测量学(Surveying and Mapping)

仙仙

        课程名：测量学(Surveying and Mapping)  学分：2  学时：32  
课程类别：专业教育选修课  
开课学院：海洋科学学院  所属基层教学组织：海洋信息工程系
曾任课教师：高峰(助教（高校）)  
        课程大纲：
一、课程性质与目的
    本课程为海洋技术类专业以及环境类专业本科的专业相关选修课。本门课程主要讲授测量学的基本知识，水准测量、角度测量和距离测量，测量误差处理，控制测量和大比例尺地形图测绘，全站仪、GPS等先进的测量仪器，测量学的基本应用等内容。使学生掌握测量工作所使用的仪器的构造原理、使用方法及测量方法和技巧。要求学生能完成平面控制测量、高程控制测量、大比例尺地形图测绘及施工放样等外业工作和内业计算。能够熟练的应用地形图进行有关专业的规划、设计等工作。
二、课程简介
    本课程主要讲授测量学的基本原理、概念和方法，通过理论教学和实验，使学生了解测量学的基本知识、基本理论和基本技能，了解测绘科学的高新技术，掌握测量工作所使用的仪器的构造原理和使用方法。能灵活应用测量学知识解决专业中有关测量方面的问题。通过《测量学》的实验环节，训练学生严谨的科学态度和求实的工作作风，培养学生的动手能力、自学能力和团结协作的精神，使学生能独立进行测量、计算、绘图、用图等工作。
三、教学内容
第一章 测量学的基本知识 (2学时)
主要内容：测量学的概念、研究对象以及学科分类；测量学的发展概况；地球的形状和大小、椭球体；地面点位的确定、WGS84坐标系和高斯投影坐标系的建立；用水平面代替水准面的范围；测量工作概述。
重 点：地面曲率对于实际测量工作的影响
难 点：高斯投影坐标系的建立方法
教学目标：要求学生了解测量学的研究对象和发展概况；理解地理坐标系和投影坐标系的建立方法；掌握地面曲率对于实际测量工作的影响。
第二章 水准测量（6学时，其中实验2学时）
知识点：水准测量原理；S3光学水准仪和自动安平水准仪的使用方法；水准路线测量；水准测量误差分析；激光水准仪及数字水准仪简介。
重 点：S3光学水准仪和自动安平水准仪的使用方法
难 点：水准线路测量
教学目标：要求学生了解水准测量的基本方法和测量过程中产生误差的因素；理解水准仪的工作原理；掌握S3光学水准仪和自动安平水准仪的使用方法。
作 业：水准线路测量的平差方法
实 验：水准仪的使用
第三章 角度测量（6学时，其中实验2学时）
知识点：水平角度测量和竖直角度测量的原理；光学经纬仪和电子经纬仪原理；水平角度测量的方法：测回法和方向观测法；竖直角度测量；角度观测误差分析。
重 点：测回法和方向观测法
难 点：方向观测法
教学目标：要求学生了解角度测量的原理和角度测量过程中的误差分析；理解光学经纬仪和电子经纬仪的工作原理；掌握测回法和方向观测法。
作 业：角度测量内业工作
实 验：电子经纬仪的使用
第四章 距离测量和直线定向（4学时，其中实验2学时）
知识点：钢尺量距的基本方法；尺长改正公式：尺长改正、温度改正和倾斜改正；视距测量原理；电磁波测距：脉冲方法和相位差方法；直线定向。
重 点：钢尺精密测距方法、相位法电磁波测距、直线定向
难 点：尺长改正公式、直线定向
教学目标：要求学生了解钢尺测距的基本方法；理解相位法电磁波测距的原理；掌握尺长改正公式和直线定向。
作 业：尺长改正计算
实 验：罗盘仪的使用和直线定向
第五章 全站仪和GPS定位技术(2学时)
知识点：全站仪的发展过程及现状；全站仪的构造；全站仪的使用；GPS系统的组成和发展过程；GPS定位的基本原理；差分GPS及GPS-RTK原理。
重 点：全站仪的构造、GPS定位的基本原理
难 点：差分GPS及GPS-RTK原理
教学目标：要求学生了解全站仪的发展过程及现状，了解全站仪的构造和使用方法，了解GPS系统的组成和发展过程，了解GPS定位的基本原理，了解差分GPS及GPS-RTK原理。
第六章 测量误差基本理论(4学时)
知识点：测量误差产生的原因及其分类；偶然误差的特性：偶然误差正态分布；衡量精度的标准；误差传播定律；不等精度观测：观测值的权、最或然值以及加权平均值的中误差。
重 点：等精度条件下中误差的计算、误差传播定律、不等精度条件下权值和中误差的计算
难 点：误差传播定律、不等精度条件下权值和中误差的计算
教学目标：要求学生了解测量误差产生的原因及分类；理解偶然误差的特性；掌握等精度条件下中误差的计算方法，掌握误差传播定律和不等精度条件下权值和中误差的计算方法。
作 业：误差传播定律计算、不等精度条件下权值和中误差的计算
第七章 控制测量（4学时，其中实验2学时）
知识点：控制测量概述：国家控制网及工程控制网；地方坐标系及坐标系统转换；平面控制测量：导线测量、三角测量及交会法；高程控制测量：三、四等水准测量及三角高程测量。
重 点：国家控制网、导线测量及交会测量
难 点：导线测量和交会测量
教学目标：要求学生了解控制测量的基本工作；理解国家控制网的建立方法；掌握导线测量和交会测量的方法。
作 业：交会测量计算
实 验：三角高程测量（或视距测量）
第八章 大比例尺地形图测绘(2学时)
知识点：地形图的基本知识；地形图的符号；地形图的分幅编号及图廓注记；大比例尺地形图的测绘方法。
重 点：地形图分幅方法
难 点：地形图分幅方法
教学目标：要求学生了解地形图的基本知识，了解大比例尺地形图的测绘方法；掌握地物和地貌的基本表示方法，掌握地形图分幅方法。
作 业：地形图分幅计算
第九章 测量学的基本应用(2学时)
知识点：建筑工程测量；线路测量；隧洞测量；变形监测。
重 点：建筑工程测量、线路测量
难 点：线路测量
教学目标：要求学生了解测量学的基本应用，包括建筑工程测量、线路工程测量、隧洞测量和变形监测。
实验教学内容概况：
本课程实验为3到4次，包括水准测量、角度测量、直线定向和三角高程测量（或视距测量）。完整的实验过程包括外业操作和内业计算两个部分。外业操作部分主要是测量仪器的认识和使用以及基本测量操作。内业计算部分主要是测量数据的平差计算工作。
实验报告要求：
实验报告应包含实验仪器的介绍、实验方法和原理的介绍、观测手簿、原始测量数据、数据平差过程和结果等部分。
主要仪器设备：水准仪、电子经纬仪、罗盘仪、水准尺、标杆等
实验指导书名称：《数字测图原理与方法实验指导书》
实验项目一览表

