地图与测量绪论.ppt

地图与测量,电子教案,绪论,1.为什么学习？2.学习什么？,3.怎么学习？1）.开放式教学（自学+讲授）2）.实习 3）.探究式学习，作业,分值及比例,1.考察出勤率（20分，安排好座位）2.实习（20分，5人一组）3.探究式学习，作业（20分）4.闭卷考试（40分）,1 测绘科学的研究对象、分类和作用2 测绘科学的发展概况3 地图学与测量学及其他学科的关系,1.测绘科学的研究对象,传统的测绘学以地球和地球表面上的实体为研究对象，是研究对实体进行测量和绘图的科学。现代测绘学研究范围已扩大到外层空间。由于空间技术、计算机技术、通信技术和地理信息技术的发展，致使测绘学的理论基础、工程技术体系、研究领域和科学目标正在适应新形势的需要而发生深刻的变化。,由“3S”技术(GPS，RS，GIS)支撑的测绘科学技术在信息采集、数据处理和成果应用等方面也正步人数字化、网络化、智能化、实时化和可视化的新阶段。测绘学已经成为研究对地球和其他实体的与空间分布有关的信息进行采集、量测、分析、显示、管理和利用的一门科学技术。现代测绘学正向着当代刚刚兴起的一门新型学科地球空间信息学(Geo-Spatia1 Information Science，简称Geomatics)跨越和融合。,2.测绘科学的任务与分类,普通测量学,大地测量学,摄影测量与遥感学,工程测量学,海洋测绘学,地图制图学,3.测绘科学的作用,1）城乡规划管理 城乡建设，规划先行，规划是龙头，地图是保障。2）不动产测量与管理 不动产测量界定不动产权属、权界、位置、面积，为不动产产权人确权发证提供法律保证。3）农业建设管理 荒地开垦、沙漠治理、旱地灌溉、水土保持、防洪排涝等等。,4）资源勘察与开发,5）工程建设 工程建设从选线、勘测设计到施工建设，到运营管理都离不开测绘。,6）土地资源调查与利用,7）空间技术和科学试验,地图对军事活动的作用是不言而喻的，从各兵种、军种的首脑机关决策战略方针，中级指挥员制定战役计划，基层指挥员指挥具体的战斗行动，都无法离开测绘。,8）国防建设,几种卫星导航定位系统的比较,GPS:美国历时16年，耗资120亿美元，由24颗卫星组网构成。单点定位精度15米。GLONASS:95年完成24颗卫星组网，耗资30亿美元。目前只有六颗可用，不能独立组网，只能与GPS联合使用，单点定位精度30-100米。“伽利略”计划：始于 1998年，第一颗卫星于2005.12月发射。由24颗卫星组网。“北斗”卫星导航系统：投资少，区域性卫星导航定位系统，由3颗卫星组成。,2 测绘科学的发展概况,1.测量学的历史与发展 1）古代实用测量的发展 生产的需要始终是推动一切科学发展的动力，测量学也不例外。它是在土地边界测定、农田整理、水利建设、军事行动等与人类社会的生产、生活有关活动的需求下逐步发展起来的。,金字塔的建设幼发拉底河与尼罗河流域洪水泛滥夏禹治水“陆行乘车，水行乘船，泥行乘撬，山行乘撵，左准绳，右规矩，载四时，以开九州，通九道，陂九泽，度九山。”都江堰水利枢纽工程北宋科学家沈括主持进行840里水准测量元代天文和水利专家郭守敬首次以海平面为基准，测量黄淮平原高低，确立“海拔”的高程含义,2）大地测量的发展,随着人类对生存范围认识的扩大，对地球本身认知的需求也逐步强烈。人们通过对星空的观察，推测地球应是一个圆球。月食时，地球投射到月球上的影子边缘是圆弧形的事实，也证明了这一点。,第一次精确测量计算地球的大小,公元724年，中国唐代太史监南宫说在张遂（僧人，法名一行）的指导下，在现今河南滑县附近、开封西北、扶沟和上蔡四地用日圭测太阳的阴影求纬度之外，还用测绳丈量了其间的三段距离（长约300km），求得地球子午线一度之长相当于351.27唐里，这是世界上最早有记载的弧度实际测量。17世纪末，英国的牛顿和荷兰的惠更斯首次从力学的观点探讨地球的形状，提出地球是两极略扁的椭球体。17351741年，法国科学院派遣测量队在南美的秘鲁和北欧的拉普兰进行弧度测量，证明了这一观点。