数字测图原理与方法教案2

1、南阳师院课程（课时）教学计划课 程： 数字测图原理与方法（实习） 教 师： 王永丽 院（系）： 环境科学与旅游学院 学年学期： 2014-2015学年第二学期 南阳师范学院课程教学安排教材名称及使用版本数字测图原理与方法潘正风本课程教学计划课时数40+28本课程实际安排课时数40+28教学内容及课时分配情况（一）理论教学（共40学时）和实验教学（共28学时）第一章 绪论（4学时）1了解测绘学科的起源、发展沿革与分支学科的研究领域、测绘学的任务与作用。2掌握地球的形状、大小与点位的确定方法。  熟练掌握直线定向和空间点位的测算原理与方法。 4理解地球表面曲率对基本测

2、绘成果的影响情况。 第二章 测量的基本知识（4学时） 要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1地面点位置的确定；2测量的基本工作和测量工作的原则； 3测量工作概述。4熟悉常用坐标系统、高斯地图投影方法、地图分幅方法。5熟练掌握大比例尺地形图的测绘原理与基本方法。 6掌握控制测量与地形测量的一般原理与技术方法要求一般理解与掌握的内容有：1测量学的任务及其在采矿工程中的作用； 2用水平面代替水准面的限度；难点：高斯平面直角坐标 第3章 测量误差的基本知识（6学时） 1. 了解测量误差的来源与分类。 2. 掌握随机误差的特性与评定角度的常见指

3、标。 3. 熟练掌握与运用误差传播定律。 4. 熟练掌握等精度的直接平差方法。 5. 掌握与运用非等精度观测中权的确定与权倒数传播律及直接平差方法。第四章 水准测量和水准仪（4学时）要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1水准测量原理；2水准测量的仪器及工具； 3水准测量的作业方法； 4水准测量的校核方法及闭合差调整；要求一般理解与掌握的内容有：1水准测量的误差及注意事项；2水准仪的检验与校正（自学）；3其他水准仪及其使用。难点：高差闭合差的调整、水准仪轴系间应满足的几何条件及检验校正方法。 实验：水准仪的使用（4学时）第五章 角度、距

4、离测量与全站仪 4.1 角度测量与经纬仪（6学时）要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1角度测量原理；2光学经纬仪和电子经纬仪； 3水平角观测；4竖直角观测；要求一般理解与掌握的内容有：1水平角测量误差及注意事项；2经纬仪的检验与校正。难点：光学经纬仪的度盘与读数指标的运动关系、经纬仪检验与校正。 实验：经纬仪使用（4学时） 4.2 距离测量（4学时） 要求要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1视距测量；2光电测距；3直线定向。要求一般理解与掌握的内容有：钢尺量距的一般方法及视距测量原理和方法；难点：相位式光学测距原理。实验：距离测量（4学时） 4.3 全站仪及三角高程测量熟悉全站仪的使用方法

5、与光电测距数据的处理方法，掌握三角高程测量的基本公式；掌握三角高程测量的误差来源第六章 控制测量（6学时） 要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1图根导线的布设形式及技术要求；2导线测量外业工作； 3导线点坐标计算。要求一般理解与掌握的内容有：1控制测量概述；2高程控制测量（自学）。难点：导线点坐标计算。实验：经纬仪导线测量（6学时） 第7章 碎部测量（4学时）要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1碎部测量方法及测定碎部点的基本方法；2地物、地貌在地形图上的表示方法。要求一般理解与掌握的内容有：1地形图的分幅与编号（自学）；2. 地形图图外注记（自学）；3电子地图的基本知识（自学）难点：地貌在

6、地形图上的表示。 第十章 大比例尺地形图测绘（6学时）要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1测图前的准备工作；2经纬仪测图。要求一般理解与掌握的内容有：1.地形图的拼接、检查与整饰（自学）；3数字化测图简介。难点：经纬仪测绘地图。 第十一章 数字地形图应用（6学时）要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1地形图的识读；2地形图应用的基本内容。要求一般理解与掌握的内容有：1.地形图在规划设计中的应用；2.地形图上量测面积。难点：土地平整中的土方测算。 备注主要参考书目：数字测 图原理 与方法，潘正风，杨正尧，程效军，武 汉 大 学 出 版 社，2002.测量学第四版，顾孝烈编著，同济大学出版社，2

