第1章緒論NEW

1、河海大學測繪科學與工程系河海大學測繪科學與工程系河海大學測繪科學與工程系河海大學測繪科學與工程系河海大學測繪科學與工程系河海大學測繪科學與工程系WorldView-2衛(wèi)星于3月16日捕捉,分辨率為50厘米河海大學測繪科學與工程系河海大學測繪科學與工程系河海大學測繪科學與工程系河海大學測繪科學與工程系河海大學測繪科學與工程系河海大學測繪科學與工程系 2013年04月20日08時02分在四川省雅安市蘆山縣(北緯30.3度,東經103.0度)發(fā)生7.0級地震,震源深度13千米。投入人員、設備：投入人員、設備： 截至2008年4月20日14點，四川省測繪地理信息局出動應急測繪保障分隊85人，車輛10臺

2、，無人機5架，國家地理信息應急監(jiān)測平臺1套（測繪型、監(jiān)測型無人機獲取災區(qū)航空影像），移動測量平臺1套（采集地面實景影像），省測繪應急指揮平臺1套，省導航與位置服務平臺1套。已提供測繪保障：已提供測繪保障： 已為四川省政府提供抗震救災專用圖、四川省交通圖，為成都軍區(qū)提供核心災區(qū)1：1萬數(shù)字正射影像圖71幅，數(shù)字柵格地圖57幅，紙質地形圖28幅，并將測繪應急指揮平臺部署在省政府應急指揮中心，派出測繪應急技術保障小組，現(xiàn)場提供測繪應急技術保障。四川省雅安市蘆山縣地震救援四川省雅安市蘆山縣地震救援n學分：學分：3 3學分（學分（4848學時）學時） 2 2學分（學分（3232學時）學時）n教材：教材：

3、測量學測量學 國防工業(yè)出版社國防工業(yè)出版社n特點：特點： 內容多內容多 實踐性強實踐性強測量學的基本概念和基本知識測量學的基本概念和基本知識高程、角度和距離測量的基本原理和方法高程、角度和距離測量的基本原理和方法誤差相關知識誤差相關知識平面、高程控制測量以及平面、高程控制測量以及GPSGPS測量測量地形圖的測繪及地形圖的應用地形圖的測繪及地形圖的應用工程測量基本工作及應用工程測量基本工作及應用請勿損壞儀器請勿損壞儀器嚴格按照規(guī)定的作業(yè)和操作程序進行嚴格按照規(guī)定的作業(yè)和操作程序進行字跡清晰、端正，不得任意涂改字跡清晰、端正，不得任意涂改按平差規(guī)則、作計算檢核、保證計算精度按平差規(guī)則、作計算檢核、

4、保證計算精度n測量學的定義測量學的定義n測量學的分類測量學的分類n測量的基準面與基準線測量的基準面與基準線n地面點位置的表示方法地面點位置的表示方法n測量的基本工作和原則測量的基本工作和原則n確定地面點位的方法確定地面點位的方法n高斯平面直角坐標系的建立高斯平面直角坐標系的建立測量學的產生測量學的產生生產、生活的需要生產、生活的需要u 戰(zhàn)國李冰父子戰(zhàn)國李冰父子曾用一個石頭人來標定水位；（曾用一個石頭人來標定水位；（現(xiàn)代水位測量現(xiàn)代水位測量）u 沈括沈括測得測得“京師之地比泗州凡高十九丈四尺八寸六分京師之地比泗州凡高十九丈四尺八寸六分”。（。（水準水準）u 長沙馬王堆漢墓長沙馬王堆漢墓出土的地圖

5、包括了地形圖、駐軍圖和城邑圖。（出土的地圖包括了地形圖、駐軍圖和城邑圖。（制圖制圖）漢漢.馬王堆軍事圖馬王堆軍事圖都都江江堰堰.石石人人宋宋 .地地塊塊圖圖明明 .魚魚鱗鱗圖圖埃埃及及 .金金字字塔塔軍事、交通運輸?shù)男枰娛?、交通運輸?shù)男枰猽 戰(zhàn)國時期修筑的戰(zhàn)國時期修筑的午道午道，秦始皇修建的，秦始皇修建的直道直道，古羅馬構筑的，古羅馬構筑的兵道兵道,修建中應用了測量工具進行地形勘測、定線測量和隧道定向開挖測量u 唐代李筌指出唐代李筌指出“以水佐攻者強，以水佐攻者強，先設水平測其高下，可以漂城，灌，先設水平測其高下，可以漂城，灌軍，浸營，敗將也軍，浸營，敗將也”，說明了測量地勢高低對軍事成敗的

