第一章緒論2002年NASA發(fā)射的GRACE雙子衛(wèi)星正對(duì)地球的重力場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)量。高度夸張的地球重力圖測(cè)量學(xué)在人類認(rèn)識(shí)地球中的作用

“地球的形狀是什么樣的？”

Whatistheshapeoftheearth?

這是人類長(zhǎng)期探索的問(wèn)題。早在公元前6世紀(jì)古希臘的畢達(dá)哥拉（Pythagoras）就提出了地的球形狀的概念。人類活動(dòng)與測(cè)繪工作緊密相關(guān)什么時(shí)間？什么地方？發(fā)生了什么事情？事發(fā)地點(diǎn)及其周圍環(huán)境發(fā)生什么變化、有什么關(guān)聯(lián)？時(shí)間、空間、屬性是地理空間信息的三大要素，使人們?cè)谏詈鸵磺谢顒?dòng)中都會(huì)涉及到的問(wèn)題；經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)測(cè)繪信息需求迅速增長(zhǎng)，測(cè)繪信息內(nèi)容和服務(wù)方式發(fā)生了深刻變化?；緝?nèi)容1測(cè)量學(xué)（Surveying）的基本概念2基本測(cè)繪技能、方法3地圖認(rèn)讀4工程測(cè)繪放樣測(cè)量學(xué)的產(chǎn)生1、生產(chǎn)、生活的需要以及建筑、農(nóng)田、水利建設(shè)等2、軍事、交通運(yùn)輸?shù)男枰?---旅行、航海等。1.1測(cè)量學(xué)的任務(wù)及其在工程中的應(yīng)用一、測(cè)量學(xué)的研究對(duì)象和任務(wù)測(cè)量學(xué)是研究地球的形狀和大小以及確定地面點(diǎn)位的科學(xué)。早期的定義測(cè)量學(xué)是一門研究地面點(diǎn)位的空間位置的確定，將地球表面的地貌、地物、行政和權(quán)屬界線測(cè)繪成圖，以及將規(guī)劃設(shè)計(jì)的點(diǎn)和線在實(shí)地定位的科學(xué)，它包括測(cè)定和測(cè)設(shè)（施工放樣）兩部分。任務(wù)：（1）測(cè)圖：將地球表面的地物和地貌展繪到圖紙上；（2）測(cè)設(shè)（放樣）：把設(shè)計(jì)好的各種建筑物或構(gòu)筑物的位置標(biāo)定到實(shí)地上去，以便施工。研究三維空間中各種物體的形狀、大小、位置、方向和其分布的學(xué)科。（1）研究測(cè)繪地形圖的理論和方法——測(cè)圖

（2）研究在地形圖上進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)的基本原理和方法——

圖的應(yīng)用（3）研究建筑物施工放樣、建筑質(zhì)量檢驗(yàn)的技術(shù)和方法——放樣（測(cè)設(shè)）（4）對(duì)大型建筑物的安全性進(jìn)行位移和變形監(jiān)測(cè)二、測(cè)量學(xué)的分支（1）大地測(cè)量學(xué)：解決大地區(qū)控制測(cè)量和地球重力場(chǎng)問(wèn)題；（2）普通測(cè)量學(xué)：解決小地區(qū)的測(cè)量問(wèn)題；（3）攝影測(cè)量學(xué)：利用攝影技術(shù)進(jìn)行測(cè)量；（4）工程測(cè)量學(xué)：研究工程建設(shè)中所進(jìn)行的各種測(cè)量工作；（5）制圖學(xué)：將測(cè)量成果資料編繪和制印成各種地圖。1.1測(cè)量學(xué)的任務(wù)及其在工程中的應(yīng)用大地測(cè)量工程測(cè)量地圖制圖與遙感攝影測(cè)量海洋測(cè)繪

