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第1章 总论1

1.1 测绘学的基本概念与研究内容1

1.1.1 测绘学的基本概念1

1.1.2 研究内容2

1.2 测绘学的历史发展3

1.3 测绘学的学科分类8

1.3.1 大地测量学9

1.3.2 摄影测量学9

1.3.3 地图制图学（地图学）11

1.3.4 工程测量学14

1.3.5 海洋测绘学15

1.4 测绘学的现代发展16

1.4.1 测绘学中的新技术发展16

1.4.2 现代测绘新技术对测绘学科发展的影响22

1.4.3 测绘学的现代概念和内涵23

1.5 测绘学的科学地位和作用23

1.5.1 在科学研究中的作用23

1.5.2 在国民经济建设中的作用23

1.5.3 在国防建设中的作用24

1.5.4 在社会发展中的作用24

第2章 大地测量学26

2.1 概述26

2.1.1 大地测量学的基本任务26

2.1.2 大地测量学的作用与服务对象27

2.1.3 大地测量学的现代发展28

2.1.4 大地测量学的学科体系28

2.2 大地测量系统与大地测量参考框架29

2.2.1 大地测量坐标系统和大地测量常数29

2.2.2 大地测量坐标框架30

2.2.3 高程系统和高程框架31

2.2.4 深度基准32

2.2.5 重力系统和重力测量框架32

2.3 实用大地测量学33

2.3.1 实用大地测量学的任务与方法33

2.3.2 国家平面控制网33

2.3.3 国家高程控制网36

2.3.4 国家重力控制网37

2.4 椭球面大地测量学38

2.4.1 椭球面大地测量学的基本任务38

2.4.2 椭球面的大地线及其解算38

2.4.3 高斯—克吕格投影与地形图分带39

2.5 物理大地测量学40

2.5.1 物理大地测量学的任务和内容40

2.5.2 地球重力场40

2.5.3 重力测量技术41

2.6 卫星大地测量学43

2.6.1 卫星大地测量学的内容、技术特点与作用43

2.6.2 卫星激光测距技术43

2.6.3 卫星测高技术45

2.6.4 甚长基线干涉测量技术46

2.7 大地测量的时间基准48

2.7.1 时间系统48

2.7.2 时间系统框架49

2.8 我国近六十年大地测量的进展49

2.8.1 20世纪50～70年代49

2.8.2 20世纪80年代50

2.8.3 20世纪90年代51

2.8.4 2000年以来52

第3章 摄影测量学56

3.1 概述56

3.1.1 什么是摄影测量56

3.1.2 摄影测量的三个发展阶段——模拟、解析与数字摄影测量58

3.1.3 摄影测量的分类60

3.1.4 摄影测量立体观测方法65

3.2 摄影测量相机67

3.2.1 小面阵拼接相机67

3.2.2 三线阵相机68

3.2.3 旋转扫描摄影69

3.2.4 倾斜摄影70

3.2.5 全景摄影71

3.3 摄影测量基本知识与数据处理72

3.3.1 数字影像与图像处理72

3.3.2 摄影测量的两个基本问题73

3.3.3 计算机识别同名点——影像匹配74

3.3.4 确定影像与物体的几何关系——三点共线（共线方程）77

3.3.5 摄影测量的内、外方位元素78

3.3.6 内、外方位元素的确定79

3.3.7 空中三角测量与区域网平差79

3.3.8 数字地面模型（DEM）80

3.3.9 数字纠正与正射影像图（DOM）81

3.3.10 数字线划图——地形图（DLG）82

3.4 激光扫描与激光雷达83

3.4.1 激光雷达——LiDAR83

3.4.2 激光扫描的多次回波特性84

3.4.3 激光测深85

3.4.4 激光雷达与摄影测量85

3.4.5 激光雷达的应用87

第4章 地图制图学91

4.1 地图的基本概念91

4.1.1 地图的特性91

4.1.2 地图的内容91

4.1.3 地图的分类92

4.2 地图的数学基础93

4.2.1 地图投影93

4.2.2 地图定向95

4.2.3 地图比例尺95

4.3 地图语言96

4.3.1 地图符号96

4.3.2 地图色彩97

4.3.3 地图注记97

4.4 普通地图编制98

4.4.1 普通地图要素的表示98

4.4.2 普通地图的制图综合100

4.4.3 普通地图设计102

4.4.4 普通地图编制过程102

4.5 专题地图编制103

4.5.1 专题地图的分类103

4.5.2 专题地图的表示方法103

4.5.3 专题地图的设计与编制104

4.6 遥感影像地图编制106

4.7 地图集编制107

4.7.1 地图集的特点107

4.7.2 地图集的分类107