6、作用。 夏禹時，準、繩、規(guī)、矩的測量工具；夏禹時，準、繩、規(guī)、矩的測量工具； 戰(zhàn)國時，最早的指方向的儀器戰(zhàn)國時，最早的指方向的儀器司南開始應用；司南開始應用； 宋沈括繪制宋沈括繪制天下州縣圖天下州縣圖，制做木圖，比歐洲早，制做木圖，比歐洲早700700年；年； 元朝郭守敬進行天文測量，實測元朝郭守敬進行天文測量，實測2727個點。推算一年為個點。推算一年為365.02425365.02425天天我國測量學的發(fā)展我國測量學的發(fā)展唐代賈耽華夷圖 禹陸行乘車，水行乘舟，泥行乘橇，山行乘攆，左準繩，右規(guī)矩，載四行，以開九州，通九道 通俗來說通俗來說解決的問題解決的問題山有多高、海有多深？山有多高、海有

7、多深？ 路有多遠、地有多大？路有多遠、地有多大？敢問路在何方？敢問路在何方？它是研究地球的形狀、大小以及地球它是研究地球的形狀、大小以及地球表面各種形態(tài)的科學。表面各種形態(tài)的科學。主要任務：主要任務：河海大學測繪科學與工程系河海大學測繪科學與工程系測量學的分類大地測量學大地測量學攝影測量攝影測量與遙感與遙感 地形測量學地形測量學工程測量學工程測量學地圖制圖學地圖制圖學 2測量學分類確定地球形狀及其外部重力場及其隨時間的變化，建立統(tǒng)一的大地測量坐標系，研究地殼形變（包括地殼垂直升降及水平位移），測定極移以及海洋水面地形及其變化等。 研究月球及太陽系行星的形狀及其重力場。 建立國家和全球的各種控制

8、網。 研究為獲得高精度測量成果的儀器和方法等。研究地球表面向橢球面或平面的投影變換及有關的大地測量計算。 研究地面、空間及其聯(lián)合網的數(shù)學處理理論和方法。 19751975年年5 5月月2727日，我國首次將測量覘標立于珠峰之顛。從珠峰附近日，我國首次將測量覘標立于珠峰之顛。從珠峰附近選擇了選擇了9 9個測點，它們分布在以珠峰為中心的個測點，它們分布在以珠峰為中心的6969度的扇形區(qū)域內，度的扇形區(qū)域內，至珠峰的距離為至珠峰的距離為8.58.521.221.2公里，高程為公里，高程為5600560062406240米。在米。在9 9個測個測站上站上對珠峰覘標觀測水平角和垂直角對珠峰覘標觀測水平角

9、和垂直角，根據(jù)水平角確定珠峰的，根據(jù)水平角確定珠峰的水水平位置平位置和各測站至珠峰的和各測站至珠峰的水平距離水平距離。根據(jù)三角高程測量原理，由。根據(jù)三角高程測量原理，由這些垂直角和水平距離確定各測站同珠峰之間的高差，在進行了這些垂直角和水平距離確定各測站同珠峰之間的高差，在進行了天文、重力、氣象測量等修正后，進而推得從我國黃海平均海面天文、重力、氣象測量等修正后，進而推得從我國黃海平均海面起算的珠峰高程為起算的珠峰高程為 8848.138848.13米。米。珠峰測量-重測珠峰背景n起算面也即海拔原點的選擇不同。起算面也即海拔原點的選擇不同。我國珠峰高程起算面黃海海平面與印度洋海平面為例比較，兩

10、者就存在20厘米左右的差距。n珠峰冰雪層的變化，珠峰冰雪層的變化，變化的范圍為12mn測量精度。測量精度。 1975年我國珠峰測高沒有采用激光測距手段。2005采用激光測距，使測量精度提高了一倍以上。 珠峰測量-8848.13 受質疑的原因珠峰測量-2005年珠峰測量測量方法測量方法（1）傳統(tǒng)大地測量方法 包括導線測量、水準測量 三角高程測量等（2）GPS測量方法實現(xiàn)過程：實現(xiàn)過程：（1）從拉孜出發(fā)行進500km到達珠峰5600m處 ，精密水準測量方法（2）5600米起使用覘標、GPS、冰雪深雷達綜合測量峰頂高度。第一階段測量：精密水準測量，路線長度第一階段測量：精密水準測量，路線長度500k