測(cè)繪學(xué)測(cè)繪學(xué)的分支學(xué)科研究和測(cè)定地球的形狀、大小、重力場(chǎng)、整體與局部運(yùn)動(dòng)和測(cè)定地面點(diǎn)的幾何位置以及它們的變化的理論和技術(shù)的學(xué)科。地球的大小指地球橢球的大小；地面點(diǎn)的幾何位置指地面點(diǎn)在一個(gè)坐標(biāo)系中的位置；地球的形狀指大地水準(zhǔn)面的形狀（或地球橢球的扁率）；地球重力場(chǎng)研究指利用地球的重力作用研究地球形狀等；1大地測(cè)量學(xué)三、測(cè)量學(xué)科的分支

大地測(cè)量學(xué)研究測(cè)定地球的形狀和大小及地球表面較大地區(qū)的點(diǎn)位測(cè)定和計(jì)算的有關(guān)理論與方法的學(xué)科。研究利用攝影或遙感的手段獲取目標(biāo)物的影像數(shù)據(jù)，從中提取幾何的或物理的信息，并用圖形、圖像和數(shù)字形式表達(dá)的學(xué)科。主要內(nèi)容包括：獲取目標(biāo)物的影像；對(duì)所攝得的影像進(jìn)行處理；用圖形、圖像或數(shù)字形式表示所處理的成果。從攝影測(cè)量學(xué)到攝影測(cè)量與遙感學(xué)。

2攝影測(cè)量與遙感學(xué)機(jī)載空間三維數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)LaserScanningfromtheair–digitalearthmodelswithandwithoutvegetationALS50withvegetationw/ovegetationFastdigitalterrainmodeling車載空間三維數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（MMS）航空攝影——在飛機(jī)上利用航攝機(jī)攝取地面景物影像的技術(shù)航天攝影——在航天飛行器上利用攝影機(jī)或其它遙感探測(cè)器獲取地球的圖像資料和有關(guān)數(shù)據(jù)的技術(shù)航空航天攝影測(cè)量——根據(jù)在飛機(jī)上拍攝的像片獲取地面信息，測(cè)繪地形圖地面攝影測(cè)量——利用安置在地面上的專用攝影機(jī)拍攝的主體像對(duì)，對(duì)所攝目標(biāo)物進(jìn)行測(cè)繪工作的技術(shù)

研究工程建設(shè)和自然資源開(kāi)發(fā)中各個(gè)階段進(jìn)行控制測(cè)量、地形測(cè)繪、施工放樣和變形監(jiān)測(cè)的理論和技術(shù)的學(xué)科規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的測(cè)量——提供地形資料，配合地質(zhì)勘探和水文觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量施工興建階段的測(cè)量——按照設(shè)計(jì)要求，在實(shí)地準(zhǔn)確地標(biāo)定出建筑物各部分的平面和高程的測(cè)量作為施工和安裝的依據(jù)3工程測(cè)量學(xué)高精度工程測(cè)量——采用非常規(guī)的測(cè)量?jī)x器和方法，使其測(cè)量的絕對(duì)精度達(dá)到毫米以上要求的測(cè)量工作

運(yùn)營(yíng)管理階段的測(cè)量——工程竣工后為監(jiān)視工程狀況，保證安全，進(jìn)行周期性的重復(fù)測(cè)量，觀測(cè)其變形情況研究模擬和數(shù)字地圖的基礎(chǔ)理論、設(shè)計(jì)、編繪、復(fù)制的技術(shù)方法及應(yīng)用的學(xué)科。

地圖投影——依據(jù)數(shù)學(xué)原理將地球橢球面上的

經(jīng)緯度線網(wǎng)描繪在平面上相應(yīng)的

經(jīng)緯線網(wǎng)地圖編制——制作地圖的理論和技術(shù)地圖整飾——研究地圖的表現(xiàn)形式地圖制印——地圖復(fù)制的理論和技術(shù)地圖應(yīng)用——對(duì)地圖進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)、閱讀、

量算和在圖上進(jìn)行作業(yè)計(jì)算機(jī)地圖制圖——用計(jì)算機(jī)進(jìn)行地圖制圖4地圖制圖學(xué)（地圖學(xué)）以海洋水體和海底為對(duì)象所進(jìn)行的測(cè)量和海圖編制的理論和方法的學(xué)科。海道測(cè)量——以保證航行安全為目的對(duì)地球表面水域及毗鄰陸地所進(jìn)行的水深和岸線測(cè)量以及底質(zhì)、障礙物的探測(cè)等工作

