数字测图原理与方法教学大纲(测绘工程)

《数字测图原理与方法》课程教学大纲
课程代码： 0700488
课程负责人：
课程中文名称: 数字测图原理与方法
课程英文名称：Principles and Methods of Digital Mapping
课程类别：必修
课程学分数：4
课程学时数：72
授课对象：测绘工程
本课程的前导课程：测绘学概论、高等数学、计算机基础
一、教学目的
本课程是测绘工程专业的一门核心课程，其性质为专业基础课。

通过本课程的学习，使学生了解并掌握测量基础知识、基本理论和基本测量方法，在此基础上掌握大比例尺地面数字测图的原理与方法。

二、教学要求
熟悉水准仪、测距仪和全站仪等仪器的操作，掌握测量的基本知识和基础理论；测量基本方法和手段，培养学生使用基本的测绘仪器的能力，应用地形图的能力，重点掌握数字测图基本原理和方法。

三、课程内容与学时分配
课程内容与学时分配表
第一章绪论
§1.1 测绘学的任务及作用
内容:测绘学的内容和任务，测绘科学技术的地位和作用。

重点讲授: 测绘科学技术的地位和作用。

§1.2 数字测图的发展概况
内容: 数字测图的发展概况。

重点讲授: 数字测图的两个发展阶段。

§1.3 学习数字测图原理与方法的目的和要求
内容: 学习数字测图原理与方法的目的和要求
重点讲授: 学习本课程的目的和要求。

第二章测量的基本知识
§2.1 地球形状和大小
内容:大地水准面，参考椭球体。

重点讲授: 铅垂线方向，水准面，大地水准面，旋转椭球面，参考椭球。

§2.2 测量常用坐标系和参考椭球定位
内容:测量常用坐标系，参考椭球定位。

重点讲授: 大地坐标系，空间直角坐标系，平面直角坐标系，1980年国家大地坐标系。

§2.3 地图投影和高斯平面直角坐标系
内容:地图投影，高斯平面直角坐标系，通用横轴墨卡托投影(UTM投影)
重点讲授: 高斯—克吕格投影，高斯平面直角坐标系
§2.4 高程
内容:概述，验潮站，相对高程
重点讲授: 高程基准面，高程，1985国家高程基准，1956年黄海高程系
§2.5 用水平面代替水准面的限度
内容:水准面曲率对水平距离的影响，水准面曲率对水平角的影响，水准面曲率对高差的影响。

重点讲授: 水准面曲率对水平距离的影响，水准面曲率对高差的影响。

§2.6 方位角
内容:基本方向，子午线收敛角与磁偏角，方位角，方位角之间的相互换算，正、反坐标方位角。

重点讲授:三北方向，子午线收敛角与磁偏角，坐标方位角，正、反坐标方位角。

§2.7 地形图的基本知识
内容: 图的比例尺及比例尺精度，地形图符号，图廓及图廓外注记。

重点讲授: 地物和地貌，地形图，比例尺精度，地形图图式。

§2.8 地形图的分幅与编号
内容:梯形分幅与编号，矩形分幅与编号。

重点讲授: 新的国家基本比例尺地形图分幅和编号，矩形分幅与编号。

第三章测量误差基本知识
§3.1 观测误差的分类
内容:测量误差产生的原因，测量误差的分类与处理原则，偶然误差的特性。

重点讲授: 观测条件，系统误差、偶然误差和粗差，偶然误差的特性，正态分布的密度函数。

§3.2 衡量精度的标准
内容:中误差，相对误差，极限误差
重点讲授: 中误差，相对误差，极限误差
§3.3 算术平均值及观测值的中误差
内容:算术平均值，观测值的改正值，按观测值的改正值计算中误差
重点讲授: 按观测值的改正值计算中误差
§3.4 误差传播定律
内容:观测值的函数，一般函数的中误差，误差传播定律应用实例
重点讲授: 一般函数的中误差，
§3.5 加权平均值及其精度评定
内容:不等精度观测及观测值的权，加权平均值，加权平均值的中误差，单位权中误差的计算。