11、m,500km,測量誤差為：測量誤差為：0.5mm/km0.5mm/km。第二階段測量：三角高程測量第二階段測量：三角高程測量（6250米）米）綜合考慮各種誤差的影響，本次測量的綜合考慮各種誤差的影響，本次測量的精度約為精度約為0.3m。珠峰高度為珠峰高度為8844.43米。米。 地形測量實地景觀一角實地景觀一角 輸出的等高線圖輸出的等高線圖輸出的三維透視圖輸出的三維透視圖原始影像原始影像處理后的影像處理后的影像再處理后的影像再處理后的影像立面圖立面圖遙感遙感 ( Remote Sensing )南南京京遙遙感感衛(wèi)衛(wèi)星星影影像像342002年9月5日 2006年8月27日 2007年10月21

12、日 2008年8月18日 鳥巢、水立方、國家體育館變遷鳥巢、水立方、國家體育館變遷三維激光掃描三維激光掃描掃掃描描點點云云三三維維建建模模三維激光掃描三維激光掃描(續(xù)續(xù))工程測量學是研究在工程建設和自然資工程測量學是研究在工程建設和自然資源開發(fā)的勘測、設計、施工、管理各個源開發(fā)的勘測、設計、施工、管理各個階段進行測量的理論和技術的學科。階段進行測量的理論和技術的學科。工程測量學包含控制測量、地形測繪、工程測量學包含控制測量、地形測繪、施工放樣、變形監(jiān)測及建立相應信息系施工放樣、變形監(jiān)測及建立相應信息系統(tǒng)等內容。統(tǒng)等內容。道道 路路 測測 量量預制板檢測、橋梁合龍預制板檢測、橋梁合龍場場 地地

13、平平 整整橋橋 梁梁 監(jiān)監(jiān) 測測隧隧 道道 測測 量量地圖制圖學是研究繪制或表述地球表面及其地圖制圖學是研究繪制或表述地球表面及其附屬物形狀的成圖理論與方法的學科。附屬物形狀的成圖理論與方法的學科。地圖的表現(xiàn)形式有圖形、圖像和數(shù)字，是測地圖的表現(xiàn)形式有圖形、圖像和數(shù)字，是測繪行業(yè)的主要產品形式之一。繪行業(yè)的主要產品形式之一。南京市南京市1:5萬地形圖萬地形圖45鉛垂線鉛垂線:某點的重力方向線稱為鉛垂線，簡稱垂線。水水 準準 面面假設有個靜止的海水面，向陸地延伸形成的封閉曲面。假設有個靜止的海水面，向陸地延伸形成的封閉曲面。 地球上自由靜止的水面都是水準面（無數(shù)個）地球上自由靜止的水面都是水準面

14、（無數(shù)個）大地水準面大地水準面通過觀測，求出平均高度海水面、并延伸通過陸地的通過觀測，求出平均高度海水面、并延伸通過陸地的 不規(guī)則封閉曲面。不規(guī)則封閉曲面。它是重力等位面。它是重力等位面。（僅有一個）（僅有一個）大地水準面大地水準面和和鉛垂線鉛垂線是野外觀測的基準面和基準線是野外觀測的基準面和基準線廈門各驗潮站地理位置平均水位：5.52m 由于地表起伏以及地球內質量分布不均勻，所以大由于地表起伏以及地球內質量分布不均勻，所以大地水準面是個地水準面是個復雜的曲面復雜的曲面。無法準確描述和計算，也。無法準確描述和計算，也難以在其面上處理測量成果。難以在其面上處理測量成果。數(shù)學面數(shù)學面參考（旋轉）參

15、考（旋轉）橢球面橢球面參考（旋轉）參考（旋轉）橢球體橢球體。為什么要建立測量坐標系？點的空間位置（三維）點的空間位置（三維） 球面或平面位置（二維）球面或平面位置（二維） 高程（一維）高程（一維）常用的測量坐標系有那些？測量工作的基本任務是確定點的空間位置。一個點的空間位置，需要用坐標系中的三個量來確定地理坐標系地理坐標系大地坐標系大地坐標系高斯平面直角坐標系高斯平面直角坐標系平面（獨立）坐標系平面（獨立）坐標系4.1 地理坐標系地理坐標系1、地面點用經緯度表示則稱為地理坐標、地面點用經緯度表示則稱為地理坐標;2、子午面與地球的交線為經線、子午面與地球的交線為經線;3、起始子午線向東為東經，向

