2012年 3月 19日星期一
合肥工业大学
土建学院测量工程系
1
测 量 学
第 1章 绪论
2012年 3月 19日星期一
合肥工业大学
土建学院测量工程系
2
测量学课程概述
? 课程性质,专业基础技术课
? 总学时数,48学时（ 3学分）
其中：课堂理论教学 32学时
实验 16学时
? 使用教材：, 现代普通测量学,
—— 清华大学出版社（合工大主编）
? 参考教材,1,,测量学, 第四版
—— 中国建工出版社（合工大主编）
2,,建筑测量学,
—— 中国测绘出版社（杨德麟、高飞）
? 相关课程,测量教学实习（ 2周,2学分）
2012年 3月 19日星期一
合肥工业大学
土建学院测量工程系
3
,现代普通测量学, 教材内容
分为两大部分
? 第一部分：基本部分（前 10章）
（ 1）第 1,2章 —— 测绘学概述与测量学基本概念
（ 2）第 3,4,5章 —— 测量三项基本工作 (H,β,D）
（ 3）第 6章 —— 测量误差基础
（ 4）第 7,8章 —— 控制测量 （常规方法与 GPS）
（ 5）第 9,10章 —— 地理空间信息基础 （主要内容,
地形图基本知识、地形图测绘与应用,GIS概念）
? 第二部分：专业部分（后 3章）
（ 1）第 11,12章 —— 测设基本工作与施工测量
（ 2）第 13章 —— 变形观测
2012年 3月 19日星期一
合肥工业大学
土建学院测量工程系
4
第１章 绪 论
§ 1.1 测绘学与测量学
一,测量学与制图学统称为测绘学
1,测绘学定义
测绘学是研究地球整体及其表面和外层空
间中的各种自然物体和人造物体的有关信息，
并对这些地理空间信息进行采集、处理、管理、
更新和利用的一门科学。
测绘科学是国家一级学科,其二级学科包括,
(１ )本科生,测绘工程
(２ )研究生,大地测量学与测量工程、摄影测量与遥感,
地图制图学与地理信息工程
2012年 3月 19日星期一
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土建学院测量工程系
5
§ 1.1 测绘学与测量学
2.测绘学研究的具体内容
（１）测量学
—— 研究地球形状和大小 (包括地球重力场 )
—— 确定地面点的空间位置 (含地下和空间 )
（２）地图制图学
—— 研究社会和自然信息的地理分布
—— 绘制全球和局部地区各种比例尺的地形图
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6
二,测绘学的分科
１,大地测量学
２,摄影测量与遥感学
３,工程测量学
４,海洋测量学
５,地图制图学
６,测绘仪器学
７,普通测量学
—— 几何 (天文 )大地测量学、物理 (重力 )
大地测量学、卫星 (空间 )大地测量学
—— 地面 (近景 )摄影测量学、航空
摄影测量学、航天遥感测量学
—— 普通工程测量学（包含土木、建筑,
水利、交通、矿山测量等）、精密工
程测量学、特种工程测量学
—— 海洋水体测量学、水下地形测量学,
航道测量
—— 地图学与 GIS、地图制图工程
—— 光学测绘仪器学、电子测绘仪器学
—— 局部地区地形测量与一般工程测量
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7
§ 1.2 测绘学的发展现状
一、测绘学的发展简史
二、现代测绘学的发展现状
三、我国测绘事业的发展
四、地球空间信息学与现代测绘学的任务
2012年 3月 19日星期一
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土建学院测量工程系
8
一、测绘学的发展简史 (1)
? 世界最早的测量记载, 公元前 21世纪, 史记,夏本记,
记载, 准、绳、规、距,
? 世界最早的地球球体说,公元前 6世纪，古希腊
毕达哥拉斯，地球自转
? 世界最早的测量仪器,公元前 3世纪中国四大发明之一
司南，即指南针
? 世界最早提出大地测量名词,公元前 3世纪
古希腊亚里士多德提出
? 世界最早的地图论著,公元前 3世纪古希腊埃拉托色尼
, 地理学, 提出经纬图，地球周长
? 世界最早的天文测量仪器,公元 100年，中国东汉张衡,
混天仪
2012年 3月 19日星期一
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9
一、测绘学的发展简史 (2)
? 世界最早的地图制图规范,公元 265年，中 国西晋裴秀
, 禹贡地域图, 序言“制图六体”
? 世界最早的地形模型,公元 421年，中国南朝谢庄
制造, 木方丈图,
