测绘地理信息学基础(Fundamentals of surveying and mapping geoinformatics)课程基本信息课程编号：02011503课程总学时：48实验学时：24学时课程性质：必修课程属性：专业基础类开设学期：第5学期课程负责人：杨柳课程团队：杨柳授课语言：中文适用专业：智慧林业对先修的要求：高等数学、概率论与数理统计对后续的支撑：地理信息系统、遥感技术与应用、测树学主撰人：杨柳审核人：闫东锋大纲制定（修订）日期：2023.06.15一、课程的教学理念、性质、目标和任务“测绘地理信息学基础”是智慧林业专业的必修课。通过该课程的学习，能够掌握基本的测量原理、测量方法，GNSS基本原理及接收机的使用，并能测绘和识读地形图，了解地理信息系统的数据来源，为地理信息系统的建立打下数据基础。通过本课程的学习，使学生掌握基本的测量原理和测量仪器的使用方法：掌握测绘与地理信息的基本原理技术和应用步骤。通过与实习教学环节的配合，以提高学生读图能力，根据制图资料提供的信息设计与编制专题图件的能力，运用测量工具进行测图和用图的能力。二、课程教学的基本要求1.理论知识方面：“测绘地理信息学基础"课程是讲述如何用图形的方式来传递地球表面上自然现象和社会人文现象的数量和质量在时间和空间上的分布规律、发展变化的基本特征的学科。在知识目标上使学生掌握“测绘与地理信息”课程基本知识和基本理论。通过理论学习，使学生能理解测量学主要任务、内业和外业的基本测量方法，能够根据所想绘制的地图，收集合适的地图资料，选择适当的地图符号，使用南方CASS绘制出一幅清晰易读的地图，并进行一些简单的空间分析：根据一幅绘制好的地图，能够对地图内容进行判读和分析，从中发现各种地理要素的空间分布特征和规律以及各种地理要素之间的相关关系。2.实验技能方面：掌握基本测量仪器（水准仪、经纬仪、全站仪）的操作及使用，逐步培养学生测、算、绘的基本工作能力，培养学生看图、用图的基本能力，掌握测量的基本方法，学生能使胜任今后在智慧林业规划和设计中的测图、用图、放图等工作。培养学生具备一定的实践技能，并初步领悟到测绘工作讲究效率、团结协作，严谨、细致、一丝不苟的专业作风。- 70 -
- 70 - 测绘地理信息学基础 （ Fundamentals of surveying and mapping geoinformatics） 课程基本信息 课程编号：02011503 课程总学时：48 实验学时： 24 学时 课程性质：必修 课程属性:专业基础类 开设学期：第 5 学期 课程负责人：杨柳 课程团队：杨柳 授课语言：中文 适用专业：智慧林业 对先修的要求：高等数学、概率论与数理统计 对后续的支撑：地理信息系统、遥感技术与应用、测树学 主撰人：杨柳 审核人：闫东锋 大纲制定（修订）日期：2023.06.15 一、课程的教学理念、性质、目标和任务 “测绘地理信息学基础”是智慧林业专业的必修课。通过该课程的学习，能够掌握基本的测量原理、 测量方法，GNSS 基本原理及接收机的使用，并能测绘和识读地形图，了解地理信息系统的数据来源， 为地理信息系统的建立打下数据基础。通过本课程的学习，使学生掌握基本的测量原理和测量仪器的 使用方法；掌握测绘与地理信息的基本原理技术和应用步骤。通过与实习教学环节的配合，以提高学 生读图能力，根据制图资料提供的信息设计与编制专题图件的能力，运用测量工具进行测图和用图的 能力。 二、课程教学的基本要求 1. 理论知识方面：“测绘地理信息学基础”课程是讲述如何用图形的方式来传递地球表面上自然现 象和社会人文现象的数量和质量在时间和空间上的分布规律、发展变化的基本特征的学科。