16、西為西經、起始子午線向東為東經，向西為西經;4、地面點與赤道面之間的夾角為該點緯度。、地面點與赤道面之間的夾角為該點緯度。格林尼治天文臺格林尼治天文臺NS4.2 大地坐標系大地坐標系大地坐標是以法線和橢球體面大地坐標是以法線和橢球體面為基準線和基準面為基準線和基準面地面上任意點地面上任意點P的空間位置為：的空間位置為：P（L、B、H）參考橢球面與大地水準面相切參考橢球面與大地水準面相切的點稱大地原點。的點稱大地原點。該點的鉛垂該點的鉛垂線與法線重合線與法線重合。地面點用大地經度、大地緯度和大地高度表示的稱為地面點用大地經度、大地緯度和大地高度表示的稱為大地坐標系大地坐標系 我國目前常用大地坐標

17、系：我國目前常用大地坐標系： 1954年北京坐標系，大地原點在原蘇聯(lián)。年北京坐標系，大地原點在原蘇聯(lián)。 1980年國家大地坐標系，大地原點在陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)。年國家大地坐標系，大地原點在陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)。 WGS84世界大地坐標系，坐標原點在地心。世界大地坐標系，坐標原點在地心。 投影定義：投影定義：所謂投影就是建立起（橢）球面上的點與平面所謂投影就是建立起（橢）球面上的點與平面上的點一一對應的數(shù)學關系。上的點一一對應的數(shù)學關系。投影目的：投影目的：為了簡化計算，要將（橢）球面上的元素歸算為了簡化計算，要將（橢）球面上的元素歸算（投影）到平面上。（投影）到平面上。投影類型：投影類型：高斯高

18、斯-克里格克里格正形投影正形投影，等積投影，任意投影等。等積投影，任意投影等。4.3高斯平面直角坐標系高斯平面直角坐標系高斯投影投影的基本特征：投影的基本特征：NSWENS 中央子午線投影后為直線，且長度不變，距離中央子午線越遠，投影后彎曲越大，中央子午線投影后為直線，且長度不變，距離中央子午線越遠，投影后彎曲越大，長度變形也越大。長度變形也越大。 除中央子午線外，其余子午線的投影均為除中央子午線外，其余子午線的投影均為凹向凹向中央子午線的曲線并中央子午線的曲線并向兩極收斂向兩極收斂，對稱于中央子午線和赤道。對稱于中央子午線和赤道。 赤道線投影后為赤道線投影后為有長度變形有長度變形直線，其余緯

19、圈投影后仍為對稱的曲線，并與子午線直線，其余緯圈投影后仍為對稱的曲線，并與子午線的投影曲線互相垂直且凹向兩極。的投影曲線互相垂直且凹向兩極。174186 1921807284 90 9678012 1861、6 6分帶法分帶法：從格林尼治零度經線起每：從格林尼治零度經線起每6 6為一個投影帶，全為一個投影帶，全球共分球共分6060個投影帶個投影帶 L L0 0=6N-3=6N-3131415161233031321201 2 3 4 5 658 59606162636424 25262728293031323 9 1575 818793177 183 189L L0 0=3N=3N格格林林尼尼

20、治治零零度度經經線線6度帶度帶3度帶度帶高斯投影例：已知某點大地經度為126度36分，問該點各在6度帶和3度帶的那一帶上？解：6度帶：N= L/6（取整）+ 1 = 126.6/6 （取整） +1 = 22度帶3度帶：N= L/3（四舍五入）=126.6/3（四舍五入）=42.2=42度帶中央子午線中央子午線投影后的直線為投影后的直線為X X軸、向北為正，以軸、向北為正，以赤道赤道投投影后的直線為影后的直線為Y Y軸軸, ,向東為正，向東為正，它們的交點為坐標原點。坐它們的交點為坐標原點。坐標象限自縱軸北方向順時針標象限自縱軸北方向順時針順序編號。順序編號。XYOO由于我國的位于北半球，東西橫

21、跨由于我國的位于北半球，東西橫跨11個個6帶帶(13-23)，各帶又獨自構成直，各帶又獨自構成直角坐標系。角坐標系。 故：故：X值均為正，值均為正，Y值則有正有負。值則有正有負。XYO赤道長：赤道長：40000km6度帶個數(shù)：度帶個數(shù)：60個個每個每個6度帶長度為度帶長度為40000/60 = 666km每帶邊緣距離坐標原點約每帶邊緣距離坐標原點約333km666km為避免負值出現(xiàn)，將每帶的坐為避免負值出現(xiàn)，將每帶的坐標原點向西移動標原點向西移動500km xA =493275.6m yA =500000+245863.7=745863.7m xA通通=493275.6m yA通通=20745863.7m假設假設A點對真原點坐標點