测绘基础知识

1、测绘基础知识测绘基础知识解放军信息工程大学解放军信息工程大学 冯伍法冯伍法讲课提纲讲课提纲一、测绘学研究内容一、测绘学研究内容二、平面控制测量二、平面控制测量讲课提纲讲课提纲一、测绘学研究内容一、测绘学研究内容二、平面控制测量二、平面控制测量一、测绘学研究内容一、测绘学研究内容 1. 1.基本概念基本概念 2. 2.学科分支学科分支一、测绘学研究内容一、测绘学研究内容 1. 1.基本概念基本概念 测绘学：测绘学：研究测定和推算地面点的几何位置、地球和其他星球地球和其他星球形状及重力场重力场，据此测量地球地球和其他星球表面其他星球表面自然形态和各种设施的几何分布，编制全球和局部地区各种比例尺比例

2、尺的地图的地图和专题地专题地图图的理论和技术学科。 包括测量和制图两项主要内容。一、测绘学研究内容一、测绘学研究内容 1. 1.基本概念基本概念 测绘学测绘学在经济建设和国防建设中有广泛在经济建设和国防建设中有广泛的应用。的应用。在在国土资源国土资源管理管理等等工作中，必须工作中，必须进行进行土地测量土地测量和和绘制绘制地图，地图，建立相应的数建立相应的数据库和信息系统。据库和信息系统。一、测绘学研究内容一、测绘学研究内容 2. 2.学科分支学科分支 在发展过程中形成大地测量大地测量、普通普通测量、测量、摄影测量与遥感摄影测量与遥感、工程测量工程测量、海洋测绘海洋测绘和地图制图地图制图等分支学

3、科。（1 1）大地测量大地测量 研究研究和测定地球的形状、大小和和测定地球的形状、大小和地球地球重力场重力场，以以及地面点及地面点的的空间空间位置位置的理论和方法的理论和方法。 也包括地球重力场和海底地形。也包括地球重力场和海底地形。是是测绘学各个分测绘学各个分支的理论支的理论基础基础。 基本任务基本任务：建立建立地面控制网、重力网，精确地面控制网、重力网，精确确定确定控制点控制点的的三维位置，为地形图提供控制基础，为各三维位置，为地形图提供控制基础，为各类工程施工提供依据，为研究地球形状、大小、重类工程施工提供依据，为研究地球形状、大小、重力场以及变化，力场以及变化，地壳地壳形变形变及及地震

4、预报地震预报提供提供信息信息。（1 1）大地测量大地测量 包括三个重要分支。包括三个重要分支。 几何大地测量：几何大地测量：亦即亦即天文天文大地测量。大地测量。它它的基本任的基本任务是确定地球的形状和大小及确定地面点的几何位务是确定地球的形状和大小及确定地面点的几何位置。置。 （1 1）大地测量大地测量 物理大地测量：物理大地测量：也称也称理论理论大地测量。大地测量。它它的基本任的基本任务是用物理方法务是用物理方法（重力测量重力测量）确定地球形状及其外确定地球形状及其外部重力场部重力场。（。（分地面、航空、卫星重力测量分地面、航空、卫星重力测量） （1 1）大地测量大地测量 空间大地测量：空间

5、大地测量：主要研究人造地球卫星及其他空主要研究人造地球卫星及其他空间探测器为代表的空间大地测量的间探测器为代表的空间大地测量的理论、技术理论、技术与方与方法。法。激光测量激光测量（2 2）普通测量普通测量研究地球表面局部区域内控制测量和地形图测绘研究地球表面局部区域内控制测量和地形图测绘的理论和方法的理论和方法。 局部局部区域是指在该区域内进行测绘时，可以不顾区域是指在该区域内进行测绘时，可以不顾及及地球地球曲率曲率，把它当作平面处理，而不影响测图精把它当作平面处理，而不影响测图精度。度。（3 3）工程）工程测量测量研究工程建设中设计、施工和管理各阶段测量工研究工程建设中设计、施工和管理各阶段

