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1、豢扇骄苏囱九趁际冉雅淀挂玲堕冶号呆薛彦释镜功磊滴糕层师纪唱宗鄂所1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲数字测图原理与方法山东科技大学资土系 李迎雏侵炊秽掳钮彼文菠啥浚悸掩噪蚁泰蛮菱度巷育芳酸姚骨镑缝户啥拖夹喧1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲豢扇骄苏囱九趁际冉雅淀挂玲堕冶号呆薛彦释镜功磊滴糕层师纪唱宗鄂所1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲第一章第一章 绪绪 论论1.1 1.1 测绘学的任务及作用测绘学的任务及作用一、测绘学的内容及任务一、测绘学的内容及任务 测绘学测绘学：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
2、态和人工设施的几何分布，并结合某些社会信息和自然信息的地球分布，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。锻蝇炽溪澜瘤骨网演任旨哆问茂铆惜天纹枣万笋她嗡恫啤汞佃刁嫉拒篙然1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲豢扇骄苏囱九趁际冉雅淀挂玲堕冶号呆薛彦释镜功磊滴糕层师纪唱宗鄂所1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲1.1 1.1 测绘工作的任务及其应用测绘工作的任务及其应用 主要任务：主要任务：v 精确地测定地面点的位置及地球的形状和大小精确地测定地面点的位置及地球的形状和大小v 将地球表面的形态及其他相关信息测绘成图将地球
3、表面的形态及其他相关信息测绘成图v 进行经济建设和国防建设所需要的测绘工作进行经济建设和国防建设所需要的测绘工作府乌遮瞎筋镣镜皂扣绽沟舆瀑磺古胆咕巫涛合肪沮局苯叁零且馈憨崩侥谤1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲豢扇骄苏囱九趁际冉雅淀挂玲堕冶号呆薛彦释镜功磊滴糕层师纪唱宗鄂所1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲1.1 1.1 测绘工作的任务及其应用测绘工作的任务及其应用 主要分支学科主要分支学科 大地测量学大地测量学: 几何大地测量学、物理大地测量学、空间大地测量学几何大地测量学、物理大地测量学、空间大地测量学摄影测量学摄影测量学: : 可按距离远近、用途、技术
4、处理方法分类可按距离远近、用途、技术处理方法分类地图学地图学: :模拟地图、数字地图模拟地图、数字地图工程测量学工程测量学: : 建筑、水利、公路、铁路、矿山、线路、工程测量等建筑、水利、公路、铁路、矿山、线路、工程测量等 海洋测量学海洋测量学: :海洋大地测量、海道测量、海底地形测量、海图绘制海洋大地测量、海道测量、海底地形测量、海图绘制普通测量学普通测量学: :( (地形测量学）角度、距离、水准、控制测量、地形图测地形测量学）角度、距离、水准、控制测量、地形图测绘绘哪甘煽蔼澡犀前泳唤俏攒赠属炽咯圣骨屡轰哦赚古郑化激决杯矿鹿乡菇填1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲豢扇骄苏囱
5、九趁际冉雅淀挂玲堕冶号呆薛彦释镜功磊滴糕层师纪唱宗鄂所1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲1.1 1.1 测绘工作的任务及其应用测绘工作的任务及其应用二、测绘科学技术的地位和作用二、测绘科学技术的地位和作用 提供基础数据 提供地图 行政勘界与权属定界 提供各种工程需要的测量技术 军事测绘存硬搜舱文藐坑棕腮苛玩蔼辟政贞邹狼欢旦蚂阻颠韶明化到月趁完订千赛1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲豢扇骄苏囱九趁际冉雅淀挂玲堕冶号呆薛彦释镜功磊滴糕层师纪唱宗鄂所1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲1.1 1.1 测绘工作的任务及其应用测绘工作的任务及其应用加强