海洋大地測(cè)量——為確定海面地形、海底地形以及海洋重力及其變化所進(jìn)行的大地測(cè)量工作海底地形測(cè)量——測(cè)定海底起伏、沉積物結(jié)構(gòu)和地物的測(cè)量工作海圖編制——設(shè)計(jì)、編繪、整飾和印刷海圖的工作海洋專題測(cè)量——以海洋區(qū)域的地理專題要素為對(duì)象的測(cè)量工作5海洋測(cè)繪學(xué)測(cè)繪學(xué)中的3S技術(shù)◆

全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem,GPS）美國(guó)發(fā)展的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航和定位的軍事系統(tǒng)◆遙感（RemoteSensing,RS）不接觸物體本身，用傳感器收集目標(biāo)物的電磁波信息，經(jīng)處理、分析后，識(shí)別目標(biāo)物，揭示其幾何、物理特性和相互聯(lián)系及其變化規(guī)律的科學(xué)技術(shù)◆地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem,GIS）在計(jì)算機(jī)軟件和硬件支持下，把各種地理信息按照空間分布及屬性以一定的格式輸入、存儲(chǔ)、檢索、顯示和綜合分析應(yīng)用的技術(shù)系統(tǒng)三、測(cè)繪學(xué)的現(xiàn)代發(fā)展我國(guó)地心坐標(biāo)系參考框架2008年7月1日起啟用“2000國(guó)家大地坐標(biāo)系”國(guó)家高程基準(zhǔn)我國(guó)采用1985黃海高程系統(tǒng)，基準(zhǔn)是青島水準(zhǔn)原點(diǎn)及其高程值。國(guó)家一、二等水準(zhǔn)網(wǎng)則為此高程系統(tǒng)的參考框架。利用厘米級(jí)精度水平的（似）大地水準(zhǔn)面將GNSS測(cè)定的大地高轉(zhuǎn)換成正（常）高，借助（似）大地水準(zhǔn)面形成全球統(tǒng)一的高程基準(zhǔn)，以此代替幾何水準(zhǔn)測(cè)量所建立的高程參考框架高程基準(zhǔn)數(shù)字化地圖制圖與地理信息工程1：5萬(wàn)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)水位監(jiān)測(cè)面水準(zhǔn)測(cè)量–場(chǎng)地平整大橋監(jiān)測(cè)隧道測(cè)量地圖制圖學(xué)研究地圖制圖的理論和方法。地形測(cè)量學(xué)研究將地球表面局部地區(qū)的地貌、地物測(cè)繪成地形圖和編制地籍圖的基本理論和方法?？刂茰y(cè)量與細(xì)部測(cè)量三.細(xì)部測(cè)量現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)虛擬地理環(huán)境虛擬長(zhǎng)江三峽虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與GIS結(jié)合的技術(shù)，生成逼真、動(dòng)態(tài)、可交互的虛擬世界，能模擬各種地學(xué)過(guò)程。數(shù)字城市虛擬城市城市規(guī)劃城市管網(wǎng)測(cè)繪學(xué)科和測(cè)繪事業(yè)三個(gè)階段的發(fā)展傳統(tǒng)測(cè)繪