7、011.测量学实验，顾孝烈等编著，同济大学出版社，2011.园林测量，郑金兴主编，高等教育出版社，2005.其中实验课程的进行根据天气等因素随机灵活安排南阳师范学院课时教学计划章节第一章课题绪论计划课时数4授课班级2013级测绘工程教学目的1了解测绘学科的起源、发展沿革与分支学科的研究领域、测绘学的任务与作用。教学重点测绘学的分支学科、任务与作用教学难点无教学方法和手段课堂讲解备注确定地面点位的坐标系时结合地图学的内容教 学 内 容批注一、 测绘学的内容和任务测绘学是研究测定和推算地面的几何位置、 地球形状及地球重力场, 据此测量地球表面自然形态和人工设施的几何分布, 并结合某些社会信息和自然

8、信息的地球分布, 编制全球和局部地区各种比例尺的地图和专题地图的理论和技术的学科, 是地球科学的重要组成部分。测绘学按照研究范围、 研究对象及采用技术手段的不同, 分为以下几个分支学科: 大地测量学、 摄影测量学、 地图学、 工程测量学、 海洋测绘学。学习本课程的目的和要求 本课程是测绘工程专业的专业技术基础课，学习本课程的主要目的是：1）掌握测量的基本知识和基本理论，具有使用常规测量仪器的操作技能； 2）学习大比例尺数字测图的原理、方法，掌握全站仪数字测图的全过程；3）掌握处理测量数据的基本理论和方法；4）在工程建设的规划、设计和施工中能正确使用地形图和测绘资料；5）掌握施工测设过程中最基本

9、的测量方法，能正确使用测量仪器进行一般工程的施工放样工作。 章节第二章课题测量的基本知识计划课时数4授课班级2013级测绘工程教学目的2掌握地球的形状、大小与点位的确定方法。  3. 熟练掌握直线定向和空间点位的测算原理与方法。 4理解地球表面曲率对基本测绘成果的影响情况。教学重点掌握地球的形状、大小与点位的确定方法。  熟练掌握直线定向和空间点位的测算原理与方法。 教学难点直线定向和空间点位的测算原理与方法教学方法和手段课堂讲解备注确定地面点位的坐标系时结合地图学的内容教 学 内 容批注2、 地球形状和大小 1.水准面定义 处于自由

10、静止状态的水面称为水准面。 2.特点 1）水准面是一个重力等位面，水准面上各点处处与该点的重力方向 （铅垂线方向）垂直。 2）在地球表面上、下重力作用的范围内，通过任何高度的点都有一个 水准面，因而水准面有无数个。大地水准面定义及特征在测量工作中，把一个假想的、与静止的海水面重合并向陆地延伸且包围整个地球的特定重力等位面称为大地水准面。在几何大地测量中，椭球的形状和大小通常用长半轴a 、短半轴b和扁率 f来表示。2.测量常用坐标系和参考椭球定位大地坐标系；空间直角坐标系；WGS-84坐标系；平面直角坐标系确定参考椭球面与大地水准面的相关位置，使参考椭球面在一个国家或地区范围内与大地水准面最佳拟

11、合，称为参考椭球定位。1949年以后，我国采用了两种不同的大地坐标系，即1954年北京坐标系和1980年国家大地坐标系。1954年我国完成了北京天文原点的测定，采用了克拉索夫斯基椭球体参数，并与前苏联1942年坐标系进行联测，建立了1954年北京坐标系。3.地图投影地图投影，简称为投影，简略说来就是将椭球面上各元素(包括坐标、方向和长度)按一定的数学法则投影到平面上。式中L、B是椭球面上某点的大地坐标，而x、y是该点投影后的平面直角坐标，这里所说的平面，通常也叫投影面。 高斯投影是正形投影的一种，投影前后的角度相等，除此以外，高斯投影还具有以下特点：（1）中央子午线投影后为直线，且长度不变。距

12、中央子午线愈远的子午线，投影后变曲程度愈大，长度变形也愈大。（2）椭球面上除中央子午线外，其他子午线投影后，均向中央子午线弯曲，并向两极收敛，对称于中央子午线和赤道。（3）在椭球面上对称于赤道的纬圈，投影后仍成为对称的曲线，并与子午线的投影曲线互相垂直且凹向两极。 教 学 内 容批注为了控制长度变形，将地球椭球面按一定的经度差分成若干范围不大的带，称为投影带。 6°带：从0°子午线起，每隔经差6°自西向东分带，依次编号1,2,3,60，每带中间的子午线称为中央子午线或轴子午线，各带相邻子午线称为分界子午线。带号N与相应的中央子午线经度L0的关系是：我国位于北半球，