6、测量工作的理论、技术和方法作的理论、技术和方法。 为为工程建设提供精确的测量数据和工程建设提供精确的测量数据和大大比例尺比例尺地图地图，保障工程选址合理，按设计施工和保障工程选址合理，按设计施工和进行进行有效管理有效管理。在工程运营阶段对工程在工程运营阶段对工程进行进行形变形变观测观测和沉降监测以和沉降监测以保证工程运行正常保证工程运行正常。（3 3）工程）工程测量测量 按按研究的研究的对象对象可以分为可以分为： 建筑工程测量建筑工程测量 水利工程测量水利工程测量 矿山工程测量矿山工程测量 铁路工程测量铁路工程测量 公路工程测量公路工程测量 输电线路输电线路与输油管线与输油管线测量测量 桥梁工

7、程测量桥梁工程测量 隧道工程测量隧道工程测量 军事工程测量军事工程测量等。等。（4 4）摄影）摄影测量测量与遥感与遥感研究利用摄影机或其他传感器采集被测物体的图像信息，研究利用摄影机或其他传感器采集被测物体的图像信息，经过加工处理和分析，以确定被测物体的形状、大小和位经过加工处理和分析，以确定被测物体的形状、大小和位置，置，并判断并判断其性质的理论和方法其性质的理论和方法。 基本原理（4 4）摄影）摄影测量测量与遥感与遥感基本任务：基本任务： 测制各种比例尺的地形图和专题图；测制各种比例尺的地形图和专题图； 建立建立地形数据库地形数据库； 为为各种各种地理信息系统提供地理信息系统提供基础基础数

8、据。数据。技术特点：技术特点： 测绘测绘作业无需接触目标本身，不受现场条件限制作业无需接触目标本身，不受现场条件限制； 影像影像记录目标信息客观、逼真、丰富记录目标信息客观、逼真、丰富； 可可测绘动态目标和复杂形态目标测绘动态目标和复杂形态目标； 影像影像信息可永久保存、重复量测信息可永久保存、重复量测使用。使用。（4 4）摄影）摄影测量测量与遥感与遥感 按按距离分可分为：距离分可分为：航天摄影测量、航空影测量、航天摄影测量、航空影测量、地面影测量、近景影测量和显微影地面影测量、近景影测量和显微影测量。测量。 （4 4）摄影）摄影测量测量与遥感与遥感 按按距离分可分为：距离分可分为：航天摄影测

9、量、航空影测量、航天摄影测量、航空影测量、地面影测量、近景影测量和显微影地面影测量、近景影测量和显微影测量。测量。 （4 4）摄影）摄影测量测量与遥感与遥感 按按技术处理技术处理方法（方法（也是发展阶段也是发展阶段）不同）不同可以分为：可以分为：模拟法影测量、解析法影测量和模拟法影测量、解析法影测量和数字摄影测量数字摄影测量。（4 4）摄影）摄影测量测量与遥感与遥感 遥感测绘野外像控点布设形式遥感测绘野外像控点布设形式单航带布点单航带布点（平面点）（平面点）（4 4）摄影）摄影测量测量与遥感与遥感 遥感测绘野外像控点布设形式遥感测绘野外像控点布设形式区域网布点区域网布点（平面点）（平面点）区域

10、网布点区域网布点（平高点）（平高点）（4 4）摄影）摄影测量测量与遥感与遥感（4 4）摄影）摄影测量测量与遥感与遥感正射影像图（正射影像图（DOM）（4 4）摄影）摄影测量测量与遥感与遥感三维影像图三维影像图（4 4）摄影）摄影测量测量与遥感与遥感（4 4）摄影）摄影测量测量与遥感与遥感发展方向：发展方向：无人机测绘无人机测绘 大倾斜摄影大倾斜摄影（4 4）摄影）摄影测量测量与遥感与遥感发展方向：发展方向：高光谱遥感高光谱遥感 （4 4）摄影）摄影测量测量与遥感与遥感发展方向：发展方向：INSARINSAR （5 5）地图制图与地理信息系统工程）地图制图与地理信息系统工程 地图制图学：地图制图