4.7.3 地图集的设计与编制108

4.8 电子地图108

4.8.1 电子地图的特点108

4.8.2 电子地图的技术基础109

4.8.3 电子地图种类110

4.8.4 电子地图设计111

4.8.5 电子地图的制作112

4.9 空间信息可视化112

4.9.1 地图可视化113

4.9.2 多媒体地学信息可视化113

4.9.3 三维仿真地图可视化113

4.9.4 虚拟环境113

4.10 地图的应用114

4.10.1 常规地图的应用114

4.10.2 电子地图的应用115

4.11 地图制图学的发展趋势116

4.11.1 数字地图制图技术的发展116

4.11.2 地图学新理论的不断探索116

4.11.3 地图自动制图综合的发展趋势116

4.11.4 空间信息可视化的发展趋势117

第5章 工程测量学119

5.1 概述119

5.2 工程测量的特点120

5.2.1 工程测量学是一门历史悠久的学科120

5.2.2 工程测量服务面广121

5.2.3 工程测量贯穿于工程的全生命周期121

5.2.4 工程测量使用的技术手段灵活多样125

5.2.5 工程测量与人们的生活直接相关125

5.2.6 工程测量学紧跟时代科技发展126

5.3 工程测量的基础理论126

5.3.1 坐标系126

5.3.2 控制网的作用与分类126

5.3.3 测量误差129

5.3.4 变形预报130

5.4 工程测量仪器的发展132

5.5 工程测量学的发展展望134

5.5.1 多传感器集成技术134

5.5.2 合成孔径雷达干涉测量技术134

5.5.3 三维测量技术134

5.5.4 地下工程测量技术135

5.5.5 海洋工程测量技术135

5.5.6 无人机测量技术135

第6章 海洋测绘137

6.1 概述137

6.1.1 海洋与海洋测绘137

6.1.2 海洋测绘的特点及与其他学科的关系138

6.2 海洋测绘内容139

6.2.1 海洋大地控制网140

6.2.2 海洋重力测量141

6.2.3 海洋磁力测量142

6.2.4 海洋定位144

6.2.5 水深测量与水下地形测量147

6.2.6 海洋水文要素及其观测152

6.2.7 海底地貌及底质探测154

6.2.8 海洋工程测量156

6.2.9 海洋图形绘制157

6.2.10 海洋地理信息系统158

第7章 全球卫星导航定位技术160

7.1 概述160

7.1.1 定位与导航的概念160

7.1.2 定位需求与技术的发展过程160

7.1.3 绝对定位方式与相对定位方式161

7.1.4 定位与导航的方法和技术162

7.1.5 组合导航定位技术165

7.1.6 区域卫星导航定位技术166

7.2 全球卫星导航定位系统的工作原理和使用方法166

7.2.1 概述166

7.2.2 全球定位系统（GPS）的概念167

7.2.3 GLONASS全球卫星导航定位系统的概念168

7.2.4 伽利略（GALILEO）全球卫星导航定位系统的概念169

7.2.5 BDS全球卫星导航定位系统的概念170

7.2.6 GNSS卫星定位的基本原理173

7.2.7 GNSS卫星定位的主要误差来源175

7.2.8 GNSS卫星相对定位原理和方法176

7.2.9 GNSS技术的最新进展178

7.3 全球卫星导航定位系统（GNSS）的应用183

7.3.1 概述183

7.3.2 在科学研究中的应用183

7.3.3 在工程技术中的应用185

7.3.4 在军事技术中的应用188

7.3.5 在其他领域的应用190

第8章 遥感科学与技术193

8.1 遥感的概念193

8.2 遥感的电磁波谱194

8.3 遥感信息获取197

8.3.1 遥感传感器197

8.3.2 遥感平台199

8.3.3 遥感数据的记录形式与特点200

8.3.4 遥感对地观测的历史发展202

8.3.5 主要的遥感对地观测卫星及其未来发展204

8.4 遥感信息传输与预处理208

8.4.1 遥感信息的传输209

8.4.2 遥感信息的预处理209

8.5 遥感影像数据处理210

8.5.1 概述210

8.5.2 雷达干涉测量和差分雷达干涉测量210

8.6 遥感技术的应用214

8.6.1 在国家基础测绘和建立空间数据基础设施中的应用214

8.6.2 在铁路、公路设计中的应用214

8.6.3 在农业中的应用214

8.6.4 在林业中的应用214

8.6.5 在煤炭工业中的应用215

8.6.6 在油气资源勘探中的应用215

8.6.7 在地质矿产勘查中的应用216

8.6.8 在水文学和水资源研究中的应用217

8.6.9 在海洋研究中的应用218

