空间测量与制图(Spatial Measurement and Cartography)

仙仙

        课程名：空间测量与制图(Spatial Measurement and Cartography)  学分：3  学时：48  
课程类别：专业教育基础必修课  
开课学院：海洋科学学院  所属基层教学组织：
曾任课教师：
        课程大纲：
一、课程性质与目的
    空间测量与制图集测绘技术、信息技术、计算机技术和管理技术等于一体，以空间数据采集为基础，利用信息技术、计算机技术对数据进行存储、分析、处理、显示，并制图输出。因此，该课程是一门多学科、多技术交叉综合的课程，是一门应用性较强的课程。本课程为海洋技术专业的核心专业基础课程之一，可以使学生掌握空间测量与制图基本原理和方法，对目前各类空间测量手段和制图方法有全面的了解，并具备一定动手能力，从而为后续GIS、GPS、遥感等空间信息技术类课程学习打好坚实基础，同时也培养学生知识综合、交叉和融合能力。
二、课程简介
    本课程主要通过课堂讲授并辅助实践练习，使学生掌握空间测量与制图的基本原理和方法，全面了解一般和前沿的空间测量手段，主要讲授的内容包括：
    一、空间测量：主要讲授内容包括空间测量基础知识，测绘学的发展概况，水准测量，角度测量，距离测量，直线定向，控制测量，碎部测量，大地测量，工程测量，摄影测量与遥感，测量误差等基本知识和理论。
    二、地图制图：主要讲授地图的数学基础，地图概括，地图符号，地图表示，地图图型，遥感制图，数字地图制图，地理信息系统与地图，空间可视化，虚拟现实技术等，并结合实践课程掌握一般地图的绘制；
    三、前沿介绍：从有机联系的角度全面阐述当前多种高新空间测量与制图技术的概念、内容、应用和研究新进展，重点介绍GPS技术、高光谱遥感技术，SAR技术，地面激光扫描技术、机载LIDAR技术，水下机器人测量，3S集成技术，空间信息科学与数字地球等。
    通过视野宽广、内容新颖、教学互动、理论和实践相结合的高水平的教学和实践，使选课学生深刻了解当前不同空间测量与制图技术的概念、内容、应用和研究新进展，掌握空间测量与制图技术的基本理论，基本知识和应用实践，具有一定的数据处理能力和实际制图能力。
三、教学内容
第一章 测绘学导论（4学时）
主要内容：测绘学的基本概念与研究内容，测绘学的历史发展，测绘学的学科分类，测绘学的现代发展，测绘学的科学地位和作用。
学习要求：理解测绘学的概念与保护的内容，测绘学的重要性及其作用；了解空间测量与制图（测绘学）的研究对象和一般方法。
自    学：测绘学的历史发展及在社会生活中的重要作用。
讨    论：现代测绘学的发展与新内涵。
第二章 大地测量（6学时）
主要内容：大地测量学概论：大地测量学的基本任务、作用、服务对象、发展和分类；大地测量系统与参考框架：坐标系统、高程系统、深度基准、重力系统；实用大地测量学：实用大地测量学的任务与方法、平面控制网、高程控制网、重力控制网；椭球面大地测量学；卫星大地测量学；大地测量学的进展。
学习要求：理解大地测量学的概念、内容、分类、方法、作用和进展。对空间数据采集和制图的地理坐标系统和各类控制测量有深刻认识。
自    学：大地测量学的进展。
讨    论：地理坐标系统和控制测量。
第三章 地形测量（8学时）
主要内容：地形测量的概念与发展；水准仪原理与使用方法；水准测量；经纬仪原理与使用方法；角度测量；距离丈量与直线定向；地形地貌的表示方法；经纬仪测绘法；平板仪测绘法； 数字化测图原理与方法。
学习要求：理解地形测量的目的、原理与一般方法；掌握水准仪、经纬仪、平板仪的原理与使用；了解数字化测图原理与方法。
课题实践：练习水准仪、经纬仪、平板仪的原理与使用。
作   业：水准测量与角度测量。
第四章 工程测量（2学时）
主要内容：工程测量的含义与发展概况；工程建设各阶段的测量工作；工程测量的仪器与方法；工程控制网的布设；施工放样与设备安装测量；工程变形监测与预报。
学习要求：了解工程测量的含义、发展、阶段工作、仪器、方法；了解常见的工程测量工作，如施工放样与设备安装，工程变形监测等。
课题实践：参观工程测量施工现场。
自   学：工程测量的发展与展望。
第五章 摄影测量（2学时）
主要内容：摄影测量学的概念、分类与发展；摄影测量学的基本原理；平面摄影测量与立体摄影测量；空中三角测量；数字地面模型；数字摄影测量；数字摄影测量与计算机视觉。
学习要求：掌握（数字）摄影测量学的概念与分类，掌握数字地面模型的概念与获取方法，了解摄影测量学的基本原理、平面摄影测量、立体摄影测量、空中三角测量及计算机视觉。
课题实践：阅读航摄相片和卫星遥感图像，并对图像进行判读。
自   学：摄影测量学的发展与展望。