11、学：是是研究地图及其编制和应用研究地图及其编制和应用的一门学科的一门学科。 它它研究用地图图形反映自然界和人类社会研究用地图图形反映自然界和人类社会各种现象的空间分布，相互联系及其动态变各种现象的空间分布，相互联系及其动态变化，具有区域性学科和技术性学科的两重性。化，具有区域性学科和技术性学科的两重性。亦亦称称地图学地图学。 主要主要研究：研究：地图学基础、地图学基础、地图投影、地图地图投影、地图编制、地图整饰和地图制印等编制、地图整饰和地图制印等地图分类地图分类地图分类地图分类（5 5）地图制图与地理信息系统工程）地图制图与地理信息系统工程 地理信息系统工程地理信息系统工程：地理信息系统工程

12、是地理信息系统工程是应用系统原理和方法，针对特定的实际应用应用系统原理和方法，针对特定的实际应用目的和要求，统筹设计、优化、建设、评价、目的和要求，统筹设计、优化、建设、评价、维护实用维护实用GIS系统的全部过程和步骤的统称系统的全部过程和步骤的统称。 研究方向：研究方向： 地理信息系统地理信息系统理论及理论及应用应用 虚拟虚拟现实技术与三维现实技术与三维GISGIS 实用实用GISGIS系统设计与系统设计与开发开发 地图制图与地图制图与地理空间信息可视化地理空间信息可视化讲课提纲讲课提纲一、测绘学研究内容一、测绘学研究内容二、平面控制测量二、平面控制测量3.3.平面控制测量方法平面控制测量方

13、法 二、平面控制测量二、平面控制测量 1. 1.坐标系坐标系 2. 2.国家等级控制点国家等级控制点 3. 3.平面控制测量主要方法平面控制测量主要方法1.1.坐标系坐标系（1 1）大地坐标系）大地坐标系 是大地测量中以参考椭球面为基准面建立是大地测量中以参考椭球面为基准面建立起来的坐标系。起来的坐标系。 地面点的位置用大地经度、大地纬度和大地地面点的位置用大地经度、大地纬度和大地高度表示。高度表示。1.1.坐标系坐标系（1 1）大地坐标系）大地坐标系 1.1.坐标系坐标系（1 1）大地坐标系）大地坐标系 大地坐标系大地坐标系的确立包括选择一个椭球、对的确立包括选择一个椭球、对椭球进行定位和确

14、定大地起算数据椭球进行定位和确定大地起算数据。 一一个形状、大小和定位、定向都已确定的地个形状、大小和定位、定向都已确定的地球椭球叫参考椭球。参考椭球一旦确定，则标球椭球叫参考椭球。参考椭球一旦确定，则标志着大地坐标系已经建立志着大地坐标系已经建立。1.1.坐标系坐标系（2 2）19541954年年北京坐标系北京坐标系 是是采用苏联克拉索夫斯基椭圆体，在采用苏联克拉索夫斯基椭圆体，在19541954年完成测定工作的，所以叫年完成测定工作的，所以叫“19541954年北京坐标系年北京坐标系”。 大地原点大地原点在原苏联的普尔科在原苏联的普尔科沃。沃。1.1.坐标系坐标系（2 2）新）新19541

15、954年年北京坐标系北京坐标系 是是将将19801980年国家大地坐标系下的全国年国家大地坐标系下的全国天文大地网整体平差成果，以克拉索夫天文大地网整体平差成果，以克拉索夫斯基椭球体面为参考面，通过坐标转换斯基椭球体面为参考面，通过坐标转换整体换算整体换算至至19541954年北京坐标系下而形成年北京坐标系下而形成的大地坐标系统。的大地坐标系统。 1.1.坐标系坐标系（3 3）19801980西安坐标系西安坐标系 19781978年年4 4月在西安召开全国天文大地网平差月在西安召开全国天文大地网平差会议，确定重新定位，建立我国新的坐标系会议，确定重新定位，建立我国新的坐标系。 采用采用地球椭球

16、基本参数为地球椭球基本参数为19751975年国际大地测年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据。1.1.坐标系坐标系（3 3）19801980西安坐标系西安坐标系 该该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约6060公里，公里，故称故称19801980年西安坐标系，又简称西安大地原点。年西安坐标系，又简称西安大地原点。1.1.坐标系坐标系（3 3）19801980西安坐标系西安坐标系 1.1.坐标系坐标系（4 4）WGS84WGS84坐标系坐