? 世界最早的近代地球仪,1429年，德国白海姆制作
? 世界最早的地球投影,1569年，德国 墨卡托 投影
? 世界最早的望远镜,1608年，荷兰，汉斯发明望远镜
? 世界最早的近代测量工作,1617年，荷兰，斯纳尔
在世界首次进行 三角测量
? 世界最早的地球椭球论,1672年，法国里歇通过观测
钟摆周期的实验，推论地球是椭球； 1687年，英国牛
顿在, 自然哲学的数学原理, 书中根据万有引力定律
证明了地球是 旋转椭球 的理论
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土建学院测量工程系
10
一、测绘学的发展简史 (3)
高斯（ C.F.Gauss,1777~1855年）
世界近代测量史的杰出代表，现代测绘科学
的奠基人，德国著名的数学家、物理学家、天文
学家。
? 1794年,最早提出 最小二乘法,奠定了的近代测量平
差理论的基础,1809年正式发表（概率论创始人法国
拉格朗日 1806年发表最小二乘原理）
? 1822年,创立 高斯投影 理论,1912年由德国大地测量
学家克吕格补充完善，正式建立高斯 -克吕格投影和高
斯 -克吕格平面直角坐标系，简称 高斯平面直角坐标系
? 1826年,创立三角测量控制网整体 条件平差 理论
? 1828年,提出平均海水面概念，为全球建立大地水准
面作为 高程基准面 打下基础
2012年 3月 19日星期一
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11
二、现代测绘学的发展现状 (1)
? 望远镜的发明，推动了光学测量仪器（ 如光学
水准仪、经纬仪 ）的发展和广泛使用
? 1859年第一台地形摄影机在法国制造，洛斯达
开创了 地面摄影测量 方法
? 1903年飞机的发明,1915年第一台自动连续航
空摄影机在德国蔡司测绘仪器厂研制成功，使
航空摄影测量 成为现实
? 1947年瑞典生产第一台 光电测距仪,世界从此
进入电子测量时代。随后相继出现了微波测距
仪、激光测距仪、红外测距仪等
? 电子经纬仪 +光电测距仪 +计算机 =电子全站仪
2012年 3月 19日星期一
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土建学院测量工程系
12
二、现代测绘学的发展现状 (2)
? 从游标经纬仪 → 光学经纬仪 → 电子经纬仪
→ 电子 全站仪 → 数字智能型全站仪
? 从光学水准仪 → 自动安平水准仪 → 电子水准仪
→ 数字水准仪
? 从 地面摄影测量 → 航空摄影测量 → 数字摄影测
量 → 卫星遥感（ RS） 图像处理 → 三维激光扫
描系统
? 从野外白纸测图 → 计算机机助制图 → 数字化自
动成图 → 地理信息系统（ GIS）
? 从全球 卫星定位 系统（ GPS） →, 3S”集成技
术
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电子全站仪与工程测量
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光学自动安平水准仪与水准测量
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15
数字水准仪
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16
2、德国蔡司 Zeiss
DiNi 12数字水准仪
(美国天宝 Trimble)
1、瑞士徕卡 Leica
DNA中文数字水准仪
数字水准仪
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航空摄影测量
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卫星遥感图像处理
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三维激光扫描系统
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地理信息系统 GIS建库
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GPS用于大地测量
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22
0
5000
10000
15000
0 1000 2000 3000
0
5000
10000
15000
0 1000 2000 3000