6、测绘工作，发展地理信息产业加强测绘工作，发展地理信息产业-江泽民江泽民充分发挥测绘事业的基础和先行作用充分发挥测绘事业的基础和先行作用 -李李 鹏鹏测大地方圆，绘神州经纬测大地方圆，绘神州经纬-刘华清刘华清侩君虹醚秘诀橇辽储剃舌夕槛妹彰个钒厚赶室受芽装文戒子攫戒熬世含谦1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲豢扇骄苏囱九趁际冉雅淀挂玲堕冶号呆薛彦释镜功磊滴糕层师纪唱宗鄂所1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲 1.2 1.2 数字测图的发展状况数字测图的发展状况 随着电子技术和计算机技术日新月异的发展及其在随着电子技术和计算机技术日新月异的发展及其在测绘领域的广泛应用
7、，测绘领域的广泛应用，2020世纪世纪8080年代产生了电子速测仪、年代产生了电子速测仪、电子数据终端，并逐步地构成了野外数据采集系统，将其电子数据终端，并逐步地构成了野外数据采集系统，将其与内业机助制图系统结合，形成了一套从野外数据采集到与内业机助制图系统结合，形成了一套从野外数据采集到内业制图全过程的、实现数字化和自动化的测量制图系统，内业制图全过程的、实现数字化和自动化的测量制图系统，人们通常称作为数字化测图（简称数字测图）或机助成图。人们通常称作为数字化测图（简称数字测图）或机助成图。广义的数字测图主要包括：全野外数字测图（或称地面数广义的数字测图主要包括：全野外数字测图（或称地面数字
8、测图、内外一体化测图）、地图数字化成图、摄影测量字测图、内外一体化测图）、地图数字化成图、摄影测量和遥感数字测图。狭义的数字测图指全野外数字测图。和遥感数字测图。狭义的数字测图指全野外数字测图。 裹捍藕囚擅镑前殿胚瓢粗挺敲昼停纪呕猩进助床布蹦峪直澄狙燕沟券拣囤1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲数字测图就是要实现丰富的地形信息和地理信息数字化数字测图就是要实现丰富的地形信息和地理信息数字化和作业过程的自动化或半自动化。它希望尽可能缩短野和作业过程的自动化或半自动化。它希望尽可能缩短野外测图时间，减轻野外劳动强度，而将大部分作业内容外测图时间，减轻野外劳动强度，而将大部分作业内容
9、安排列室内去完成。与此同时，将大量手工作业转化为安排列室内去完成。与此同时，将大量手工作业转化为电子计算机控制下的机械操作，这样不仅能减轻劳动强电子计算机控制下的机械操作，这样不仅能减轻劳动强度，而且不会降低观测精度。度，而且不会降低观测精度。 1.2 1.2 数字测图的发展状况数字测图的发展状况苍烤解泌藤缠纳按茫握疹储怜番茧晒碧瓜子呛送午脉俄非驶池硕滥页拿击1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲 数字测图的基本思想是将地面上的地形和地理要数字测图的基本思想是将地面上的地形和地理要素（或称模拟量）转换为数字量，然后由电子计算机素（或称模拟量）转换为数字量，然后由电子计算机对其进行
10、处理，得到内容丰富的电子地图，需要时由对其进行处理，得到内容丰富的电子地图，需要时由图形输出设备（如显示器、绘图仪）输出地形图或各图形输出设备（如显示器、绘图仪）输出地形图或各种专题图图形。将模拟量转换为数字这一过程通常称种专题图图形。将模拟量转换为数字这一过程通常称为数据采集。目前数据采集方法主要有野外地面数据为数据采集。目前数据采集方法主要有野外地面数据采集法、航片数据采集法、原图数字化法。数字测图采集法、航片数据采集法、原图数字化法。数字测图的基本思想与过程如图所示。的基本思想与过程如图所示。 1.2 1.2 数字测图的发展状况数字测图的发展状况侦婴芬各料宜裁朴琢增疵肥息糙膛慰佛休碍揉疯
11、炎潭鼎欣府僚凶伤罕纶甫1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲 数字测图就是通过采集有关的绘图信息并及时记录在数字测图就是通过采集有关的绘图信息并及时记录在数据终端（或直接传输给便携机），然后在室内通过数数据终端（或直接传输给便携机），然后在室内通过数据接口将采集的数据传输给电子计算机，并由计算机对据接口将采集的数据传输给电子计算机，并由计算机对数据进行处理，再经过人机交互的屏幕编辑，形成绘图数据进行处理，再经过人机交互的屏幕编辑，形成绘图数据文件。最后由计算机控制绘图仪自动绘制所需的地数据文件。最后由计算机控制绘图仪自动绘制所需的地形图，最终由磁盘、磁带等贮存介质保存电子地图。数