在知识目 标上使学生掌握“测绘与地理信息”课程基本知识和基本理论。通过理论学习，使学生能理解测量学主 要任务、内业和外业的基本测量方法，能够根据所想绘制的地图，收集合适的地图资料,选择适当的地 图符号，使用南方 CASS 绘制出一幅清晰易读的地图，并进行一些简单的空间分析；根据一幅绘制好 的地图，能够对地图内容进行判读和分析，从中发现各种地理要素的空间分布特征和规律以及各种地 理要素之间的相关关系。 2.实验技能方面：掌握基本测量仪器（水准仪、经纬仪、全站仪）的操作及使用，逐步培养学生 测、算、绘的基本工作能力，培养学生看图、用图的基本能力，掌握测量的基本方法，学生能使胜任 今后在智慧林业规划和设计中的测图、用图、放图等工作。培养学生具备一定的实践技能，并初步领 悟到测绘工作讲究效率、团结协作，严谨、细致、一丝不苟的专业作风
三、课程的教学设计1.教学设计说明“测绘地理信息学基础”是智慧林业专业开设的一门专业基础课程，课程结构是以比较完善的测量实践为标准，提供适应性强、内容比较先进的农林领域测量测绘操作和基本方法。通过本课程的学习，使学生了解并掌握测量仪器的基本操作和应用。本课程是一门以实际操作为主的课程，在教学过程中注重学生实际操作技能的培养，采用课题教学设计不同的活动，以理论知识与实际操作相结合的结构来展示教学内容。通过实训教学，教学可在实训场地进行。在学习情境中，可设计的活动包括学习目标、任务分析、实际操作、结果检查等内容。每一个任务的学习都以课题为载体，以任务为中心整合所需相关知识，实现学中做，做中学实训的教学，给学生提供更多的动手机会，提高基本技能本课程的教学活动设计分为知识学习活动、技能训练活动，每类活动的设计根据课程目标关于知识、技能、态度的不同要求，设计不同的活动方式及载体。2.课程目标及对毕业要求的支撑（表格正文宋体小五号字体）序号毕业要求课程目标（一）知识教学目标1.初步掌握测量学基本原理与基本方法的应用范围。2.掌握工程测量中数据处理的原理和方法。3.初步掌握测量中专门仪器的特性和应用。4.掌握地图学基本原理与制图方法。(二）能力培养目标1.具有根据农林业野外规划设计项目的特点，布设测绘控制网的能力。2.具有灵活应用农林业施工放样方法的能力。2a3.能正确处理测量数据。4.具有从事简易测绘设计和基础制图的能力。5.初步具有测量成果检核的能力。（三）思想教育目标21.培养学生良好的思想品德和吃苦耐劳精神。52.培养良好的职业道德和法律意识。四、理论教学内容及学时分配（24学时）- 71 -
- 71 - 三、课程的教学设计 1.教学设计说明 “测绘地理信息学基础”是智慧林业专业开设的一门专业基础课程，课程结构是以比较完善的测量 实践为标准，提供适应性强、内容比较先进的农林领域测量测绘操作和基本方法。通过本课程的学习， 使学生了解并掌握测量仪器的基本操作和应用。本课程是一门以实际操作为主的课程，在教学过程中 注重学生实际操作技能的培养，采用课题教学设计不同的活动，以理论知识与实际操作相结合的结构 来展示教学内容。通过实训教学，教学可在实训场地进行。在学习情境中，可设计的活动包括学习目 标、任务分析、实际操作、结果检查等内容。每一个任务的学习都以课题为载体，以任务为中心整合 所需相关知识，实现学中做，做中学实训的教学，给学生提供更多的动手机会，提高基本技能。 本课程的教学活动设计分为知识学习活动、技能训练活动，每类活动的设计根据课程目标关于知 识、技能、态度的不同要求，设计不同的活动方式及载体。 2.课程目标及对毕业要求的支撑（表格正文宋体小五号字体） 序号 课程目标 毕业要求 1 （一）知识教学目标 1.初步掌握测量学基本原理与基本方法的应用范围。 2.