GPS用于军事
飞行高度
9,840 英尺 /
3,000米
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GIS
DTM
正射影像
制图
修测
可视化
影像分析
分类
地面处理
GPS,GIS,RS——“3S”集成
彩色 多光谱
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三、我国现代测绘事业的发展
? 建立和统一了全国坐标系统和高程系统
? 建立了全国的大地控制网、国家水准网、基本
重力网、完成了大地网和水准网的整体平差；
完成了国家基本图的测绘工作
? 进行了 珠穆朗玛峰 和南极长城站的地理位置和
高程的测量
? 进行了如长江大桥、葛洲坝和三峡水电枢纽、
宝山钢铁厂、正负电子对撞机和同步辐射加速
器、核电站等大型和特殊工程的测量工作
? 能够生产各类测绘仪器如水准仪、经纬仪、测
距仪、全站仪,GPS接收机等
? 已完成全国 GPS 大地控制网和 GIS基础框架
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土建学院测量工程系
25
四、地球空间信息学（ Geomatics)
与现代测绘学的任务
? Geomatics最早于 1975年由法国人提出，
是一门新兴的交叉科学，我国翻译为,
地球空间信息学 。
定义,对所研究的物体，包括地球
的整体及其表面和外层空间的各种自然
和人造实体，利用接触与非接触式的测
量仪器、传感器及其组合系统，对这些
实体进行信息的采集、量测、存储、管
理、更新、分析、显示、分发 (传输 )和
利用的一门科学和技术
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四、地球空间信息学（ Geomatics)
与现代测绘学的任务
? 现代测绘学的任务,
是 研究人类对赖以生存的地球环境
信息的采集、量测、描述和利用的科学。
内容包括,地面空间定位、地球形
状和重力场；获取地球及其外层空间宇
宙星体的自然形态、人为设施以及与其
属性有关的信息；制成各种地形图、专
题图和建立地理信息系统，为研究地球
上的自然和有关的社会现象，为社会可
持续发展提供基础信息。
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五、普通测量学的任务
? 普通测量学定义,是研究地球形状和大小
以及确定地球表面空间点位的科学
? 研究对象, 地球表面
? 实质, 确定地面点位
? 主要任务, 包括测定和测设两大部分
(1)测定, 从地面 → 到图纸 → 供使用
是人类 认识自然 的过程
(2)测设, 从图纸 → 到地面 → 作为施工依据
是人类 改造自然 的过程
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测定 ——
使用测量仪器和工具，通过测量计算，
得到一系列测量数据，或把地球表面的
地形缩绘成地形图，供国家建设和科学
研究使用。
测设 ——
把图纸上规划设计好的建筑物、构筑物
的位置，通过野外测量的方法在地面上
标定出来，作为施工的依据。
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29
§ 1.3 测量学的应用
和在土木建筑工程中的作用
一、在国家经济建设中的应用
1,工程建设的 尖兵
2,军事作战的 眼睛
3,科学研究的 工具
4,现代管理的 基础
（数字地球、数字中国和数字城市）
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土建学院测量工程系
30
§ 1.3 测量学的应用
和在土木建筑工程中的作用
二、在土木建筑工程中的作用
1,勘测设计阶段, 测绘各种比例尺的地
形图,供规划、设计使用
2,施工阶段, 施工测量、测设 (施工放样 )、
竣工测量和变形观测
3,运营管理阶段, 建（构）筑物变形观
测和安全监测预报、扩建改建
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31
§ 1.4 学习测量学的目的和要求
? 掌握现代普通测量学的基本知识和基本
理论
? 具有使用常规测量仪器的操作技能，了
解先进测绘仪器的原理和使用方法
? 掌握大比例尺地形图测图原理和方法，
了解数字测图过程，能正确使用地形图
? 掌握测量数据处理的基本理论和评定测
量精度的一般方法
? 能正确使用测量仪器进行一般施工测量