17、标系 国际国际上采用的地心坐标系上采用的地心坐标系。坐标坐标原点为地球原点为地球质心质心，其地，其地心空间直角坐标系的心空间直角坐标系的Z Z轴指轴指向向BIH BIH （国际时间服务机构）（国际时间服务机构）1984.O1984.O定义的协议地球极定义的协议地球极（CTP)CTP)方向，方向，X X轴指向轴指向BIH BIH 1984.01984.0的零子午面和的零子午面和CTPCTP赤赤道的交点道的交点，称为，称为19841984年世界年世界大地坐标系统。大地坐标系统。1.1.坐标系坐标系（5 5）20002000国家国家大地坐标系大地坐标系 是是我国当前最新的国家我国当前最新的国家大地坐

18、标系大地坐标系( (英文英文缩缩写为写为CGCS2000CGCS2000) )。 椭球参数与椭球参数与WGS84WGS84坐标系坐标系接近接近。坐标轴指向。坐标轴指向与与WGS84WGS84相同相同。二、平面控制测量二、平面控制测量 1. 1.坐标系坐标系 2.2.国家等级控制点国家等级控制点 3. 3.平面控制测量主要方法平面控制测量主要方法2.2.国家等级控制点国家等级控制点-三角点三角点 是是指在地球表面上，按测量规范的要求选定指在地球表面上，按测量规范的要求选定一系列的点，以这些点为顶点的三角形互相联一系列的点，以这些点为顶点的三角形互相联接在一起组成三角网（锁），在点上设置永久接在一

19、起组成三角网（锁），在点上设置永久性测量标志，以便进行观测，这些点统称为三性测量标志，以便进行观测，这些点统称为三角点。角点。2.2.国家等级控国家等级控制点制点-三角点三角点 三角点三角点依边依边长的不同，分长的不同，分为一等、二等、为一等、二等、三等、三等、 四四等等（国家等级国家等级）。）。一等三角网一等三角网2.2.国家等级控国家等级控制点制点-三角点三角点 三角点三角点依边依边长的不同，分长的不同，分为一等、二等、为一等、二等、三等、三等、 四四等等（国家等级国家等级）。）。 2.2.国家等级控制点国家等级控制点GPSGPS点点 2.2.国家等级控制点国家等级控制点GPSGPS点点

20、3.3.平面控制测量方法平面控制测量方法基本任务：基本任务：将控制点组成平面控制网，用精确的方法将控制点组成平面控制网，用精确的方法测量控制点的位置，计算出各控制点的坐标。测量控制点的位置，计算出各控制点的坐标。平面控制网：平面控制网：为了根据已知点的坐标推算出各控制点为了根据已知点的坐标推算出各控制点的坐标，将控制点组成一定的几何图形，即控制网。的坐标，将控制点组成一定的几何图形，即控制网。平面控制测量形式平面控制测量形式：导线测量、三角测量、三边测导线测量、三角测量、三边测量、全球定位系统量、全球定位系统测量（测量（GPSGPS，GNOLASSGNOLASS，北斗）。，北斗）。 3.3.平

21、面控制测量方法平面控制测量方法（1 1）导线测量：）导线测量：将控制点连接成折线或多边形，称将控制点连接成折线或多边形，称为导线。控制点称为导线点。为导线。控制点称为导线点。起算数据起算数据：起始点招标、方位角起始点招标、方位角观测数据：观测数据：边长、相邻边夹角边长、相邻边夹角3.3.平面控制测量方法平面控制测量方法（2 2）三角测量）三角测量：将控制点组成一些列三角形，称为三将控制点组成一些列三角形，称为三角网，控制点称为三角点。角网，控制点称为三角点。起算数据起算数据：起始点坐标、方位角，或至少测量一条起始起始点坐标、方位角，或至少测量一条起始边长。边长。观测数据：观测数据：所有三角形内角所有三角形内角3.3.平面控制测量方法平面控制测量方法（3 3）三边测量）三边测量：利用测距仪器只测边不测角，利用余利用测距仪器只测边不测角，利用余弦定理推算出各点坐标。弦定理推算出各点坐标。（4 4）导线布设形式）导线布设形式闭合导线闭合导线A A、B B为已知点为已知点附和导线附和导线A A、B B、Q Q为已知点为已知点支