四、教学基本要求
    教师在教学过程中应该以高程测量、角度测量和距离测量为基础，向学生讲授测量学的基础原理、概念和方法，结合试验向学生讲授测量过程中用到的基本仪器的构造和工作原理。在此基础上，向学生介绍测量误差的处理方法，使学生对测量平差理论有一定的认识。同时也要注重对测量学的实际应用进行介绍。教学过程中要充分利用现有的测量仪器和地图，通过课堂演示和讲解，加深学生对相关内容的理解。
    本课程实验为3到4次，在实验前应向学生详细讲解实验内容和实验仪器的使用方法。实验过程中一方面应注意向学生讲解测量方法和测量规范，培养学生严谨的工作作风；另一方面也应注意发挥学生的主观能动性。
    教学过程中应注重培养学生的自学能力。课程中所涉及到的重要术语都应给出英文标注，方便学生对相关的内容搜索。对课程中仅仅简单讲解的部分，应鼓励学生阅读一定的参考书籍，以弥补课堂讲授的不足，拓宽知识面。
    本课程的课后作业一般为12学时左右，主要是测量内业计算工作，包括高差测量、角度测量和距离测量的内业计算、测量误差处理和交会测量等实际测量工作的内业计算部分。教师应认真批改作业，对作业中出现的问题进行针对性的讲解，使学生能正确掌握相关的知识点。
五、教学方法
　  本课程主要包括理论教学和实验两部分。理论教学主要分为九个部分，其中四部分内容应结合实验进行重点讲授，另外有两部内容为简单介绍。讲授过程应结合课后作业强化学生对知识点的理解和掌握。
    本课程采用的教学媒体主要有：文字教材（包括主教材和学习指导书）、课件（包含课程PPT以及图片）、音像教材（主要是实地测量的教学录像）以及一些教学用具（主要是演示用的测量仪器和地图）。课程的答疑主要是课后答疑以及电子邮件和手机通讯等形式。
    考试主要采用闭卷方式，考试范围应涵盖所讲述知识点中的重点内容，考试内容应能客观考查学生对测量学的基本概念、原理和方法的理解程度，对测量内业工作特别是误差处理方法的掌握程度以及识图用图的能力。
    总评成绩：平时作业占20%、课堂讨论和出勤占20%、闭卷考试成绩占60%。
六、参考教材和阅读书目
参考教材：
李天文编著，《现代测量学》，科学出版社，2007年2月第一版
阅读数目：
1、杨国范主编，《普通测量学》，中国农业大学出版社，2004年3月第一版
2、宁津生、陈俊勇等编著，《测量学概论》，武汉大学出版社，2004年6月第一版
3、祝国瑞，郭礼珍等等编著，《地图设计与编绘》，武汉大学出版社，2001年10月第一版
4、孔祥元、郭际明主编，《控制测量学（上下册）》，武汉大学出版社， 2007年6月第三版
5、潘正风等编著，《数字测图原理与方法》，武汉大学出版社，2004年8月第一版
6、赵文亮主编，《地形测量》，黄河水利出版社，2005年8月第一版
7、孔祥云、郭际明等编著，《大地测量学基础》，武汉大学出版社，2006年1月第一版
8、魏二虎等编著，《GPS测量操作与数据处理》，武汉大学出版社，2004年6月第一版
9、边少锋等编著，《大地坐标系与大地基准》，国防工业出版社，2005年5月第一版
10、何习平主编，《测量技术基础》，重庆大学出版社，2004年10月第二版
11、冯仲科主编，《测量学原理》，中国林业出版社，2002年10月第一版
12、梁盛智主编，《测量学》，重庆大学出版社，2005年9月第二版
七、本课程与其它课程的联系与分工
    《测量学》知识点很多，涉及的学科也很多，包括电子学、计算机科学和遥感等地学学科。本课程主要讲授普通测量学，是《测量学概论》的后续课程，但学习本课程只需要简单的概率知识，学习本课程之后可继续学习《工程测量》、《大地测量学》、《摄影测量学》、《海洋测量学》等具体测量课程。
八、说明
    实际教学过程中，课程的实验教学部分可能根据测量仪器和测量场地情况进行一定的调整。