阅   读：摄影与摄像，遥感系统。
第六章 地图制图学（6学时）
主要内容：地图的概念、特征、内容与分类；地图的数学基础；地图的符号系统；普通地图的编制；专题地图的编制；影像地图的编制；地图集编制；电子地图；空间信息可视化；地图的应用；地图制图学的发展与展望。
学习要求：掌握地图的概念、特征、内容与分类，地图的数学基础；地图的符号系统；了解各类地图（集）的编制，地图的应用，电子地图的绘制，空间信息可视化。
作   业：地图的概念、特征、内容、分类与应用。
阅   读：地图的历史；地图学的发展与展望。
第七章 海洋测绘（4学时）
主要内容：海洋测绘概述、特点及新技术运用；海洋测绘的内容：海洋大地测量、海道测量、海洋重力测量、海洋磁力测量、海洋水文测量、海洋地形测量、海洋工程测量、海图学；海洋测绘的主要手段：海洋重力测量、海洋磁力测量、海洋卫星测高；海洋控制测量、海洋定位测量、水深测量与水下测量、海图制图。
学习要求：掌握海洋测绘的内容、分类和主要手段，了解水深测量与水下测量及海图制图。
自   学：海洋重力测量、海洋磁力测量、海洋水文测量。
作   业：海洋测绘的内容、分类和主要手段。
第八章 观测误差与测量平差（2学时）
主要内容：观测误差与测量平差的概念；观测误差的来源；测量平差的原则与精度指标；误差传播律；测量平差基本原理；近代测量平差及在测绘学中的作用。
学习要求：掌握观测误差与测量平差的概念；了解观测误差的来源，测量平差的原则与精度指标，误差传播律，测量平差基本原理。
自   学：近代测量平差及在测绘学中的作用。
第九章 3S技术（6学时）
主要内容：全球卫星定位系统（GPS）的概念、组成、分类、发展，GPS系统的工作原理与使用方式，定位导航系统的应用。地理信息系统（GIS）的概念、组成、特征、分类等，GIS的工程建设与应用，GIS 的起因与发展；遥感系统（RS）的概念；电磁波；遥感平台及分类；遥感信息传播与预处理；遥感数据处理；遥感技术的应用与发展前景；3S技术的集成与应用。
学习要求：掌握GPS、GIS、RS的基本概念、原理和方法，深刻理解3S技术的内在联系和在各行业的应用。
课题实践：操作GPS仪器，试用GIS、RS软件。
自   学： GPS、GIS、RS的发展和行业应用。
第十章 空间信息采集技术前沿（8学时）
主要内容：数字地球概念与应用；空间信息学与空间信息技术；高光谱遥感技术；SAR技术；地面激光扫描技术；机载LIDAR技术；水下机器人测量等。
学习要求：了解当前空间信息采集各种前沿技术，重点了解高光谱遥感技术；SAR技术；激光扫描技术；水下机器人测量等。
四、教学基本要求
    教师在课堂上应对空间测量与制图的基本概念、原理和方法进行必要的讲授，并详细讲授每章的重点、难点内容；讲授中应注意理论联系实际，通过必要的实例展示、讨论，启迪学生的思维，加深学生对有关概念、理论等内容的理解，并应采用多媒体（PPT）辅助教学，加大课堂授课的知识含量。重要术语用英文单词标注。引导学生平时留意相关信息及空间测量与制图在各行业的应用。
    实践操作的内容为3-4次，主要安排仪器的操作使用和基本测量方法的实践，使学生掌握必要的实际操作能力。
五、教学方法
    采用多媒体教学技术课堂讲授理论和方法，辅以课堂讨论、现场实践、计算机数据处理实验、阅读文献等综合教学方式，着重培养学生学习能力、发现问题能力、独立思考问题能力和解决问题能力。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）、多媒体课件（包括各章节重点内容的教学幻灯片）其他多媒体教学材料，以及网上辅导（主要采用E-MAIL、FTP、幻幻学院等形式）。
    考试主要采用闭卷方式，考试范围应涵盖所有讲授及自学的内容，考试内容应能客观反映出学生对本门课程主要概念和技能的理解、掌握程度，核对有关理论和方法的理解、掌握及运用能力。
    总评成绩：平时成绩占30%、闭卷考试占70%。
六、参考教材和阅读书目
教  材：《测绘学概论》，武汉大学出版社，宁津生，陈俊勇，李德仁，刘经南，张祖勋等，2004，10；
参考书目 ：
（1）海洋测绘词典. 北京：测绘出版社，1999
（2）胡明城. 现代大地测量学的理论及其应用. 北京：测绘出版社，2003
（3）张祖勋，张剑清. 数字摄影测量学. 武汉：武汉测绘科技大学出版社，1996
（4）李德仁，周月琴，等. 摄影测量与遥感概论. 北京：测绘出版社，2001
（5）王家耀，陈毓芬. 理论地图学. 北京：解放军出版社，2000
（6）测绘学名词（第二版）. 北京：科学出版社，2002
七、本课程与其它课程的联系与分工
    本课程是海洋技术专业本科生及研究生的核心专业课程，是学习GIS、GPS、RS等空间信息学科课程的基础。