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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——LiDAR 83

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