掌握工程测量中数据处理的原理和方法。 3.初步掌握测量中专门仪器的特性和应用。 4.掌握地图学基本原理与制图方法。 3 2 (二) 能力培养目标 1.具有根据农林业野外规划设计项目的特点，布设测绘控制网的能力。 2.具有灵活应用农林业施工放样方法的能力。 3.能正确处理测量数据。 4.具有从事简易测绘设计和基础制图的能力。 5.初步具有测量成果检核的能力。 5 3 （三）思想教育目标 1.培养学生良好的思想品德和吃苦耐劳精神。 2.培养良好的职业道德和法律意识。 2 四、理论教学内容及学时分配（24 学时）
第1章测绘与地理信息学绪论学时数：4教学目的：了解测绘学与测量学的关系、现代测绘学的发展现状。掌握测绘空间信息学的定义和概念。了解现代测绘学的在国民经济及工程建设中的作用。了解测绘与地理信息学的任务及它与智慧专业培养目标的关系。掌握测量学的基础知识，清楚深刻理解测量工作的基本原则参照系的选择以及地面点定位的概念。了解水准面与水平面的关系。明确测量工作的基本概念。教学重点和难点：地球的形状和大小、椭球定位、测量外业和内业的区别、地面点位的确定、数学中平面坐标系与测量中的平面坐标系的区别和联系、高斯投影、水平面代替水准面的限度。主要教学内容及要求：使学生掌握测量中的基本概念、基本常识，掌握地球的形状和大小、椭球定位、测量外业和内业的区别、地面点位的确定、数学中平面坐标系与测量中的平面坐标系的区别和联系、高斯投影、测量的高程系统、测量的基本工作、基本原则。掌握大地水准面，1985年国家高程基准，绝对高程与相对高程。定位参照系及定位元素。经度，纬度，直角坐标。测量工作的基本原则。测量工作的基本内容，测绘地形图及施工测量的概念。教学组织与实施：理论讲授与课堂讨论相结合。学时数：2第2章水准测量教学目的：使学生掌握水准测量的原理、水准仪的构造和使使学生掌握连续水准测量的实施方法、针对不同的水准线路能完成高程的计算。掌握水准测量的相关知识，做好水准测量实施前的技术准备，通过水准测量的实验，达到独立操作水准仪，完成多个测站水准测量的观测、检核、成果整理所必须具备的实践能力。教学重点和难点：水准测量的原理、水准测量的各种作业方式、水准仪的作业步骤、连续水准测量的实施方法、高程计算。主要教学内容及要求：了解高程测量方法，掌握水准测量的基本原理、包括线路水准测量原理和面水准测量原理、熟练掌握水准仪的构造和使用，熟练掌握水准测量的施测、掌握高程的计算。深刻理解水准测量的原理和高程传递要领。掌握水准仪的操作要领，能够完成水准测量中的观测、检核、记录、计算，及水准测量路线的成果计算。教学组织与实施：理论讲授与课堂讨论相结合。学时数：2第3章角度测量教学目的：使学生掌握经纬仪的读数方法、水平角测回法、水平角全圆方向法的计算、竖直角测量原理和竖盘指标差的计算、掌握视距测量原理、三角高程测量、竖直角测量原理以及三者之间的关系教学重点和难点：角度测量的原理、经纬仪的使用、水平角测量方法、竖直角测量、视距测量、三角- 72 -
- 72 - 第 1 章 测绘与地理信息学绪论 学时数：4 教学目的：了解测绘学与测量学的关系、现代测绘学的发展现状。掌握测绘空间信息学的定义和概念。 了解现代测绘学的在国民经济及工程建设中的作用。了解测绘与地理信息学的任务及它与智慧专业培 养目标的关系。掌握测量学的基础知识，清楚深刻理解测量工作的基本原则参照系的选择以及地面点 定位的概念。了解水准面与水平面的关系。明确测量工作的基本概念。 教学重点和难点：地球的形状和大小、椭球定位、测量外业和内业的区别、地面点位的确定、数学中 平面坐标系与测量中的平面坐标系的区别和联系、高斯投影、水平面代替水准面的限度。 