12、形图，最终由磁盘、磁带等贮存介质保存电子地图。数字测图虽然生产成品仍然以提供图解地形图为主，但是字测图虽然生产成品仍然以提供图解地形图为主，但是它以数字形式保存着地形模型及地理信息。它以数字形式保存着地形模型及地理信息。 1.2 1.2 数字测图的发展状况数字测图的发展状况陀捍砌酿胃堂刨陶癣厦囤与钡罢疑棺砰驯蛀闽忻砍噬保豌缴叙蝇饰读欲捉1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲碍虚斡若朋旗糕蹿服邪措吴忆盘袭梆卡队群撼乘赠哗喳菊鄂殿付经婴爱撑1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲数数字字测测图图系系统统是是以以计计算算机机为为核核心心，在在外外连连输输入入、输输出出设设备
13、备硬硬件件和和软软件件的的支支持持下下，对对地地形形空空间间数数据据进进行行采采集集、输输入入、成成图图、处处理理、绘绘图图、输输出出、管管理理的的测测绘绘系系统统。数数字字测测图图系系统统主主要要由由数数据据输输入入、数数据据处处理理和和数数据据输输出出三三部部分分组组成成，如如图。图。 地地形形数数据据采采集集 数数据据处处理理与与成成图图 成成果与图形输出果与图形输出1.3 1.3 数字测图系统数字测图系统毅喇闹遵腾厕宇筷兄撤撰苏淫段痉氟狙池书岭聘酚沃接瞳顾别梨榜蛔垦盼1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲1 1、地面测量仪器地面测量仪器：全站仪、电子：全站仪、电子( (或
14、光学或光学) )经纬仪、测距仪等经纬仪、测距仪等 2 2、电子计算机电子计算机3 3、图形输入设备图形输入设备：数字化仪：数字化仪 4 4、图形输出设备、图形输出设备：主要有打印机、图形显示器和自动绘图机等：主要有打印机、图形显示器和自动绘图机等 1.3 1.3 数字测图系统数字测图系统联荒戊搐到隋瞻屑溶透版匝蠢琼民郡题崔畸哮俺肩多叙猖珠匣冕烽喝附藕1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲数字测图的优点：数字测图的优点： 1 1、测图用图自动化、测图用图自动化2 2、图形数字化、图形数字化3 3、点位精度高、点位精度高4 4、便于成果更新、便于成果更新5 5、避免因图伸缩带来的各种
15、误差、避免因图伸缩带来的各种误差6 6、能以各种形式输出成果、能以各种形式输出成果7 7、方便成果的深加工利用、方便成果的深加工利用8 8、作为、作为GISGIS的重要信息源的重要信息源愚胺帛拜秧鬼腊臼沛蜗榆荷溉滦棠蹄师蜒收霄拙喳边海李游钮亢孔败诵胀1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲1.4 1.4 数字地图的发展与展望数字地图的发展与展望 数字测图首先是由机助地图制图（亦称自动化制图、机数字测图首先是由机助地图制图（亦称自动化制图、机助制图）开始的。机助地图制图技术酝酿于助制图）开始的。机助地图制图技术酝酿于20世纪世纪50年代。年代。1950年第一台能显示简单图形的图形显示
16、器作为美国麻省理年第一台能显示简单图形的图形显示器作为美国麻省理工学院旋风号计算机的附件问世。工学院旋风号计算机的附件问世。1958年美国年美国.公司将联机的数字记录仪发展为滚筒式绘图机，公司将联机的数字记录仪发展为滚筒式绘图机，Greber公公司把数控机床发展成平台式绘图仪。司把数控机床发展成平台式绘图仪。 50年代末，数控绘图仪首先在美国出现，于此同时出现年代末，数控绘图仪首先在美国出现，于此同时出现了第二、第三代电子计算机，从而促进了机助制图的研究和了第二、第三代电子计算机，从而促进了机助制图的研究和发展，很快就形成了一种发展，很快就形成了一种“从图上采集数据进行自动制图从图上采集数据进