重点讲授: 权，加权平均值，单位权中误差。

§3.6 间接平差原理
内容:间接平差原理，间接平差计算实例。

重点讲授: 间接平差原理。

第四章水准测量和水准仪
§4.1 水准测量原理与方法
内容:水准测量原理，水准测量方法，地球曲率和大气折光的影响。

重点讲授: 水准测量原理。

§4.2 水准仪和水准尺
内容:水准仪的基本部件，测量望远镜的构造及其成像和瞄准原理，水准器及其灵敏度，带有光学测微器装置的水准仪，自动安平水准仪，水准尺和尺垫，水准仪的使用，电子水准仪。

重点讲授: 水准仪的基本部件，水准器及其灵敏度，自动安平水准仪原理，水准仪的使用，电子水准仪。

§4.3 水准测量外业施测
内容:普通水准测量，国家三、四等水准测量，精密水准测量。

重点讲授: 普通水准测量，国家三、四等水准测量。

§4.4 水准测量的误差分析
内容: 仪器误差、观测误差和外界条件的影响
重点讲授: 仪器误差的影响
§4.5 水准仪的检验和校正
内容:水准仪应满足的条件，水准仪的检验与校正，自动安平水准仪补偿器性能的检验，水准尺的检验。

重点讲授: 水准仪应满足的条件，i角的检验与校正。

第五章角度、距离测量与全站仪
§5.1 角度测量原理
内容:水平角测量原理，竖直角测量原理。

重点讲授: 水平角、竖直角及测量原理。

§5.2 经纬仪
内容:经纬仪的基本构造及分类，光学经纬仪，电子经纬仪。

重点讲授:经纬仪的基本构造及分类，电子经纬仪。

§5.3 角度观测方法
内容:经纬仪的安置，水平角观测，竖直角观测
重点讲授:测回法，方向观测法，竖角（高度角）的计算，竖盘指标差。

§5.4 水平角观测的误差和精度
内容:水平角观测的误差，水平角观测的精度。

重点讲授: 经纬仪三轴误差，水平角观测的精度。

§5.5 经纬仪的检验和校正
内容:经纬仪主要轴线间应满足的条件，经纬仪的常规检验和校正。

重点讲授:经纬仪主要轴线间应满足的条件，经纬仪的常规检验和校正。

§5.6 距离测量
内容:钢尺量距，视距法测距，光电测距。

重点讲授: 相位式光电测距仪。

§5.7 光电测距误差分析
内容:比例误差，固定误差，周期误差。

重点讲授: 比例误差，固定误差。

§5.8 光电测距仪的检验
内容:测距仪的检视，发射、接收、照准三轴关系正确性的检验与校正，周期误差的测定，测距常数的测定。

重点讲授: 测距常数的测定。

§5.9 全站仪和自动全站仪
内容:全站仪，自动全站仪。

重点讲授: 全站仪的特点及功能。

§5.10 三角高程测量
内容:三角高程测量的基本原理，三角高程测量的基本公式，三角高程测量的误差来源。

重点讲授: 三角高程测量的基本原理及基本公式。

第六章控制测量
§6.1 控制测量概述
内容: 平面控制测量，高程控制测量，控制测量的一般作业步骤，平面控制点坐标计算基础。

重点讲授: 坐标方位角的推算，平面坐标的正、反算。

§6.2 导线测量
内容: 导线的布设形式，导线的观测，导线测量的近似平差计算，导线测量错误的检查方法，导线测量的精度。

重点讲授: 导线测量的近似平差计算，导线测量的精度。

§6.3 交会测量
内容: 前方交会，后方交会，测边交会，自由设站。

重点讲授: 前方交会，自由设站。

§6.4 三角网测量
内容: 单三角锁的计算，中心多边形的计算，大地四边形的计算。

重点讲授: 单三角锁的计算。

§6.5 高程控制测量
内容: 水准测量路线的布设，水准测量的观测，跨河水准测量，水准测量数据处理，三角高程测量的应用。

重点讲授: 水准测量路线的布设，水准测量数据处理。

§6.6 全球定位系统（GPS）在控制测量中的应用
内容: GPS系统的组成，GPS定位的基本原理，GPS测量误差，GPS控制网的布设形式，GPS控制网的外业观测。