主要教学内容及要求： 使学生掌握测量中的基本概念、基本常识，掌握地球的形状和大小、椭球定位、测量外业和内业的 区别、地面点位的确定、数学中平面坐标系与测量中的平面坐标系的区别和联系、高斯投影、测量的 高程系统、测量的基本工作、基本原则。掌握大地水准面，1985 年国家高程基准，绝对高程与相对高 程。定位参照系及定位元素。经度，纬度，直角坐标。测量工作的基本原则。测量工作的基本内容， 测绘地形图及施工测量的概念。 教学组织与实施：理论讲授与课堂讨论相结合。 第 2 章 水准测量 学时数：2 教学目的：使学生掌握水准测量的原理、水准仪的构造和使使学生掌握连续水准测量的实施方法、针 对不同的水准线路能完成高程的计算。掌握水准测量的相关知识，做好水准测量实施前的技术准备， 通过水准测量的实验，达到独立操作水准仪，完成多个测站水准测量的观测、检核、成果整理所必须 具备的实践能力。 教学重点和难点：水准测量的原理、水准测量的各种作业方式、水准仪的作业步骤、连续水准测量的 实施方法、高程计算。 主要教学内容及要求： 了解高程测量方法，掌握水准测量的基本原理、包括线路水准测量原理和面水准测量原理、熟练掌握 水准仪的构造和使用，熟练掌握水准测量的施测、掌握高程的计算。深刻理解水准测量的原理和高程 传递要领。掌握水准仪的操作要领，能够完成水准测量中的观测、检核、记录、计算，及水准测量路 线的成果计算。 教学组织与实施：理论讲授与课堂讨论相结合。 第 3 章 角度测量 学时数：2 教学目的：使学生掌握经纬仪的读数方法、水平角测回法、水平角全圆方向法的计算、竖直角测量原 理和竖盘指标差的计算、掌握视距测量原理、三角高程测量、竖直角测量原理以及三者之间的关系 教学重点和难点：角度测量的原理、经纬仪的使用、水平角测量方法、竖直角测量、视距测量、三角
高程测量主要教学内容及要求：识记：水平角，竖直角，度盘分划值，视准轴，横轴，仪器竖轴，照准部水准管轴，竖盘指标差等概念。垂球对中、光学对中器对中及整平的目的及方法。测回法测量水平角，竖直角观测方法。经纬仪轴线应满足的关系。领会：角度测量原理，竖角计算公式的推导规律，盘左、盘右观测的意义。电子经纬仪与光学经纬仪的区别。经纬仪检验方法及校正原理方法。仪器误差，观测误差，外界条件等对观测成果的影响。教学组织与实施：理论讲授与课堂讨论相结合。学时数：2第4章距离测量与直线定向教学目的：使学生掌握量距的方法、精密量距结果处理和方位角测定方法教学重点和难点：距离测量方法与精密量距结果计算、方位角的概念主要教学内容及要求：主要包括直线测量方法、直线定向、方位角概念、使学生掌握量距的方法、精密量距结果处理、直线定向和方位角测定方法教学组织与实施：理论讲授与课堂讨论相结合。学时数：2第5章控制测量教学目的：使学生灵活掌握测量作业方法、控制网形式和测量精度之间的关系，进一步对前面所学内容巩固和利用。使学生灵活掌握控制点加密方法、高程控制测量的方法和高程的数据处理以及GPS组成、测量原理、定位测量模式。教学重点和难点：控制网布设、导线的外业和内业工作、控制测量的布设形式、控制测量的外业要求与精度之间的关系主要教学内容及要求：包括控制测量概述、导线测量的外业工作（踏勘选点、测角量距、连接测量）、导线测量的内业工作（以闭合导线为例介绍导线测量的内业步骤）、GPS定位测量模式。使学生灵活掌握控制点加密方法、高程控制测量的方法和高程的数据处理以及GPS组成、测量原理、定位测量模式。教学组织与实施：理论讲授与课堂讨论相结合。第6章基础地理信息采集及成图方法学时数：4教学目的：了解基础地理信息有关概念，掌握地形图的基本知识，使学生灵活掌握我国基本比例尺地形图的分幅编号方法，掌握地物符号构成的原理、比例尺精度的意义。使学生灵活掌握大比例尺地形图的测绘方法。学会地形图的分幅编号与图廓注记的方法，清楚大比例尺地形图的常规及数字化测图- 73 -