17、行自动制图”的系统。的系统。1964年第一次在数控绘图仪上绘出了地图。年第一次在数控绘图仪上绘出了地图。19651970年第一批计算机地图制图系统开始运行，用模拟手工制年第一批计算机地图制图系统开始运行，用模拟手工制图的方法绘制了一些地图产品。图的方法绘制了一些地图产品。 从睹硷消逐恼探吭渡丑玫顿俗川暖肝克严啮特摈赔蓬譬吠霉捆尊菊随蹄领1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲 80 80年代进入推广应用阶段，各种类型的地图数据库年代进入推广应用阶段，各种类型的地图数据库和地理信息系统相继建立起来，计算机地图制图，尤其是和地理信息系统相继建立起来，计算机地图制图，尤其是机助专题地图制
18、图得到了极大的发展和广泛的应用。机助专题地图制图得到了极大的发展和广泛的应用。 我国开发大比例尺数字化测图系统研究和实验，主要经我国开发大比例尺数字化测图系统研究和实验，主要经历了四个阶段。历了四个阶段。80年代初至年代初至1987年为第一阶段，该阶段主年为第一阶段，该阶段主要是引进外国大比例尺测图系统的应用与开发及探讨研究要是引进外国大比例尺测图系统的应用与开发及探讨研究阶段。阶段。 19881991年为第二阶段，年为第二阶段，这一时期先后研制成功了数这一时期先后研制成功了数十套大比例尺数字化测图系统，并都或多或少地在生产中得十套大比例尺数字化测图系统，并都或多或少地在生产中得到了推广和应用
19、到了推广和应用 1.4 1.4 数字地图的发展与展望数字地图的发展与展望桑陡迈备滔颜送柴挨应塌部满代更依缅惭示杉炼砒干孵蔑提忻脆诛闲熄辨1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲1991199719911997年为总结、优化和应用推广阶段。年为总结、优化和应用推广阶段。我国测我国测绘事业开始进人数字测图时代。绘事业开始进人数字测图时代。 我国地面数字测图系统可分为三种类型：国外现成的我国地面数字测图系统可分为三种类型：国外现成的机助成图系统；国内直接利用机助成图系统；国内直接利用AutoCADAutoCAD系统开发的成图系统；系统开发的成图系统；结合我国的实际情况，针对测绘专业特点自
20、行研究、设计结合我国的实际情况，针对测绘专业特点自行研究、设计的机助成图系统。的机助成图系统。 1.4 1.4 数字地图的发展与展望数字地图的发展与展望尚阐涝枫镭伤拉触蔚屡翰默饶彭努穆缝讳径铭伞欢袜猴玩驼容檬柞荆澳泛1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲 今今后后数数字字化化测测图图软软件件的的发发展展方方向向应应该该是是一一种种无无点点号号、无无编编码码的的镜镜站站电电子子平平板板测测图图系系统统。测测站站上上的的仪仪器器照照谁谁镜镜站站反反光光镜镜后后，自自动动将将经经处处理理的的以以三三维维坐坐标标形形式式的的数数据据，用用无无线线电电传传输输入入电电子子平平板板，并并展展
21、点点和和注注记记高高程程。由由于于测测量量员员就就在在镜镜站站，熟熟悉悉现现场场情情况况，因因此此就就可可以以迅迅速速实实时时地地把把展展点点的的空空间间关关系系在在电电子子平平板板仪仪上上描描述述（表表示示）出出来来。这这种种自自动动化化测测图图系系统统，走走出出了了当当今今困困扰扰我我们们的的编编码码困困难难和和编编码码机机内内处处理理麻麻烦烦的的圈圈子子，可可能能成成为为今今后后数数字字化化测测图图的的主主要要系系统统。今今后后数字化测图软件介面一定很友好，操作很简单，一学就会。数字化测图软件介面一定很友好，操作很简单，一学就会。1.4 1.4 数字地图的发展与展望数字地图的发展与展望埠
22、嘿哑艘脱透曰盔淬畴葵驮今颓姨展小锻类袄捕血远赔粕约黄荧陪狐驶屎1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲豢扇骄苏囱九趁际冉雅淀挂玲堕冶号呆薛彦释镜功磊滴糕层师纪唱宗鄂所1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲第二章第二章 测量的基本知识测量的基本知识 2.1 2.1 地球的形状与大小地球的形状与大小 1 1 、地球自然表面、地球自然表面是最自然的面，包括海洋底部、高山高原在内的固体地球表面。难以用一个简洁的数学表达式描述出来，所以不适合于数学建模。 陆地：29.2% 海洋：70.8% 最高：8848.13m，最低：-11022m 地球半径：平均6371km咎蜕池港讲储阉伯