13、在高斯平面直角坐标系内， 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，并便于区别某点位于哪一个投影带内， 规定： 将所有点的Y坐标均加上500km。即相当于X坐标轴向西平移500km，在横坐标值前，加注投影带带号。以中央子午线投影为纵轴的横坐标值，称为自然值。由带号、 500km和自然值三部分组成的横坐标值y称为横坐标统一值或通用值。距离改化 、方向改化高斯投影最主要的缺点是，长度变形比较大，而面积变形更大，特别是纬度愈低，愈靠近投影带边缘的地区。通用横轴墨卡托投影（普遍的横向的Mercator发射）,简称UTM投影。该投影由美国军事测绘局l938年提出，1945年开始采用

14、。从几何意义上讲，UTM投影属于横轴等角割椭圆柱投影。它的特点是中央经线投影长度比不等于1而是等于0.9996，投影后两条割线上没有变形，它的平面直角系与高斯投影相同，且和高斯投影坐标有一个简单的比例关系，因而有的文献上也称它为长度比m00.9996的高斯投影。章节第二章课题测量的基本知识计划课时数4授课班级2013级测绘工程教学目的1、 使学生掌握高程概念及原理2、 掌握方位角概念及相互关系3、 了解地形图的一些基本知识教学重点高程概念及原理，方位角关系换算教学难点方位角关系换算教学方法和手段课堂讲解备注教 学 内 容批注1、 高程测量概述高程 地面点至高程基准面的铅垂距离。通常是以大地水准

15、面作为高程基准面。 绝对高程 某点沿铅垂线方向到大地水准面的距离，称为该点的绝对高程或海拔，简称高程，相对高程 ：假定一个水准面作为高程基准面，地面点至假定水准面的铅垂距离，称为相对高程或假定高程。在实际测量工作中，在一定的测量精度要求和测区面积不大的情况下，往往以水平面直接代替水准面，因此应当了解地球曲率对水平距离、水平角、高差的影响，从而决定在多大面积范围内能容许用水平面代替水准面。 2、 水准测量原理验潮站是为了解当地海水潮汐变化的规律而设置的。为确定平均海面和建立统一的高程基准，需要在验潮站上长期观测潮位的升降，根据验潮记录求出该验潮站海面的平均位置。验潮站的标准设施包括：验潮室、验潮

16、井、验潮仪、验潮杆和一系列水准点，如图所示。从一系列水准点中选定在永久性和可靠性方面都是最佳的一个作为水准原点。我国水准原点设在青岛市观象山上。 教 学 内 容批注3、 方位角1.真北方向过地面某点真子午线的切线北端所指示的方向,称为真北方向。真北方向可采用天文测量的方法测定,如观测太阳、北极星等,也可采用陀螺经纬仪测定。2.坐标北方向坐标纵轴 (X轴)正向所指示的方向,称为坐标北方向。实用上常取与高斯平面直角坐标系中X坐标轴平行的方向为坐标北方向。3.磁北方向 磁针自由静止时其指北端所指的方向,称为磁北方向。可用罗盘仪测定。 方位角之间的相互换算（重点）4、 地形图的基本知识地球表面复杂多样

17、的形体，归纳起来可分为地物和地貌两大类。凡地面各种固定性的物体，如道路、房屋、铁路、江河、湖泊、森林、草地及其他各种人工建筑物等，均称之为地物。地表面的各种高低起伏形态，如高山、深谷、陡坎、悬崖峭壁和雨裂冲沟等，都称之为地貌。教 学 内 容批注地形是地物和地貌的总称。地形图是按照一定的数学法则，运用符号系统表示地表上的地物、地貌平面位置及基本的地理要素且高程用等高线表示的一种普通地图。 地形图的内容丰富，归纳起来大致可分为三类：数学要素，如比例尺、坐标格网等；地形要素，即各种地物、地貌；注记和整饰要素，包括各类注记、说明资料和辅助图表。本节主要介绍地形图的比例尺、地形图符号、图廓及图廓外注记。

