第一章、 測繪科學(xué)與技術(shù)概論.ppt

1、第一章 測繪科學(xué)與技術(shù)概論,1、GIS與主要學(xué)科的關(guān)系 GIS的定義：在計算機(jī)軟硬件的支持下，對地表空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲、管理、分析、顯示、輸出的技術(shù)系統(tǒng)。 GIS主要與數(shù)學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、測繪學(xué)、地學(xué)有密切關(guān)系。,數(shù)學(xué)為GIS提供最基本的理論源泉。 測繪學(xué)主要為GIS采集數(shù)據(jù)和制作地圖。 地學(xué)則為GIS提供地理模型和空間分析。 計算機(jī)科學(xué)則為GIS提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持，計算機(jī)學(xué)科理論與技術(shù)上的每一次革新和突破都深深影響著GIS的發(fā)展。,2、測繪科學(xué)與技術(shù) 測繪的主要任務(wù)：測繪，顧名思義就是測和繪。測包括測量地球形狀、地表形態(tài)和地物的空間位置及其相對關(guān)系等。繪則是將依據(jù)一定的數(shù)學(xué)法則將所測內(nèi)容

2、繪制成圖。 測繪學(xué)的學(xué)科分類： 一、測量學(xué) 二、大地測量學(xué) 三、工程測量學(xué) 四、測量誤差理論 五、地圖制圖學(xué) 六、衛(wèi)星測量學(xué) 七、攝影測量學(xué),一、測量學(xué) 它不是一個獨立的學(xué)科，而是測繪類各專業(yè)的公共基礎(chǔ)課，主要研究測量基本原理、大比例尺地形圖測繪理論、方法和工程測量的基本方法。它主要研究以地球平面小區(qū)域為研究對象，因 地球曲率半徑很大（平均為6371km),可視小區(qū)域球面為平面而不顧及地球的曲率，這樣以來，使理論和方法都得到了簡化。,二、大地測量學(xué) 它以地球表面大區(qū)域為研究對象，這時必須考慮地球的曲率，因而在理論和方法上嚴(yán)密復(fù)雜。大地測量學(xué)研究地球的形狀、大小及地球重力場的理論和測定方法，主要

3、任務(wù)是在全國范圍內(nèi)布設(shè)大地控制網(wǎng)和重力網(wǎng)，精密測定一系列點的空間位置（三維坐標(biāo)）和重力，為地學(xué)科學(xué)、空間科學(xué)、地形圖測繪及工程施工提供控制依據(jù)。,三、工程測量學(xué) 是研究各項工程在規(guī)劃設(shè)計、施工放樣、竣工驗收和運營等階段中測量理論和方法的一門學(xué)科。主要任務(wù)有： 放樣，施工測量，竣工測量，變形測量等。,三、測量誤差理論 是研究測量誤差產(chǎn)生的原因和變化規(guī)律，找出減弱誤差的對策，評定測量成果的精度的一門理論。,四、地圖制圖學(xué) 是研究地圖及其制作的理論、工藝技術(shù)和應(yīng)用的一門獨立學(xué)科，主要包括地圖編制學(xué)、地圖投影學(xué)、地圖整飾和印制等。,3、一個實例 1.如何測繪一幅校園地圖 1.1 坐標(biāo)系的建立 平面直角

4、坐標(biāo)系 1.2 測繪方法 極坐標(biāo)法 1.3 測繪儀器 水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀,2.地球的形狀是什么樣的 2.1 上述方法存在的問題 由于不能確定地球的形狀，可能導(dǎo)致嚴(yán)重的變形，不符合真實的世界。 2.2 地球的形狀 1）圓球 2）兩極略扁的橢球 3）大地水準(zhǔn)面包圍的大地體 4）自然表面包圍的復(fù)雜形體 以上是大地測量學(xué)的研究范疇,2.3 地心坐標(biāo)系 地球?qū)嶋H上是一個南北兩級略扁，非常接近數(shù)學(xué)旋轉(zhuǎn)橢球的橢球體，近兩個世紀(jì)以來，各國學(xué)者都在致力研究這個橢球的大小，使之最接近大地體。提出了多個不同的橢球元素。 當(dāng)我們所選用的橢球元素使得所對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)橢球在全球范圍內(nèi)最接近大地體，就將這個旋轉(zhuǎn)橢球稱之為總地球橢球

5、，而把以總地球橢球為基準(zhǔn)的坐標(biāo)系就稱之為地心坐標(biāo)系。 以總地球橢球和地心坐標(biāo)系為基礎(chǔ)可以建立兩種坐標(biāo)系分別為地心空間直角坐標(biāo)系（X，Y，Z)和大地坐標(biāo)系（B，L，H)。,3 如何把地球上的地物繪制在平面的地圖上 3.1 高斯克呂格投影（橫軸墨卡托投影（UTM）,4 如何確保地圖的精度 4.1 使用參心坐標(biāo)系 所謂的參心坐標(biāo)系是對應(yīng)參考橢球而言，這里的參考橢球仍是選用總地球橢球的幾何參數(shù)，而后進(jìn)行單點或多點定位，以建立適合本國或本區(qū)域的參考橢球，具體方法是在本國合適的地方選擇一個點P，先將P點沿鉛垂線投影到大地水準(zhǔn)面上得到P點，然后使橢球在P與大地體相切，這時過P的法線與過P點的鉛垂線重合。于是

6、橢球與大地體的關(guān)系就確定好了。切點P的球面位置大地經(jīng)度和大地緯度就作為全國其它點球面位置的起算數(shù)據(jù)，切點P 稱為大地原點。,4.2 建立控制網(wǎng) 有了大地原點再采用天文大地測量的方法就可以確定一些點的精確的大地經(jīng)度和大地緯度。然后利用這些點采用最精密的儀器和嚴(yán)密的方法，在全國很稀疏地布設(shè)一系列控制點形成控制網(wǎng)，測定控制點的坐標(biāo)和高程，構(gòu)成骨架，而后先急后緩、分期分區(qū)逐級布設(shè)低一級控制網(wǎng)。這樣就形成了控制等級系列，在點位精度上逐級降低、在點的密度上逐級加大。控制測量的這種布網(wǎng)原則非常重要，它確保了坐標(biāo)和高程系統(tǒng)的統(tǒng)一，同級控制網(wǎng)的規(guī)格和精度比較均衡，點位誤差的積累受到有效控制。,4.3 誤差理論與

7、測量平差 測量平差的主要任務(wù)就是根據(jù)有限的觀測值求得其真值（理論值）的最或然值，也就是對其真值作出某種估計。因此，測量平差實質(zhì)上就是我們學(xué)過的數(shù)理統(tǒng)計中的參數(shù)估計。而具體到控制網(wǎng)的平差，平差的目的就是消除矛盾或者說是不符值，得到唯一解，也就是各觀測量的最或然值以及方差的估計值，這里的方差從某種意義上講就是測量的精度。 以上是測量誤差理論的范疇,5.如何繪制地圖 5.1 投影方式 5.2 選用符號 5.4 地圖注記 5.3 制圖綜合 以上是地圖制圖學(xué)的范疇,海島聯(lián)測的困難，實時定位的困難 由此誕生了衛(wèi)星測量學(xué) GPS：它是全球定位系統(tǒng)（global positioning system)的英文縮寫，地面的GPS接收機(jī)通過觀測分布在地球軌道上的位置為已知的GPS衛(wèi)星，利用空間前方交會