重点讲授: GPS系统的组成，GPS定位的基本原理。

第七章碎部测量
§7.1 碎部测图的方法
内容: 大平板仪测图，经纬仪测图，地面数字测图。

重点讲授: 经纬仪测图，地面数字测图。

§7.2 测定碎部点的基本方法
内容: 碎部点的坐标计算，碎部点高程的计算。

重点讲授: 碎部点的坐标计算。

§7.3地物测绘
内容: 地物测绘的一般原则，地物符号，地物测绘。

重点讲授: 地物测绘的一般原则，地物符号。

§7.4地貌测绘
内容: 等高线表示地貌，等高线的特性，几种典型地貌的测绘，等高线的手工勾绘。

重点讲授: 等高线及等高线的特性，等高线的手工勾绘。

第八章计算机绘图基础
§8.1 基本图形显示
内容:坐标系，坐标变换，二维图形裁剪。

重点讲授: 坐标系，二维图形裁剪。

§8.2 地形图地物符号的自动绘制
内容:独立符号的自动绘制，线状符号的自动绘制，面状符号的自动绘制。

重点讲授: 线状符号的自动绘制。

§8.3 曲线光滑的数学方法
内容:单值张力样条函数，参数方程表示的张力样条函数。

重点讲授:单值张力样条函数。

§8.4 等高线的自动绘制
内容:距离加权平均法求网格点高程，三角形网的连接，等高线点的寻找，在网格上等高线点的追踪，三角形网上等高线点的追踪，等高线的光滑。

重点讲授: 三角形网的连接，等高线点的寻找，三角形网上等高线点的追踪。

第九章地形图的数字化
§9.1 地形图手扶跟踪数字化
内容:跟踪数字化仪，数字化仪坐标转换成地形图测量坐标，手扶跟踪地形图数字化方法，利用数字化仪在地形图上量算面积。

重点讲授: 数字化仪坐标转换成地形图测量坐标。

§9.2 数字图象概念与栅格数据的运算
内容:数字图像的数学表示，栅格数据的运算，矢量数据和栅格数据
重点讲授: 数字图像的数学表示，栅格数据的运算。

§9.3 地形图的扫描屏幕数字化
内容:扫描数字化仪，坐标变换，线状栅格数据的细化，栅格数据自动跟踪矢量化，人机交互方式矢量化。

重点讲授: 坐标变换，线状栅格数据的细化。

第十章大比例尺数字地形图测绘
§10.1 大比例尺测图的技术设计
内容: 大比例尺测图的技术设计。

重点讲授: 技术设计书的编写。

§10.2 图根控制测量和测站点测定
内容:图根控制测量，测站点的测定，全站仪的半测回观测法。

重点讲授: 图根控制测量，测站点的测定。

§10.3 野外采集数据
内容:野外数据采集模式，数据记录内容和格式，地形图要素分类和代码，连接线代码，图形信息码的输入，工作草图。

重点讲授: 数据记录内容和格式，地形图要素分类和代码，连接线代码。

§10.4 数字地形图编辑和输出
内容:数据的图幅分幅和图形文件生成，等高线文件，图形的修改，注记，图廓生成，绘制地形图。

重点讲授: 数据的图幅分幅和图形文件生成。

§10.5 大比例尺数字地形图质量控制
内容:大比例尺数字地形图的基本要求，大比例尺数字地形图的质量要求，大比例尺数字地形图平面和高程精度的检查和质量评定，大比例尺数字地形图的检查验收重点讲授: 大比例尺数字地形图的质量要求，大比例尺数字地形图平面和高程精度的检查和质量评定。