數(shù)字化測(cè)繪

信息化測(cè)繪測(cè)繪學(xué)科發(fā)展歷程傳統(tǒng)測(cè)繪利用模擬方法測(cè)定和推算地面及其外層空間點(diǎn)的幾何位置，確定地球形狀和地球重力場(chǎng)，獲取地球表面自然形態(tài)和人工設(shè)施的幾何分布以及與其屬性有關(guān)的信息，編制全球或局部地區(qū)的各種比例尺的普通地圖和專題地圖，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)以及地學(xué)研究服務(wù)。傳統(tǒng)測(cè)繪傳統(tǒng)測(cè)繪特征地面觀測(cè)技術(shù)手工操作方式勞動(dòng)強(qiáng)度大時(shí)間延續(xù)長(zhǎng)測(cè)量精度低限于局部范圍靜態(tài)測(cè)量應(yīng)用范圍和服務(wù)對(duì)象窄數(shù)字化測(cè)繪將來(lái)源于星載、空載和船載的傳感器以及地面各種測(cè)量?jī)x器所獲取的地理空間數(shù)據(jù)，通過(guò)信息技術(shù)和數(shù)字化方法，利用計(jì)算機(jī)硬件和軟件對(duì)這些地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量、處理、分析、管理、顯示和利用。它的顯著特征測(cè)繪儀器電子化與自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)化測(cè)繪生產(chǎn)與產(chǎn)品形式數(shù)字化測(cè)繪成果分發(fā)網(wǎng)絡(luò)化PerspectivewithLandsatOverlay,MountKilimanjaro,Tanzania

GTOPO30,USGSSRTMDEMEastern-centerTibet(Xizang,China)SRTMDEM實(shí)例（中國(guó)，西藏）DigitalRasterGraphic(DRG)DigitalLineGraphics(DLG)DOMDLGDigitalOrtho-photoMap(DOM)DEM+DOM+DLG在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的相關(guān)領(lǐng)域中進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)繪工作，

制成各種地圖和建立相應(yīng)的地理信息系統(tǒng)，供

規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、管理和決策使用。在國(guó)防

建設(shè)和現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，可持續(xù)、實(shí)時(shí)地提供戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，為作戰(zhàn)指揮和武器的定位與制導(dǎo)提供測(cè)繪保障。在科學(xué)研究中是測(cè)定地球動(dòng)態(tài)變化，研究地殼運(yùn)動(dòng)及其機(jī)制的重要手段，同時(shí)還可用于探索某些自然規(guī)律，研究地球內(nèi)部構(gòu)造、環(huán)境變化、資源勘探、災(zāi)害預(yù)測(cè)和防治等4、測(cè)繪學(xué)的實(shí)際應(yīng)用

地球物理學(xué)、地質(zhì)學(xué)、天文學(xué)、地理學(xué)、海

洋學(xué)、空間科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、

信息科學(xué)和其它工程學(xué)科測(cè)繪學(xué)偏重于研究地球表層和物體的空間特性和變化。5、與測(cè)繪學(xué)有密切關(guān)系的學(xué)科領(lǐng)域三、測(cè)量學(xué)研究的意義（1）地球科學(xué)研究的重要手段（2）國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要手段（3）國(guó)防建設(shè)的重要保障在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展規(guī)劃中，測(cè)繪信息是最重要的基礎(chǔ)信息之一。在國(guó)防建設(shè)中，軍事測(cè)繪和軍用地圖是現(xiàn)代化、大規(guī)模、諸兵種協(xié)調(diào)作戰(zhàn)必不可少的重要保障。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)、航空航天、地殼形變和地震預(yù)報(bào)等研究工作中，都要應(yīng)用測(cè)繪資料。1.1測(cè)量學(xué)的任務(wù)及其在工程中的應(yīng)用工程測(cè)量研究工程建設(shè)在設(shè)計(jì)、施工和管理各階段中進(jìn)行測(cè)量工作的理論、技術(shù)和方法的學(xué)科。又稱實(shí)用測(cè)量學(xué)或應(yīng)用測(cè)量學(xué)。它是測(cè)繪學(xué)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)中的直接應(yīng)用。

工程測(cè)量學(xué)內(nèi)容：按工程測(cè)量所服務(wù)的工程種類，分為建筑工程測(cè)量、線路測(cè)量（如鐵路測(cè)量、公路測(cè)量、輸電線路測(cè)量和輸油管道測(cè)量等）、橋梁測(cè)量、隧道測(cè)量、礦山測(cè)量、城市測(cè)量和水利工程測(cè)量等。按工程建設(shè)進(jìn)行的程序，又可分為規(guī)劃設(shè)