,3）近代测绘科学的发展,17世纪初望远镜开始应用1730年，英国的西森制成测角用的第一台经纬仪德国的高斯在1794年已应用最小二乘理论推演了谷神星的轨迹，并于1809年在他的著作天体运行论中，导出了最小二乘法原理1839年法国的达意尔发明了摄影术，为摄影测量开创了条件,1903年莱特兄弟发明飞机，使航空摄影测量有了真正的工具，随即首台航空摄影机问世1909年美国的莱特第一次从飞机上对地面拍摄像片，实现了真正的航空摄影。1915年德国制成第一台能自动连续对地面摄影的航摄仪,光学仪器向电子仪器发展模拟平板测图向数字屏幕测图发展,1）古代地图的起源与发展,陶片上的巴比伦地图,古埃及绘在苇草上的金矿图,2.地图学的历史与发展,古代地图作品介绍 从禹贡九鼎图 山海经 到 荆轲刺秦王,周官“地讼，以图正之”管子地图篇“凡兵主者，要先审之地图”“行军袭邑，举错知先后，不失地利”战国策“地图象征国家主权和疆域土地”,兆域图铜板铭文摹本,此图长95 cm、宽48 cm，从河北省平山县中山国第五代国王的王陵地宫中出土，距今已有两千三百多年的历史。,中国较早的古地图汉代古地图,1.甘肃天水放马滩一号秦墓中出土的地图,2.长沙马王堆汉墓出土的地形图,成图于公元前168年以前。比例尺约为1：180 000，相当于汉代一寸折十里，地图幅面为纵96cm、横96cm。原图上本无名，因地图内容包含山川、道路、城镇等要素，故取名“地形图”。1973年12月发掘湖南长沙市东郊马王堆三号汉墓时出土。绢底彩绘，现藏于湖南省博物馆。,古今地形图对比,2）古代地图学的基石,古希腊的托勒密（公元90168年）和我国的裴秀（公元224273年）好似两颗灿烂的明星，东西辉映。托勒密还确立地球经度为360度的概念；他设计了两种地图投影，一种是简单的圆锥投影，一种是球面投影。裴秀（公元223271年）是我国古代杰出的地图学家。绘制了18幅禹贡地城图，并将天下大图缩制为方丈图。更为重要的是，裴秀总结了前人和自己的制图经验，创立了新的制图理论“制图六体”，,托勒密世界地图,在世界地图科学史上，古希腊的著名数学家、天文学家、地图学家托勒密（Ptolemy 公元87150年）占有重要的地位。他在前人科学成就基础上完成的巨著地理学指南，事实上就是一部关于数学制图方法和测绘资料的汇编。其中的世界地图原绘于公元二世纪，左图是1486年的复制本。托勒密的地图是西方古代地图史上划时代的作品，地图上的一些概念，甚至在1538年墨卡托的第一幅世界地图上，也还有着相当的影响。,分率 准望 道里 高下 方邪 迂直,杰出的西晋地图学家裴秀“制图六体”,3）中世纪西方地图学的倒退和我国唐、宋、元、明朝时期地图学的发展,中世纪的大倒退“寰宇图”,英国科学家NJoseph（李约瑟）在书中写道：“事实上，在中世纪这整整1 000年中，当欧洲人对科学的地图学还一无所知的时候，中国人却正在稳步地发展着他们自己的制图传统，这是一种虽然并非严格按照天文图的原则、但力求尽可能做到定量和精确的地图传统”。,西晋地图学家裴秀及其禹贡地域图十八篇 朱思本的舆地图与元代前的地图明代的各种地图及郑和航海图,4）近代地图 学发展墨卡托世界地图 探险时代最著名的地图学家荷兰的墨卡托（Gerardus Mercator 15121594）于1538年绘制了第一张世界地图，这是从北极的角度俯视绘制而成。贴在他拥有的托勒密地图集内。,正轴等角圆柱投影 由荷兰地图学家墨卡托于1569年所创设，故又名墨卡托投影。,特点:不仅保持了方向和相对位置的正确，而且使等角航线在图上表现为直线。这一特性对航海具有重要的实用价值。,墨卡托投影,等角航线：是地球表面上与经线相交成相同角度的曲线。在地球表面上除经线和纬线以外的等角航线，都是以极点为渐近点的螺旋曲线。等角航线在图上表现为直线。这一特性对航海具有很重要的意义。,大圆航线：地球面上两点间最短距离是通过两点间的大圆弧，也称为大圆航线。,墨卡托投影,等角航线 在图上表现为直线。