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1
测 量 学
第 1章 绪论
2012年 3月 19日星期一
合肥工业大学
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2
测量学课程概述
? 课程性质,专业基础技术课
? 总学时数,48学时（ 3学分）
其中：课堂理论教学 32学时
实验 16学时
? 使用教材：, 现代普通测量学,
—— 清华大学出版社（合工大主编）
? 参考教材,1,,测量学, 第四版
—— 中国建工出版社（合工大主编）
2,,建筑测量学,
—— 中国测绘出版社（杨德麟、高飞）
? 相关课程,测量教学实习（ 2周,2学分）
2012年 3月 19日星期一
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3
,现代普通测量学, 教材内容
分为两大部分
? 第一部分：基本部分（前 10章）
（ 1）第 1,2章 —— 测绘学概述与测量学基本概念
（ 2）第 3,4,5章 —— 测量三项基本工作 (H,β,D）
（ 3）第 6章 —— 测量误差基础
（ 4）第 7,8章 —— 控制测量 （常规方法与 GPS）
（ 5）第 9,10章 —— 地理空间信息基础 （主要内容,
地形图基本知识、地形图测绘与应用,GIS概念）
? 第二部分：专业部分（后 3章）
（ 1）第 11,12章 —— 测设基本工作与施工测量
（ 2）第 13章 —— 变形观测
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4
第１章 绪 论
§ 1.1 测绘学与测量学
一,测量学与制图学统称为测绘学
1,测绘学定义
测绘学是研究地球整体及其表面和外层空
间中的各种自然物体和人造物体的有关信息，
并对这些地理空间信息进行采集、处理、管理、
更新和利用的一门科学。
测绘科学是国家一级学科,其二级学科包括,
(１ )本科生,测绘工程
(２ )研究生,大地测量学与测量工程、摄影测量与遥感,
地图制图学与地理信息工程
2012年 3月 19日星期一
合肥工业大学
土建学院测量工程系
5
§ 1.1 测绘学与测量学
2.测绘学研究的具体内容
（１）测量学
—— 研究地球形状和大小 (包括地球重力场 )
—— 确定地面点的空间位置 (含地下和空间 )
（２）地图制图学
—— 研究社会和自然信息的地理分布
—— 绘制全球和局部地区各种比例尺的地形图
2012年 3月 19日星期一
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土建学院测量工程系
6
二,测绘学的分科
１,大地测量学
２,摄影测量与遥感学
３,工程测量学
４,海洋测量学
５,地图制图学
６,测绘仪器学
７,普通测量学
—— 几何 (天文 )大地测量学、物理 (重力 )
大地测量学、卫星 (空间 )大地测量学
—— 地面 (近景 )摄影测量学、航空
摄影测量学、航天遥感测量学
—— 普通工程测量学（包含土木、建筑,
水利、交通、矿山测量等）、精密工
程测量学、特种工程测量学
—— 海洋水体测量学、水下地形测量学,
航道测量
—— 地图学与 GIS、地图制图工程
—— 光学测绘仪器学、电子测绘仪器学
—— 局部地区地形测量与一般工程测量
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土建学院测量工程系
7
§ 1.2 测绘学的发展现状
一、测绘学的发展简史
二、现代测绘学的发展现状
三、我国测绘事业的发展
四、地球空间信息学与现代测绘学的任务
2012年 3月 19日星期一
合肥工业大学
土建学院测量工程系
8
一、测绘学的发展简史 (1)
? 世界最早的测量记载, 公元前 21世纪, 史记,夏本记,
记载, 准、绳、规、距,
? 世界最早的地球球体说,公元前 6世纪，古希腊
毕达哥拉斯，地球自转
? 世界最早的测量仪器,公元前 3世纪中国四大发明之一
司南，即指南针
? 世界最早提出大地测量名词,公元前 3世纪
古希腊亚里士多德提出
? 世界最早的地图论著,公元前 3世纪古希腊埃拉托色尼
, 地理学, 提出经纬图，地球周长
? 世界最早的天文测量仪器,公元 100年，中国东汉张衡,
混天仪
2012年 3月 19日星期一
合肥工业大学
土建学院测量工程系
9
一、测绘学的发展简史 (2)
? 世界最早的地图制图规范,公元 265年，中 国西晋裴秀
, 禹贡地域图, 序言“制图六体”
? 世界最早的地形模型,公元 421年，中国南朝谢庄
制造, 木方丈图,