18、 5、 地形图的分幅与编号 国家基本比例尺地形图（11 00万15 000）采用梯形分幅,均以11 00万地形图为基础,按规定的经差和纬差划分图幅。矩形分幅图的编号有以下几种方式： 1.按图廓西南角坐标编号2.按流水号编号 3.按行列号编号 4.以15000比例尺图为基础编号 章节第三章课题测量误差基本知识计划课时数4授课班级2013级测绘工程教学目的掌握观测误差的分类了解算术平均值及观测值的中误差掌握误差传播定律了解间接平差原理教学重点观测误差的分类，掌握误差传播定律教学难点算术平均值及观测值的中误差教学方法和手段课堂讲解备注教 学 内 容批注3.1 观测误差的分类1测量误差产生的原因 测量

19、中真值与观测值之差称为误差，严格意义上讲应称为真误差。在实际工作中真值不易测定，一般把某一量的准确值与其近似值之差也称为误差。产生测量误差的原因，概括起来有以下三个方面： 人的原因 仪器的原因 外界环境的影响2测量误差的分类与处理原则 测量误差按其产生的原因和对观测结果影响性质的不同，可以分为系统误差、偶然误差和粗差三类。 3.2衡量精度的标准精度是指一组观测值误差分布的密集或离散的程度。中误差，相对误差，误差极限3.3算术平均值及观测值的中误差 3.4误差传播定律问题测量工作中某些未知量需要由若干独立观测值按一定的函数关系间接计算出来，即某些量是观测值的函数。如何根据观测值的中误差求得观测值

20、函数的中误差呢？阐述观测值中误差与观测值函数的中误差之间关系的定律，称为误差传播定律。 教 学 内 容批注3.5 加权平均值及其精度评定1 不等精度观测及观测值的权 在测量实践中，除了等精度观测以外，还有不等精度观测。例如，有一个待定水准点，需要从两个已知点经过两条不同长度的水准路线测定其高程，则从两条路线分别测得的高程是不等精度观测，不能简单地取其算术平均值，并据此评定其精度。这时，就需要引入“权”的概念来处理这个问题。“权”的原来意义为秤锤，此处用作“权衡轻重”之意。某一观测值或观测值的函数的精度越高（中误差m越小），其权应越大。测量误差理论中，以P表示权，并定义权与中误差的平方成反比：

21、2 加权平均值对某一未知量，L1，L2，Ln为一组不等精度的观测值，其中误差为m1，m2，mn，其权为P1，P2，Pn。3.6 间接平差原理 每一个观测值都可表达成所选参数的函数，则称这样的函数式为误差方程，并以此为基础求得参数的估计值。这种计算方法称为间接平差法，又称为参数平差法。 章节第四章课题水准测量与水准仪计划课时数4授课班级2013级测绘工程教学目的使学生掌握水准测量原理，水准仪及其相关水准工具的构造及使用情况；掌握水准测量方法及成果整理教学重点水准仪的构造及使用方法教学难点水准测量成果整理及误差分析教学方法和手段课堂讲解和实习备注讲授课后紧接着进行仪器的操作实验课教 学 内 容批注

22、水准测量原理水准尺和水准仪的构造及使用水准测量的方法及成果整理（一）水准点和水准路线 （二）水准测量方法（三）水准测量成果整理水准测量的误差分析章节第五章1、2节课题水平角和垂直角观测原理，经纬仪的构造计划课时数2授课班级2013级测绘工程教学目的使学生掌握角度的概念和观测原理能够熟练掌握光学经纬仪的基本构造与操作教学重点水平角和垂直角的观测原理，经纬仪的构造与读数教学难点无教学方法和手段课堂讲解与示范操作备注提供经纬仪照片和实物进行对比记忆教 学 内 容批注1、 水平角和垂直角观测原理2、 经纬仪的构造及度盘读数 （一）经纬仪的等级和用途（2） 经纬仪的构造（3） DJ6经纬仪读数章节第五章

