测绘学

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  测绘学汉语拼音:Cehui Xue;英语:Geodesy and Cartography),研究测定和推算地面点的几何位置、地球形状及地球重力场,据此测量地球表面自然形状和人工设施的几何分布,并结合某些社会信息自然信息的地理分布,编制全球和局部地区各种比例尺的地图和专题地图的理论技术学科,又称测量学。它包括测量和制图两项主要内容。

  测绘学在经济建设和国防建设中有广泛的应用。在城乡建设规划、国土资 源利用、环境保护等工作中,必须进行土地测量和测绘各种地图,供规划和管理使用。在地质勘探、矿产开发、水利、交通等建设中,必须进行控制测量、矿山测量、路线测量和绘制地形图,供地质普查和各种建筑物设计施工用。在军事上需要军用地图,供行军、作战用,还要有精确的地心坐标和地球重力场数据,以确保远程武器精确命中目标。

发展简史

  测绘学有着悠久的历史。古代的测绘技术起源于水利和农业。古埃及尼罗河每年洪水泛滥后,需要重新划定土地界线,开始有测量工作。

  公元前21世纪,中国夏禹治水就使用简单测量工具测量距离和高低。

  公元前3世纪,亚历山大的埃拉托斯特尼采用在两地观测日影的办法,首次推算出地球子午圈的周长,也是测量地球大小的弧度测量方法的初始形式。

  724年,中国唐代的南宫说等人在张遂(一行)的指导下,在今河南滑县上蔡实测了约300千米的子午弧长。并在滑县、开封、扶沟、上蔡测量同一时刻的日影长度,推算纬度1°的子午弧长,这是世界上第一次弧度实测。

  1617年荷兰W.斯涅耳首创三角测量法进行弧度测量,克服了在地面上直接量测弧长的困难。

  1687年英国I.牛顿根据力学理论,提出地球是两极略扁的椭球体。

  1690年荷兰C.惠更斯也提出地球是两极略扁的扁球体。后为法国在南美洲和北欧进行的弧度测量所证明。结束了历时半个世纪的有关地球形状的争论。

  1743年法国A.C.克莱罗发表《地球形状理论》,奠定了用物理方法研究地球形状的理论基础。1849年英国Sir G.G.斯托克斯提出利用地面重力的测量结果研究大地水准面形状的理论。1945年苏联M.S.英洛坚斯基创立了研究地球自然表面形状的理论,并提出“似大地水准面”的概念。

  测绘学是技术性学科,它的形成和发展在很大程度上依赖测量方法和仪器工具的创造和改革。17世纪以前,人们使用简单的工具,如绳尺、木杆尺等进行测量,以量测距离为主。17世纪初发明了望远镜。1617年创立的三角测量法,开始了角度测量。1730年英国的西森制成第一架经纬仪,促进了三角测量的发展。1794年德国的C.F.高斯发明了最小二乘法,直到1809年才发表。1806年法国的A.-M.勒让德也提出了同样的观测数据处理方法。1859年法国的A.洛斯达首创摄影测量方法。20世纪初,由于航空技术发展,出现了自动连续航空摄影机,可以将航摄像片在立体测图仪上加工成地形图,促进了航空摄影测量的发展。

  20世纪50年代起,测绘技术朝着电子化和自动化发展。1948年起各种电磁波测距仪出现,克服了量距的困难,使导线测量得到重视和应用。大约与此同时,电子计算机问世,加快了测量计算速度,改变了测绘仪器和方法,出现了解析测图仪,促进了解析测图技术的发展。1957年第一颗人造地球卫星发射成功后,在测绘学中开辟了卫星大地测量和航天摄影测量新领域。随后发展起来的甚长干涉测量技术、惯性测量技术,使测绘学增添了新的测量手段。

研究内容

  1.研究和测定地球的形状、大小及其重力场,利用地面测量仪器或者卫星定位方法建立和维持一个全球或者区域统一的坐标系统。地球的外形非常近似于一个椭球,在测绘学中常用一个同地球外形极为接近的旋转椭球来代表地球,称为地球椭球。地面上任一点的几何位置即用这点在地球椭球面上的经纬度和高程表示。测绘学不仅测出地面点的位置,而且还要测出其位置的变化,以此研究地球整体与局部的运动。

  2.以大量地面点的平面坐标和高程为基础进行地表形态的测绘工作。包括地表的各种自然形态,如水系、地貌、土壤和植被分布的测量;也包括人类社会活动所产生的各种人工形态,如境界线、居民地、交通线和各种建筑物位置的测量,最终转变为各种比例尺的地形原图或基础地理信息数据库。

  3.工程测量。各项经济建设和国防建设工程都需要测绘资料,并利用测绘手段来指导工程的进行、监视建筑物的变形。

  4.海洋测绘。精确测量难度较大,需用声学或电子学技术等方法和特殊仪器设备。

  5.建立地理信息系统。

  6.研究测绘学在社会发展的各个相关领域中的应用问题。

学科分支

  测绘学有下列分支:大地测量学摄影测量学遥感学地图制图学地理信息工程工程测量学海洋测绘学等。

  大地测量学 研究和测定地球的形状、大小和地球重力场,以及地面点的几何位置的理论和方法。

  普通测量学 研究地球表面局部区域内控制测量和地形图测绘的理论和方法。局部区域是指在该区域内进行测绘时,可以不顾及地球曲率,把它当作平面处理,而不影响测图精度。

  摄影测量学 研究利用摄影机或其他传感器采集被测物体的图像信息,经过加工处理和分析,以确定被测物体的形状、大小和位置,并判断其性质的理论和方法。测绘大面积的地表形态,主要用航空摄影测量。

  工程测量学 研究工程建设中设计、施工和管理各阶段测量工作的理论、技术和方法。为工程建设提供精确的测量数据和大比例尺地图,保障工程选址合理,按设计施工和进行有效管理。

  海洋测绘学 研究对海洋水体和海底进行测量与制图的理论和技术。为舰船航行安全、海洋工程建设提供保障。

  地图制图学 研究地图及其编制的理论和方法。

地图绘制

  地图出现于上古时代,那时人类从事生产和军事活动产生了对地图的需要。考古工作者曾挖到公元前25世纪至前3世纪画在或刻在陶片、铜板或其他材料上的地图。据文字记载,中国春秋战国时期地图已用于地政、军事和墓葬等方面。公元前3世纪亚历山大学者埃拉托斯特尼最先在地图上绘制经纬线。168年,中国西汉绘制在帛上的地图(1973年湖南省长沙马王堆汉墓出土),已注意到比例尺和方位。150年古希腊的C.托勒密所著《地理学指南》一书 ,提出了地图投影法。265年,中国西晋的裴秀总结出制图六体的制图原则,从此地图制图有了标准,奠定了中国古代制图的理论基础。17世纪起,西方一些国家用三角测量法进行大地测量,根据实地测量结果绘制国家规模的地形图,这些地形图有准确的方位、比例尺和较高的精度。中国清康熙四十七年至五十七年(1708~1718)完成的《皇舆全图》,是中国历史上首次以实地测量结果绘制的地形图。20世纪初兴起的航空摄影测量方法,加上照相平板彩色胶印技术的应用,促进了地图制图的发展。20世纪60年代以后,地图制图正向计算机辅助制图方向发展。