8.6.10 在环境监测中的应用219

8.6.11 在洪水灾害监测与评估中的应用219

8.6.12 在地震灾害监测中的应用220

8.7 我国航天航空遥感的主要成就221

8.7.1 我国的航天遥感系统221

8.7.2 我国的航空遥感技术229

8.8 遥感对地观测的发展前景229

8.8.1 航空航天遥感传感器数据获取技术趋向三多和三高229

8.8.2 航空航天遥感对地定位趋向于不依赖地面控制230

8.8.3 摄影测量与遥感数据的计算机处理更趋自动化和智能化230

8.8.4 利用多时相影像数据自动发现地表覆盖的变化趋向实时化231

8.8.5 航空与航天遥感在构建“数字地球”和“数字中国”中正在发挥越来越大的作用231

8.8.6 全定量化遥感方法走向实用231

8.8.7 遥感传感器网络与全球信息网络走向集成232

第9章 地理信息系统233

9.1 地理信息系统的概念234

9.1.1 地理现象及其抽象表达234

9.1.2 地理信息系统的含义237

9.1.3 地理空间对象的计算机表达238

9.2 地理信息系统的硬件构成239

9.2.1 单机模式239

9.2.2 局域网模式240

9.2.3 广域网模式240

9.2.4 输入设备242

9.3.5 输出设备243

9.3 地理信息系统的功能与软件构成243

9.3.1 概述243

9.3.2 空间数据采集与输入子系统244

9.3.3 图形及属性编辑子系统245

9.3.4 空间数据库管理系统246

9.3.5 空间查询与空间分析子系统247

9.3.6 地图制图与输出子系统248

9.4 地理信息系统的工程建设与应用249

9.4.1 GIS的应用系统开发250

9.4.2 GIS工程设计与建设251

9.4.3 GIS的主要应用领域252

9.5 地理信息系统的发展255

9.5.1 地理信息系统的发展过程255

9.5.2 当代地理信息系统的进展256

第10章 测量数据处理263

10.1 概述263

10.1.1 观测误差理论与测量数据处理的科学任务263

10.1.2 观测（测量）263

10.1.3 观测误差264

10.1.4 测量平差的含义266

10.2 观测误差理论268

10.2.1 偶然误差的规律性及其统计分布268

10.2.2 衡量精度的指标269

10.2.3 不同精度观测的权269

10.2.4 协方差与相关系数270

10.2.5 误差传播270

10.2.6 误差检验271

10.3 测量平差271

10.3.1 多余观测271

10.3.2 平差模型272

10.3.3 平差最优化准则273

10.3.4 直接观测值的平差问题示例275

10.4 测量平差在现代测绘中的作用276

第11章 地球空间信息学与数字地球279

11.1 什么是数字地球279

11.1.1 资源经济、资本经济和知识经济279

11.1.2 数字地球的提出279

11.2 数字地球的技术支撑282

11.2.1 信息高速公路和计算机宽带高速网282

11.2.2 高分辨率卫星影像282

11.2.3 空间信息技术与空间数据基础设施282

11.2.4 大容量数据存储及元数据283

11.2.5 科学计算283

11.2.6 可视化和虚拟现实技术284

11.3 作为数字地球基础的地球空间信息科学285

11.3.1 地球空间信息学的形成285

11.3.2 地球空间信息科学的理论体系286

11.3.3 地球空间信息学的技术体系287

11.3.4 GPS、RS与GIS的集成288

11.3.5 从4D产品到5D产品——可量测实景影像的概念与应用293

11.4 数字地球的应用297

11.4.1 数字地球对全球变化与社会可持续发展的作用297

11.4.2 数字地球对社会经济和生活的影响298

11.4.3 数字地球与精细农业298

11.4.4 数字地球与智能化交通299

11.4.5 数字地球与数字城市300

11.4.6 数字地球为专家服务301

11.4.7 数字地球与现代化战争302

11.4.8 数字地球走进千家万户302

11.5 发展与展望303

11.5.1 时空信息获取的天地一体化和全球化303

11.5.2 时空信息加工与处理的自动化、智能化与实时化304

11.5.3 时空信息管理和分发的网格化304

11.5.4 时空信息服务的大众化304

11.6 从数字地球到智慧地球305

11.6.1 智慧地球的出现305

11.6.2 智慧地球的定义306

11.6.3 智慧地球的特征306

11.6.4 智慧地球架构307

11.6.5 智慧地球典型应用308

11.7 结论和展望310