23、3、4节课题水平角和垂直角观测计划课时数4授课班级2013级测绘工程教学目的使学生充分熟练的掌握经纬仪在角度测量过程中的一系列操作以及读数情况教学重点水平度盘和垂直度盘的读数教学难点无教学方法和手段课堂讲解和实验备注实验课程包含在内教 学 内 容批注一、水平角观测（一）经纬仪的安置（二）照准标志及瞄准方法（三）水平角观测方法 二、垂直角观测（1） 垂直度盘构造（二）垂直角观测（三）竖盘指标差（四）垂直角观测方法三、水平角观测的误差分析章节第五章1-4节课题距离测量光电测距计划课时数4授课班级2013级测绘工程教学目的要求学生掌握直线定线、视距测量及光电测距的概念；能够熟练进行卷尺量距教学重点直

24、线定线的方法，不同地形的距离丈量的方法，光电测量的基本工作原理等教学难点钢尺量距的长度改正教学方法和手段课堂讲解和实验备注包含两学时实验课教 学 内 容批注1、 距离测量概述二、卷尺量距（一）钢卷尺和丈量工具（二）直线定线（三）距离丈量三、视距测量四、光电测距（一）光电测距仪的基本工作原理（二）光电测距仪及反射器（三）观点测距的精度分析章节第六章1-3节课题控制测量计划课时数2授课班级2013级测绘工程教学目的要求学生掌握导线测量和导线计算；了解控制测量的概念；学会平面控制网的定位和定向教学重点导线网的布设、外业测量和内业计算教学难点导线测量的内业计算教学方法和手段课堂讲解备注教 学 内 容批

25、注一、控制测量概述 （一）平面控制测量（2） 高程控制测量（3） 全球导航卫星系统平面控制网的定位和定向（一）方位角和坐标方位角（二）两点间的边长方位角和坐标增量（三）平面控制网的定位和定向三、导线测量和导线计算（一）导线网的布设（二）导线测量外业工作（三）导线测量内业计算章节第七章1-2节课题地形测量计划课时数2授课班级2013级测绘工程教学目的要求学生掌握测量地形图的比例尺、地形图图式及等高线、地形图的分幅和编号等概念和方法；掌握不同图根控制测量的方法教学重点地形图中比例尺、地图图式和等高线的概念以及地形图的分幅和编号；图根控制测量的分类教学难点无教学方法和手段课堂讲解备注教 学 内 容批

26、注一、地形图基本知识 （一）地形图概述（2） 地形图的比例尺（3） 地形图图式（4） 等高线（5） 地形图的分幅和编号2、 图根控制测量（1） 图根平面控制测量（2） 图根高程控制测量章节第七章3-4节课题地物平面图测绘和等高线地形图测绘计划课时数2授课班级2013级测绘工程教学目的要求学生了解平板仪图解法测图，经纬仪侧记法测图，掌握地物测绘的一般规定，图的注记，等高线绘制教学重点地物测绘的一般规定及等高线绘制教学难点无教学方法和手段课堂讲解备注教 学 内 容批注1、 地物平面图测绘 （一）平板仪图解法测图（2） 经纬仪侧记法测图（3） 地物测绘的一般规定（4） 图的注记2、 等高线地形图测绘

27、（1） 地形点选择（2） 地形点的三维坐标测定（3） 等高线绘制章节第七章5-6节课题数字地形测量及其机助成图计划课时数2授课班级2013级测绘工程教学目的要求学生了解数字地形图概述，掌握地形要素数据采集，地形图图式符号库，地形点编码，AutoCAD绘图软件，等高线自动化绘制等教学重点地形要素数据采集，地形图图式符号库教学难点无教学方法和手段课堂讲解备注教 学 内 容批注1、 数字地形测量（1） 数字地形图概述（2） 数字测图系统（3） 地形要素数据采集（4） 地形点编码2、 数字地形测量的机助成图（1） AutoCAD绘图软件（2） 原始观测数据的转换（3） 地形点展绘和初步连线（4） 地形图图式符号库（5） 等高线自动化绘制章节第十一章1-2节课题数字地形图应用计划课时数2授课班级2013级测绘工程教学目的要求学生了解纸质地形图的应用掌握地形图注记，地物、地貌的判读；地形图应用的基本内容和方法教学重点地形图注记、地物地貌的判读；教学难点无教学方法和手段课堂讲解备注教 学 内 容批注一 量取图上点的坐标值二、 量测两点间的距离分别量取两点的坐标值, 然后按坐标反算公式计算两点间的距离。当量测距离的精度要求不高时, 可以用比例尺