测绘学概论论文

简议测绘学

一、总述

作为一门有着悠久历史的科学，测绘学起源于人们的生产实践，并随着社会的发展而不断发展。从公元前1400年的古埃及河谷和平原发现的证据所表明的地产边界的测定，到公元前3世纪中国人磁罗盘的制作；从以毕达哥拉斯(Pythagoras)、亚里士多德(Aristotle)为代表的学者们提出的地圆说，到近代牛顿(J.Newton)、惠更斯(C.Huygens)的地扁说,再到利斯汀（Listing)提出的大地水准面，直至后来的莫洛坚斯基（Molodenskey)理论。这些众多的科学史实说明了，测绘学与人们的生活息息相关，并且随着时间不断发展和完善。

进入近现代，两次工业革命彻底改变了科技的发展速度和发展轨迹，信息技术革命给科技发展注入了更强的动力。随着科学技术质和量的飞跃，测绘学也取得了长足的发展进步。远远超越原始最基本的简单测量，测绘学的理论和方法发生了巨大的变化，测绘学逐渐成为一个由大地测量学、摄影测量学、地图制图学、工程测量学、海洋测绘学、全球卫星导航定位技术、遥感科学和技术、地理信息系统等细小分支所构成的日趋完整且日渐严密的科学系统，并且在现代的国民经济和国防建设中发挥着越来越重要的作用。

二、测绘学主要分支的概述：

1.大地测量学

大地测量学主要研究地球表面及其外层空间点位的精密测定、地球的形状、大小和重力场，地球整体和局部运动，以及它们的变化的理论和技术。作为一门古老而又年轻的科学，是地球科学的一个重要分支。其基本目标是测定和研究地球空间点的位置、重力及其随时间变化的信息，为国民经济建设和社会发展、国家安全以及地球科学和空间科学研究等提供大地测量基础设施、信息和技术支持。现代大地测量学与地球科学和空间科学的多个分支相互交叉，已成为推动地球科学、空间科学和军事科学发展的前沿科学之一，其范围也已从测量地球发展到测量整个地球外空间。

更具体的讲，大地测量学的基本任务是：1）建立和维护高精度全球和区域性大地测量系统与大地测量参考框架；2）获取空间点位置的静态和动态信息；3)测定和研究地球形状大小、地球外部重力场及其随时间的变化；4)测定和研究全球和区域性地球动力学现象；5）研究地球表面观测量向椭球面和平面的投影变换及相关的大地测量计算问题；6）研究新型

的大地测量仪器和大地测量方法；7）研究空间大地测量理论和方法；8)研究月球和行星大地测量理论和方法。同时，现代大地测量具有六个特点：长距离，大范围；高精度；实时，快速；“时间维”；地心；学科的融合。关于这些特点，这里不再赘述。

大地测量学服务对象主要是经济建设、资源与环境发展、空间技术和航天技术、地球自装与地球动力学、国防安全和军事信息化。它是组织、管理、融合和分析地球海量时空信息的一个数理基础，也是描述、构建和认知地球，进而解决地球科学问题的一个时空平台。2.摄影测量学

摄影测量学主要利用摄影手段获取目标的影像数据，研究影像的成像规律，对所获取的影像进行测量、处理、判读，从中提取目标物的几何的或物理的信息，并用图形、图像和数字形式表达测绘成果。它的基本原理来自于测绘的交会方法。值得提出的是，摄影测量不仅仅可以测量一个空间的点，而且能利用影像重建空间的三维物体的模型。正是由于“左右视差较”，构建了摄影测量的基础，即从不同的角度所获得的影像是不一样的。摄影测量就是利用立体像对的影像之间的移位构建立体模型，进行测量。

根据对地面获取影像是摄像机安放的位置的不同，摄影测量可以分为航空测量摄影（摄像机安装在飞机上，对地面摄影）、航天摄影测量（摄像机安装在卫星上、对地面进行摄影）、地面（近景）摄影测量(摄像机安置在地面上进行测量）三种。