? 世界最早的近代地球仪,1429年，德国白海姆制作
? 世界最早的地球投影,1569年，德国 墨卡托 投影
? 世界最早的望远镜,1608年，荷兰，汉斯发明望远镜
? 世界最早的近代测量工作,1617年，荷兰，斯纳尔
在世界首次进行 三角测量
? 世界最早的地球椭球论,1672年，法国里歇通过观测
钟摆周期的实验，推论地球是椭球； 1687年，英国牛
顿在, 自然哲学的数学原理, 书中根据万有引力定律
证明了地球是 旋转椭球 的理论
2012年 3月 19日星期一
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10
一、测绘学的发展简史 (3)
高斯（ C.F.Gauss,1777~1855年）
世界近代测量史的杰出代表，现代测绘科学
的奠基人，德国著名的数学家、物理学家、天文
学家。
? 1794年,最早提出 最小二乘法,奠定了的近代测量平
差理论的基础,1809年正式发表（概率论创始人法国
拉格朗日 1806年发表最小二乘原理）
? 1822年,创立 高斯投影 理论,1912年由德国大地测量
学家克吕格补充完善，正式建立高斯 -克吕格投影和高
斯 -克吕格平面直角坐标系，简称 高斯平面直角坐标系
? 1826年,创立三角测量控制网整体 条件平差 理论
? 1828年,提出平均海水面概念，为全球建立大地水准
面作为 高程基准面 打下基础
2012年 3月 19日星期一
合肥工业大学
土建学院测量工程系
11
二、现代测绘学的发展现状 (1)
? 望远镜的发明，推动了光学测量仪器（ 如光学
水准仪、经纬仪 ）的发展和广泛使用
? 1859年第一台地形摄影机在法国制造，洛斯达
开创了 地面摄影测量 方法
? 1903年飞机的发明,1915年第一台自动连续航
空摄影机在德国蔡司测绘仪器厂研制成功，使
航空摄影测量 成为现实
? 1947年瑞典生产第一台 光电测距仪,世界从此
进入电子测量时代。随后相继出现了微波测距
仪、激光测距仪、红外测距仪等
? 电子经纬仪 +光电测距仪 +计算机 =电子全站仪
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二、现代测绘学的发展现状 (2)
? 从游标经纬仪 → 光学经纬仪 → 电子经纬仪
→ 电子 全站仪 → 数字智能型全站仪
? 从光学水准仪 → 自动安平水准仪 → 电子水准仪
→ 数字水准仪
? 从 地面摄影测量 → 航空摄影测量 → 数字摄影测
量 → 卫星遥感（ RS） 图像处理 → 三维激光扫
描系统
? 从野外白纸测图 → 计算机机助制图 → 数字化自
动成图 → 地理信息系统（ GIS）
? 从全球 卫星定位 系统（ GPS） →, 3S”集成技
术
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13
电子全站仪与工程测量
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14
光学自动安平水准仪与水准测量
2012年 3月 19日星期一
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土建学院测量工程系
15
数字水准仪
2012年 3月 19日星期一
合肥工业大学
土建学院测量工程系
16
2、德国蔡司 Zeiss
DiNi 12数字水准仪
(美国天宝 Trimble)
1、瑞士徕卡 Leica
DNA中文数字水准仪
数字水准仪
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17
航空摄影测量
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18
卫星遥感图像处理
2012年 3月 19日星期一
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19
三维激光扫描系统
2012年 3月 19日星期一
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20
地理信息系统 GIS建库
2012年 3月 19日星期一
合肥工业大学
土建学院测量工程系
21
GPS用于大地测量
2012年 3月 19日星期一
合肥工业大学
土建学院测量工程系
22
0
5000
10000
15000
0 1000 2000 3000
0
5000
10000
15000
0 1000 2000 3000
GPS用于军事
飞行高度
9,840 英尺 /
3,000米