§10.6 地形图数据库
内容:数据库概念，数据模型，地形图数据，城市地图数据库的数据分层。

重点讲授: 地形图数据，城市地图数据库的数据分层。

第十一章数字地形图的应用
§11.1概述
内容: 传统地形图与数字地形图的比较。

重点讲授: 数字地形图的特点。

§11.2纸质地形图的应用
内容:量取图上点的坐标值，量测两点间的距离，量测直线的坐标方位角，确定地面点的高程和两点间的坡度，按一定方向绘制断面图，确定汇水面积，按限制坡度选线，根据等高线整理地面。

重点讲授: 确定地面点的高程和两点间的坡度，按一定方向绘制断面图，根据等高线整理地面。

§11.3 面积和体积计算
内容:面积量算，体积计算。

重点讲授: 坐标解析法量算面积的精度，等高线法、断面法和方格法计算体积。

§11.4 格网数字高程模型
内容:数字高程模型及其特点，格网DEM生成，数字高程模型的应用。

重点讲授: 数字高程模型及其特点，数字高程模型的应用。

§11.5 地面模型透视图
内容:三维图形的投影变换，透视投影的特点，透视投影的原理，DEM三维图形显示。

重点讲授: 透视投影的原理，DEM三维图形显示。

第十二章地籍图和房产图测绘
§12.1 概述
内容:地籍与房产平面控制测量，地籍界址点和房产用地界址点的精度。

重点讲授: 地籍界址点和房产用地界址点的精度。

§12.2 地籍调查
内容:地籍调查的目的和内容，初始地籍调查，变更地籍调查。

重点讲授: 初始地籍调查，变更地籍调查。

§12.3 地籍图测绘
内容:地籍图测绘，宗地图绘制。

重点讲授: 地籍图测绘。

§12.4 房产调查
内容:房屋调查，房屋用地调查。

重点讲授: 房屋调查。

§12.5 房产图测绘
内容:房产分幅图的内容与要求，房产分幅图测绘，房产分丘图，房产分层分户图，房屋建筑面积和用地面积量算。

重点讲授: 房产分幅图的内容与要求，房屋建筑面积和用地面积量算。

第十三章地下管线图测绘
§13.1 地下管线探测
内容:地下管线概述，地下管线探查的任务和内容，地下管线探测的方法，地下管线探测的精度要求和质量检验。

重点讲授: 地下管线探测的方法，地下管线探测的精度要求和质量检验。

§13.2 地下管线物理探查
内容:地下管线物理探查概述，地下管线物探方法简介，地下金属管线探测仪简介。

重点讲授: 电磁法、直流电法、磁法和地震波法。

§13.3 地下管线测量
内容:地下管线测量概述，地下管线点测量取点，地下管线图测绘。

重点讲授: 地下管线图测绘。

第十四章路线测量
§14.1带状地形图测绘
内容:带状地形图的分幅与坐标格网绘制，带状地形图的测绘内容，带状地形图的测绘方法。

重点讲授: 带状地形图的测绘内容和方法。

§14.2路线中线测量
内容:交点测设，曲线测设，曲线坐标计算。

重点讲授: 曲线坐标计算。

§14.3 断面图测量
内容:路线纵断面测量，路线横断面测量，电子全站仪纵、横断面测量。

重点讲授: 电子全站仪纵、横断面测量。

§14.4 断面图绘制
内容:纵断面图的绘制，横断面图的绘制。

重点讲授: 纵断面图的绘制。

四、教材与参考书
教材：
[1] 潘正风,杨正尧,程效军,成枢,王腾军编著.数字测图原理与方法. 武汉：武汉大学出版社, 2004
[2] 杨正尧编著.数字测图原理与方法实验与习题. 武汉：武汉大学出版社, 2004
参考书：
[1] 武汉测绘科技大学《测量学》编写组编著.测量学(第三版). 北京: 测绘出版社, 1996
[2] 潘正风等编著.大比例尺数字测图.北京: 测绘出版社,1996
[3] 徐庆荣等编著.计算机地图制图原理.武汉: 武汉测绘科技大学出版社, 1992
五、作业和考核方式
考试，按平时成绩40%(实验10%、作业20%、平时考核10%)，考试成绩60%计算学期总评成绩。