当前，摄影测量的最大应用仍然是测绘地形图。除此之外，还可以应用于国防和经济建设，如土地、矿山、水利、水电资源调查、规划、城市规划、工程设计、考古等领域。其中，基于摄影测量与计算机视觉的技术越来越广泛地应用于各个领域，建立空间物体的三维数字表面模型（Digital Surface Model,DSM)，让影像展示出一个更加具体，更加真实的模型。还有城市建模，基本原理是利用DSM与相应的影像结合，实现城市建模，这在现代城市规划建设中发挥着非常重要的作用。

3.地图制图学

地图制图学主要研究地图制作的基础理论、地图设计、地图编制和制印的技术方法及其应用，其具体研究内容一般包括地图设计、地图投影、地图编制、地图印制和地图应用这几项。

可测量性、直观性、一览性是地图的三大特性，地图的内容由数学要素、地理要素和辅助要素组成，可分为普通地图和专题地图。普通地图的编制过程主要又由地图设计阶段和地图制作阶段组成。至于专题地图，由于要表现地图的主题，所以它有十种表示方法，其编制

过程与普通地图的编制区别不是太大。正是由于地图在经济建设、国防军事、科学研究、文化教育等领域有广泛的应用，地图制图学在实际生产生活中的作用不可或缺。

需要突出的是，在当前信息高速发展的现代社会，由地图制图学衍生出的电子地图为人类的生活带来了巨大的便利。电子地图有动态性、交互性、无级放缩、无缝拼接等众多特性，在日常生活中作用巨大。例如，电子地图可帮助人们选择行车路线，制定旅游计划，车载GPS的应用就是这方面的代表。在航海中，电子地图可将船的位置实时显示在地图上，并随时提供航线和航向。除了在导航中的运用，电子地图还可在规划管理、交通旅游、军事指挥、防洪救灾等其他领域发挥不可取代的作用。

近年来，以信息论、模型论、认知论为代表的新理论被引进地图学，使地图制图学有了比较明显的发展，但它仍有巨大的发展空间。地图自动制图综合仍是世界地图科学的难题之一，地图制图学仍然还有很长的一段路要走。

4.工程测量学

工程测量学主要研究在工程建设和自然资源开发各个阶段进行测量工作的理论和技术。它是测绘学在国民经济、社会发展和国防建设中的直接应用，因此包括规划设计阶段的测量、施工建设阶段的测量和运行管理的测量。工程测量学的研究应用领域既有相对的稳定性，又是不断变化的。总的来说，它主要包括以工程建筑为对象的工程测量和以机器、设备为对象的工业测量两大部分。它的历史悠久，贴近人类的生产实践。

工程建设中的测量工作主要包含三部分，即规划设计阶段、施工建设阶段、运行管理阶段，最基本的任务可以概括为两点：一是确定现实世界中被测对象上任意一点在某一坐标系中用二维或三维坐标来描述的位置，称为测量；二是将设计的或具体的物体根据已知数据安置在现实空间中的相应位置，称为放样或测设。运营的工具主要有角度测量仪器、距离测量仪器、高程测量仪器、坐标测量仪器和其他测量设备。

具体来说，工程测量学主要包括工程控制网的布设、施工放样与设备安装测量、工程变形监测分析与预报和不动产测绘这几个大项，直接应用于现实生活的生产建设。

工程测量学的发展趋势主要为：测量内外作业的一体化，数据获取及处理的自动化，测量过程控制和系统行为的智能化，测量成果和产品的数字化，处理信息管理的可视化，信息共享和传播的网络化等共“六化”。特点可以总结为十六字：精确、可靠、快速、简便、实时、持续、动态、遥测。工程学的发展主要表现在从一维、二维到三维乃至四维，从点信息到面信息获取，从静态到动态，从后处理到实时处理，从人眼观测操作到机器人自动寻标观