2012年 3月 19日星期一
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土建学院测量工程系
23
GIS
DTM
正射影像
制图
修测
可视化
影像分析
分类
地面处理
GPS,GIS,RS——“3S”集成
彩色 多光谱
2012年 3月 19日星期一
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三、我国现代测绘事业的发展
? 建立和统一了全国坐标系统和高程系统
? 建立了全国的大地控制网、国家水准网、基本
重力网、完成了大地网和水准网的整体平差；
完成了国家基本图的测绘工作
? 进行了 珠穆朗玛峰 和南极长城站的地理位置和
高程的测量
? 进行了如长江大桥、葛洲坝和三峡水电枢纽、
宝山钢铁厂、正负电子对撞机和同步辐射加速
器、核电站等大型和特殊工程的测量工作
? 能够生产各类测绘仪器如水准仪、经纬仪、测
距仪、全站仪,GPS接收机等
? 已完成全国 GPS 大地控制网和 GIS基础框架
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四、地球空间信息学（ Geomatics)
与现代测绘学的任务
? Geomatics最早于 1975年由法国人提出，
是一门新兴的交叉科学，我国翻译为,
地球空间信息学 。
定义,对所研究的物体，包括地球
的整体及其表面和外层空间的各种自然
和人造实体，利用接触与非接触式的测
量仪器、传感器及其组合系统，对这些
实体进行信息的采集、量测、存储、管
理、更新、分析、显示、分发 (传输 )和
利用的一门科学和技术
2012年 3月 19日星期一
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四、地球空间信息学（ Geomatics)
与现代测绘学的任务
? 现代测绘学的任务,
是 研究人类对赖以生存的地球环境
信息的采集、量测、描述和利用的科学。
内容包括,地面空间定位、地球形
状和重力场；获取地球及其外层空间宇
宙星体的自然形态、人为设施以及与其
属性有关的信息；制成各种地形图、专
题图和建立地理信息系统，为研究地球
上的自然和有关的社会现象，为社会可
持续发展提供基础信息。
2012年 3月 19日星期一
合肥工业大学
土建学院测量工程系
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五、普通测量学的任务
? 普通测量学定义,是研究地球形状和大小
以及确定地球表面空间点位的科学
? 研究对象, 地球表面
? 实质, 确定地面点位
? 主要任务, 包括测定和测设两大部分
(1)测定, 从地面 → 到图纸 → 供使用
是人类 认识自然 的过程
(2)测设, 从图纸 → 到地面 → 作为施工依据
是人类 改造自然 的过程
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测定 ——
使用测量仪器和工具，通过测量计算，
得到一系列测量数据，或把地球表面的
地形缩绘成地形图，供国家建设和科学
研究使用。
测设 ——
把图纸上规划设计好的建筑物、构筑物
的位置，通过野外测量的方法在地面上
标定出来，作为施工的依据。
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§ 1.3 测量学的应用
和在土木建筑工程中的作用
一、在国家经济建设中的应用
1,工程建设的 尖兵
2,军事作战的 眼睛
3,科学研究的 工具
4,现代管理的 基础
（数字地球、数字中国和数字城市）
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§ 1.3 测量学的应用
和在土木建筑工程中的作用
二、在土木建筑工程中的作用
1,勘测设计阶段, 测绘各种比例尺的地
形图,供规划、设计使用
2,施工阶段, 施工测量、测设 (施工放样 )、
竣工测量和变形观测
3,运营管理阶段, 建（构）筑物变形观
测和安全监测预报、扩建改建
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§ 1.4 学习测量学的目的和要求
? 掌握现代普通测量学的基本知识和基本
理论
? 具有使用常规测量仪器的操作技能，了
解先进测绘仪器的原理和使用方法
? 掌握大比例尺地形图测图原理和方法，
了解数字测图过程，能正确使用地形图
? 掌握测量数据处理的基本理论和评定测
量精度的一般方法
? 能正确使用测量仪器进行一般施工测量