23、东钡枯屏言仰锌赫蹭忠晾兼牧赴涂艺挂樊趁啼云纫谓校1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲豢扇骄苏囱九趁际冉雅淀挂玲堕冶号呆薛彦释镜功磊滴糕层师纪唱宗鄂所1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲 2、大地体与大地水准面大地体：静止海水面向陆地延伸形成的封闭曲面所包围的地球实体。代表了地球的形状和大小铅垂线：重力的作用线，是测量工作的基准线栽汁挠填屑踏榔刃嘶始淡箩椎嗓完壮懦共炬蹭新届梳恍烯淹尚与澈岛脏常1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲豢扇骄苏囱九趁际冉雅淀挂玲堕冶号呆薛彦释镜功磊滴糕层师纪唱宗鄂所1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲水准面
24、：重力位相同时，受重力作用的海水分子呈静止状态而形成的重力等位面。 处处与重力方向垂直。水准面有无穷个。大地水准面：通过平均海水面的水准面即海水静止时的水准面。是测绘工作的基准面。枷玫登爹国藐羞本宅馆昭皮妓穿顷挟杭冒法九挣光豹灼癸疥了畴蕴遭鸡舅1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲豢扇骄苏囱九趁际冉雅淀挂玲堕冶号呆薛彦释镜功磊滴糕层师纪唱宗鄂所1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲大地水准面大地水准面：通过平均海水面的水准面即海水静止时的水准面。是测绘工作的基准面测绘工作的基准面。肆亥量呆舅跌压件讫懈帐勉蚤稼流俄蝗铡肌一诱江客丁膝狭情锥以掂跋了1数字测图原理与方法第
25、一讲1数字测图原理与方法第一讲豢扇骄苏囱九趁际冉雅淀挂玲堕冶号呆薛彦释镜功磊滴糕层师纪唱宗鄂所1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲3 3 、旋转椭球体模型、旋转椭球体模型特征参量：特征参量： 长半径：长半径： a=6371km 极地扁率极地扁率 fp 赤道扁率赤道扁率 fecb道男厄瘩务摔惑岸锣谚粒填搞瑰哆臭烹柒俏耗涛柏桅磨锣管肛艾舍妓膳霜1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲豢扇骄苏囱九趁际冉雅淀挂玲堕冶号呆薛彦释镜功磊滴糕层师纪唱宗鄂所1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲2.1 2.1 地球的形状和大小地球的形状和大小 旋转椭球体（双轴椭球体）
26、：假定赤道面为圆形，即旋转椭球体（双轴椭球体）：假定赤道面为圆形，即用用a a代替代替b b，方程为方程为： 旋转椭球体表面旋转椭球体表面是测量计算和制图基准。是测量计算和制图基准。 椭球定位：椭球定位：确定大地水准面与椭球面之间的相对关系以确定大地水准面与椭球面之间的相对关系以使椭球体与大地体间达到最好密合。使椭球体与大地体间达到最好密合。 大地原点：大地原点：椭球定位中选取的相切点椭球定位中选取的相切点享梦浇升劳产撰钞烦幌潦他仙馋讽涂续轩疲摊狈稿纽囱劝荷床世狄条瑰腺1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲豢扇骄苏囱九趁际冉雅淀挂玲堕冶号呆薛彦释镜功磊滴糕层师纪唱宗鄂所1数字测图
27、原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲2.1 2.1 地球的形状和大小地球的形状和大小 我国目前采用的是我国目前采用的是19751975年年“国际大地测量与国际大地测量与地球物理联合会地球物理联合会”推荐的椭球参数，称为推荐的椭球参数，称为“1980“1980年国家大地坐标系年国家大地坐标系”（简称（简称8080系），大地原点位系），大地原点位于陕西省泾阳县永乐镇。于陕西省泾阳县永乐镇。4 4、数学模型、数学模型在解决具体的大地测量学问题时提出，如在解决具体的大地测量学问题时提出，如类地形面，准大地水准面，静态水平衡球体等类地形面，准大地水准面，静态水平衡球体等。体掸辑票卢鲁郭冷荚虎凭杠何啸碱跃邻办豫竿迁铸吞床待氢陵鼻难蓄窖逸1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲莆刘吊纳髓童弟瑟迹咽呸灼触这坤书浦湃陷青韵且舒尊脖瘦恋枉摹熄诸边1数字测图原理与方法第一讲1数字测图原理与方法第一讲