这一特性对航海具有很重要的意义。地球面上两点间最短距离是通过两点间的大圆弧，也 称为大圆航线,罗洪先（公元15041564年）是明代一位杰出的地图学家。在调查的过程中，他偶得元人朱思本地图，并把朱思本地图与以前所见地图作比较，认为朱思本地图坚持我国传统的计里画方制图法，有较好的精度，各地物要素丰富。于是，罗洪先决定把朱思本地图作为绘制新图的蓝本，扬长避短，并把收集到的地理资料补入新图，积十年之寒暑而后成，取名为广舆图，发展成为我国最早的综合性地图集。,中国第一部实测地图皇舆全览图,由清康熙帝主持，中西方测绘人员合作，历经十年测制的中国第一部实测全国地图，采用经纬差各一度的梯形经纬网格，详细地表示了地形、水系、居民地间相对集团及其汉字名称，并在边疆地区加注满文。该图具有较高的精度，公元1717年成图(康熙五十六年)，公元1719年制成铜版(康熙五十八年)，52.577cm 共41幅，比例尺 1:1 400 000，现藏于北京图书馆。,皇舆全览图（清内府一统舆地秘图局部，四排二号：山东半岛、辽东半岛）,地 图 学,3 地图学与相关学科的关系,测量学,地理学,色彩学与美学,地名学,计算机技术,遥感技术,心理学,符号学,地理信息系统,数学,1地图学与测量学的关系 测量学与地图学联系非常密切。没有精确的测量就没有精确的地图。测量是地图的数据源。测量学的几个分支同地图制图学都有着密切的关系。,2地图学与地理学的关系 地理学及其各分支学科都把地图作为自己的第二语言，并视之为成果表达的重要方式。同时地图学作为地理学的二级学科，同地理学的联系是不言而喻的。地理学为地图制图学提供了认识和反映地理环境及其空间分布规律的基础，不懂得地理学就很难正确用图形显示各种地理现象的分布规律，表达地理研究成果；而地图又是地理工作者不可缺少的工具和手段。,3地图学与数学的联系 地图学自古就与数学有着密切的联系。从地图学诞生起，数学就是它的基础。地图学在各种信息源数据的处理、数学模型的建立、定量分析等方面无不与数学发生关联；地图内容的选取指标已运用了数理统计和概率论的知识；遥感制图与电子计算机地图制图更需要广泛应用数学知识。,4 地图学与地理信息系统的关系 地理信息系统脱胎于地图，是地图学理论、方法与功能的延伸。测量与地图是地理信息系统重要数据来源，地图数据库是地理信息系统数据库的核心，地图又是地理信息系统最重要的输出形式，地理信息系统是一种新的载体形式，具有存储、分析、显示功能，但地图注重数据分布、符号化和显示，地理信息系统则注重数据处理与分析。如果说地图学是地理学的第二语言，那么GIS可以堪称地理学的第三代语言。,5地图学与计算机技术的关系 计算机技术对测量学与地图学的深刻影响是巨大的。计算机技术使测量从模拟测量发展到数字测量，大大提高工作效率和成果精度。计算机技术、数据库技术在地图学上的应用，使传统纸质地图发展到电子地图。,第一次作业1.古人是如何认识世界并测绘世界地图的？2.今人是如何测绘世界地图的？准备第一次实习 测量北师大的概略经纬度？（秋分）,求地面点概略经度的方法：我国规定当太阳位于东经120的子午面上时，时间为12时(即北京时12时)。,天文纬度测量 北极星法：在北半球地区，北极星与地平线的夹角就是观察者所处的纬度。,太阳观测法：,测量正午时分的太阳高度角，此时太阳在当地的高度角最大。如果太阳的直射点总在赤道，那么各地的天文纬度就简单等于90减去正午太阳高度角。然而这种计算仅仅在春分(3月21或22日)和秋分(9月22或23日)时是正确的，在其他日期内计算天文纬度必须考虑太阳的偏角，如图2-6（b）所示，其计算公式为：=90-A,以南京为例，计算其纬度：在春分和秋分日，太阳直射赤道，=0，南京的正午太阳高度角为58，计算出其纬度为32。在夏至日，太阳直射北回归线，=2327，南京的正午太阳高度角为8127；在冬至日，太阳直射南回归线，=-2327，南京的正午太 阳高度角为3433，计算出南京的纬度也为32。,END!,