- 73 - 高程测量 主要教学内容及要求： 识记：水平角，竖直角，度盘分划值，视准轴，横轴，仪器竖轴，照准部水准管轴，竖盘指标差等概 念。垂球对中、光学对中器对中及整平的目的及方法。测回法测量水平角，竖直角观测方法。经纬仪 轴线应满足的关系。领会:角度测量原理，竖角计算公式的推导规律，盘左、盘右观测的意义。电子经 纬仪与光学经纬仪的区别。经纬仪检验方法及校正原理方法。仪器误差，观测误差，外界条件等对观 测成果的影响。 教学组织与实施：理论讲授与课堂讨论相结合。 第 4 章 距离测量与直线定向 学时数：2 教学目的：使学生掌握量距的方法、精密量距结果处理和方位角测定方法 教学重点和难点：距离测量方法与精密量距结果计算、方位角的概念 主要教学内容及要求：主要包括直线测量方法、直线定向、方位角概念、使学生掌握量距的方法、精 密量距结果处理、直线定向和方位角测定方法 教学组织与实施：理论讲授与课堂讨论相结合。 第 5 章 控制测量 学时数：2 教学目的：使学生灵活掌握测量作业方法、控制网形式和测量精度之间的关系，进一步对前面所学内 容巩固和利用。使学生灵活掌握控制点加密方法、高程控制测量的方法和高程的数据处理以及 GPS 组 成、测量原理、定位测量模式。 教学重点和难点：控制网布设、导线的外业和内业工作、控制测量的布设形式、控制测量的外业要求 与精度之间的关系 主要教学内容及要求：包括控制测量概述、导线测量的外业工作（踏勘选点、测角量距、连接测量）、 导线测量的内业工作（以闭合导线为例介绍导线测量的内业步骤）、GPS 定位测量模式。使学生灵活 掌握控制点加密方法、高程控制测量的方法和高程的数据处理以及 GPS 组成、测量原理、定位测量模 式。 教学组织与实施：理论讲授与课堂讨论相结合。 第 6 章 基础地理信息采集及成图方法 学时数：4 教学目的：了解基础地理信息有关概念，掌握地形图的基本知识，使学生灵活掌握我国基本比例尺地 形图的分幅编号方法，掌握地物符号构成的原理、比例尺精度的意义。使学生灵活掌握大比例尺地形 图的测绘方法。学会地形图的分幅编号与图廓注记的方法，清楚大比例尺地形图的常规及数字化测图
方法。了解普通地形图的数字化，教学重点和难点：地形图的测绘方法、地物的综合取舍、数字化测图、地形图分幅编号方法、地形图比例尺相关概念、地形图上地物、地貌的表示方法主要教学内容及要求：基础地理信息为不同行业提供了基础资料，如何对基础地理信息进行采集、处理以满足不同工作的需要则是学习本章内容的根本目的所在。通过本章内容的学习应掌握地理信息采集、处理的相关知识，为解决工作中的实际问题打好基础，达到独立操作，完成地理信息采集，了解比例尺精度的意义、地物地貌的表示、地形图测绘方法、碎部点测量方法、地形图的拼接、检查和验收。识记：信息的特征，地理信息，地图及地形图，地图要素，地形图的比例尺，比例尺精度，地物符号，等高线，等高距和等高线平距、等高线的分类及等高线的特性，地形图的分幅、编号概念，数字化测图的特点。领会：基础地理信息与测量工作的关系。地形图的比例尺与比例尺精度的关系。等高线表示地貌的原理。等高距选择，典型地貌等高线的表示方法。大比例尺地形图正方形或矩形分幅编号与图廓注记，中、小比例尺图梯形分幅编号与图廓注记的规则。经纬仪测绘法的实施。数字化测图的过程。普通地形图的数字化应用的意义。综合应用：识别地貌特征点、地物轮廓点，学会地形碎部测量跑点。在测量教学实习中用经纬仪按常规方法进行碎部测量，将数据输入计算机，进行数字成图。