正轴投影、横轴投影、斜轴投影、圆锥投影、圆柱投影、方位投影

(一)高斯平面直角坐标系

椭球面是一个不可展平面，将椭球上的图形转换到平面上，必然产生一定的变形。分为角度变形、面积变形和长度变形。
高斯投影——横轴椭圆柱等角投影

高斯投影带的特点

a、中央子午线投影后为直线，且长度不变，离中央子午线越远的子午线投影变形越大;
b、除中央子午线外其它子午线投影后均凹向中央子午线，并向两极收敛，对称于中央子午线;
c、赤道投影后为一直线，且与中央子午线正交，各平行圈投影后为曲线，以赤道为对称轴凸向赤道，并与子午线正交。

(二）分带投影

高斯投影中，为减少投影时的变形，先把地球按经度分成若干范围不大的带，如下图。

投影带中央子午线的计算方法

6°带的划分是从0°子午面起，经差6°为一带，自西向东的顺序编号，全球共60个带。
中央子午线经度Lo-6N - 3(N为带号)
3°带是自东经1.5°子午线起向东依次每隔3°设立一带并编号，全球共分120个带。
中央子午线经度 Lo=3N(N为带号)
例如:东经116 °23’所在6°和3°带的带号和中央子午线分别为:
6°带:(116+3)/6～19.8～20带，中央子午线为东经117°3°带:116/3～38.6～39带，中央子午线为东经117°

(三)高斯——克吕格平面直角坐标系

我国位于北半球，X坐标均为正值，而Y坐标值有正有负。
为避免Y坐标出现负值，
规定将X坐标轴向西平移500km，即所有点的Y坐标值均加上500km ,
此外为便于区别某点位于哪一个投影带内，还应在横坐标值前冠以该投影带带号。
一般把横坐标加上500km和带号的称为通用值，未加的称为自然值。

第三节高程系统

1.绝对高程H——到大地水准面的铅垂距离。
2.相对高程H’——到假定水准面的铅垂距离。
3.高差—hAB= H B-HA=H’,一H’R

以青岛验潮站多年的观测资料求得黄海平均海水面，作为我国的高程基准面，建立了“1956年黄海高程系”，并在青岛市观象山上建立了国家水准基点（H=72.289m)
在1987年启用“1985国家高程基准”，此时测定的国家水准基点高程
H=72.260m

第四节 用水平面代替水准面的限度

一、地球曲率对水平距离的影响

水准面上弧长为S，其所对圆心角为0，地球的半径为R。水平面上直线长为t，其差值为△S。

二、地球曲率对水平面的影响

三、地球曲率对高差的影响

结论：地球曲率对高差的影响，即使在很短的距离也必须加以考虑

第五节 直线定向及方位角测量

直线定向：确定地面直线与标准方向间的水平夹角

一、标准方向（基本方向）分类

1、真子午线方向（真北）——地面上任一点在其真子午线处的切线方向。
2、磁子午线方向（磁北）———地面上任一点在其磁子午线处的切线方向。
3、坐标纵线方向（坐标北）——地面上任一点与其高斯平面直角坐标系或假定坐标系的坐标纵轴平行的方向。

二、表示直线方向的方法

1、方位角

定义:由标准方向北端顺时针旋转至直线的水平角，称为该直线的方位角。其范围为0°~360°
根据基本方向的不同，方位角可以分为：1.真方位角（A）2.磁方位角（Am）3.坐标方位角（a）

2.象限角

定义:从基本方向北端或南端量至直线的锐角
范围:0°一90°

第六节 地形图的基本知识

一、地形图的概念呢

（一）平面图
（二）地图
（三）地形图
（四）专题图
（五）剖面图

二、地形图的内容

上北下南，左西右东

四、地形图的比例尺及比例尺精度

1、数字比例尺
用分子为1的分数形式表示，如1:10000；
2、直线比例尺
3、复式比例尺


比例尺精度
地图上0.1mm相对应的实地水平长度称为比例尺的精度。
例如测绘1:1000比例尺的地形图，比例尺的精度为0.1m，
量距精度——0.1m，小于0.1m的距离在图上表示不出来。

比例尺的精度的意义:
1、根据需要，确定地物在地形图上需要的精确的程度，由此可以决定测图比例尺。
2、选定了比例尺之后，可以推算出测量地物应精确到什么程度。

第七节测量工作的内容和原则

一、内容:

测定（测绘)
测设（放样)

二、测量工作的基本原则

两项原则:从整体到局部;先控制后碎部;由高级到低级;复测复算、步步检核。
优点:
①减少误差积累;
②避免错误发生;
③提高工作效率。
控制点:用较精确的仪器和方法测定的，具有控制全局意义的点。
保证各部分具有统一的坐标、高程系统;减少误差的累积。

碎部点:表示地物、地貌形态变化的特征点。

三、测量工作概述——控制测量、碎部测量

红色表示控制测量，蓝色表示碎部测量

本讲小结:

通过对测量常用的坐标和高程系统的学习，为后面章节中进行坐标和高程的计算，建立理论基础。掌握并牢记用水平面替代水准面的限度的三个结论。
学习过程中，重点内容为大地水准面、直线定向和方位角的概念。

作业

1.用水平面代替水准面的限度的结论是什么?
2.什么是水准面?水准面有何特性?什么是大地水准面?它在测量工作中有何作用?
3.测量工作中常用哪几种坐标系?它们是如何定义的?
4.测量工作中采用的平面直角坐标系与数学中的平面直角坐标系有何不同之处?画图说明。
5、什么是直线定向?什么是方位角?什么是象限角?
6、什么是比例尺的精度?它的意义是什么?
7、测量工作应遵循的原则是什么?