教学组织与实施：理论讲授与课堂讨论相结合。第 7 章 GPS 原理与应用学时数：2教学目的：了解GPS定位系统的基本组成部分，理解GPS卫星定位的基本原理，初步掌握GPS测量实施方法。教学重点和难点：GPS定位原理与方法，GPS差分定位与测量方法主要教学内容及要求：全球定位系统（GPS）概述，全球定位系统（GPS）的产生发展、特点、适用范围及使用条件。GPS定位系统的基本组成部分空间星座部分、地面监控部分、用户部分。GPS卫星定位的基本原理伪距观测值及伪距单点定位。载波相位观测值及观测方程。载波相位测量的相对定位（单差法、双差法及三差法），GPS实施差分定位（位置差分、伪距差分、载波相位实时差分及广域差分）。GPS接收机及其工作原理接收机的分类，GPS接收机的构造和工作原理。GPS测量实施，GPS控制网设计，GPS测量精度指标，网形设计；选点，建立标志；外业观测，内业数据处理（基线解算观测成果检核，GPS网平差)：技术总结和上交资料。教学组织与实施：理论讲授与课堂讨论相结合。第8章测绘地理空间信息应用学时数：4- 74 -
- 74 - 方法。了解普通地形图的数字化。 教学重点和难点：地形图的测绘方法、地物的综合取舍、数字化测图、地形图分幅编号方法、地形图 比例尺相关概念、地形图上地物、地貌的表示方法 主要教学内容及要求：基础地理信息为不同行业提供了基础资料，如何对基础地理信息进行采集、处 理以满足不同工作的需要则是学习本章内容的根本目的所在。通过本章内容的学习应掌握地理信息采 集、处理的相关知识，为解决工作中的实际问题打好基础，达到独立操作，完成地理信息采集，了解 比例尺精度的意义、地物地貌的表示、地形图测绘方法、碎部点测量方法、地形图的拼接、检查和验 收。识记：信息的特征，地理信息，地图及地形图，地图要素，地形图的比例尺，比例尺精度，地物 符号，等高线，等高距和等高线平距、等高线的分类及等高线的特性，地形图的分幅、编号概念，数 字化测图的特点。领会：基础地理信息与测量工作的关系。地形图的比例尺与比例尺精度的关系。等 高线表示地貌的原理。等高距选择，典型地貌等高线的表示方法。大比例尺地形图正方形或矩形分幅 编号与图廓注记，中、小比例尺图梯形分幅编号与图廓注记的规则。经纬仪测绘法的实施。数字化测 图的过程。普通地形图的数字化应用的意义。综合应用：识别地貌特征点、地物轮廓点，学会地形碎 部测量跑点。在测量教学实习中用经纬仪按常规方法进行碎部测量，将数据输入计算机，进行数字成 图。 教学组织与实施：理论讲授与课堂讨论相结合。 第 7 章 GPS 原理与应用 学时数：2 教学目的：了解 GPS 定位系统的基本组成部分，理解 GPS 卫星定位的基本原理，初步掌握 GPS 测量 实施方法。 教学重点和难点：GPS 定位原理与方法，GPS 差分定位与测量方法 主要教学内容及要求：全球定位系统（GPS）概述，全球定位系统（GPS）的产生发展、特点、适用 范围及使用条件。GPS 定位系统的基本组成部分空间星座部分、地面监控部分、用户部分。GPS 卫星 定位的基本原理伪距观测值及伪距单点定位。载波相位观测值及观测方程。载波相位测量的相对定位 （单差法、双差法及三差法），GPS 实施差分定位（位置差分、伪距差分、载波相位实时差分及广域 差分）。GPS 接收机及其工作原理接收机的分类，GPS 接收机的构造和工作原理。GPS 测量实施，GPS 控制网设计，GPS 测量精度指标，网形设计；选点，建立标志；外业观测，内业数据处理（基线解算， 观测成果检核，GPS 网平差）；技术总结和上交资料。 教学组织与实施：理论讲授与课堂讨论相结合。 第 8 章 测绘地理空间信息应用 学时数：4