测绘学
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中文名: 测绘学 外文名: geomatics 研究内容: 地球及其表面的各种形态 学科起源: 古代的天文观测，水利和农业 |
测绘学是运用系统的方法，集成各种手段来获取和管理空间数据，并作为科学、管理、法律和技术服务的一部分参与空间信息生产和管理的一门应用学科。[1]
目录
学科简介
测绘学是研究地理信息的获取、处理、描述和应用的一门科学。其内容包括：研究测定、描述地球的形状、大小、重力场、地表形态以及它们的各种变化，确定自然和人工物体、人工设施的空间位置及属性，制成各种地图（含地形图）和建立有关信息系统。现代测绘学的技术已部分应用于其它行星和月球上。
发展简史
人类对地球形状的认识历史
人类对地球形状的科学认识，是从公元前6世纪古希腊的毕达哥拉斯(Pytha-goras)最早提出地是球形的概念开始的。两世纪后，亚里士多德(Aristotle)作了进一步论证，支持这一学说，称为地圆说。
17世纪末，英国牛顿（I.Newton）和荷兰的惠更斯(C.Huygens)首次从力学的观点探讨地球形状，提出地球是两极略扁的椭球体，称为地扁说。
19世纪初，随着测量精度的提高，通过对各处弧度测量结果的研究，发现测量所依据的垂线方向同地球椭球面的法线方向之间的差异不能忽略。因此法国的P.S.拉普拉斯和德国的C.F.高斯相继指出，地球形状不能用旋转椭球来代表。
地图制图的演变历史
测绘学
上古时代，那时由于人类从事生产和军事等活动，就产生了对地图的需要。原始地图只是根据文字记述或见闻绘成的略图，不讲求比例尺和方位，可靠性很差。
公元前3世纪，埃拉托斯特尼最先在地图上绘制经纬线。
公元2世纪，古希腊的C.托勒密所著《地理学指南》一书，提出了地图投影问题。100多年后，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，提高了地图的可靠程度。
16世纪，地图制图进入了一个新的发展时期。中国明代的罗洪先和德国的G.墨卡托都以编制地图集的形式，分别总结了16世纪之前中国和西方在地图制图方面的成就。从16世纪起，随着测量技术的发展，尤其是三角测量方法的创立，西方一些国家纷纷进行大地测量工作，并根据实地测量结果绘制图家规模的地形图，这样测绘的地形图，不仅有准确的方位和比例尺，具有较高的精度，而且能在地图上描绘出地表形态的细节，还可按不同的用途，将实测地形图缩制编绘成各种比例尺的地图。
测绘技术和仪器工具的变革历史
17世纪之前，人们使用简单的工具，例如中国的绳尺、步弓、矩尺和圭表等进行测量，以用于量测距离为主。约于1730年，英国的西森(Sisson)制成测角用的第一架经纬仪，大大促进了三角测量的发展，使它成为建立各种等级测量控制网的主要方法。19世纪50年代初，法国洛斯达(A.Lausse-dat)首创摄影测量方法。随后，相继出现立体坐标量测仪，地面立体测图仪等。到20世纪初，则形成比较完备的地面立体摄影测量法。1915年出现了自动连续航空摄影机，因而可以将航摄像片在立体测图仪器上加工成地形图。可以说，从17世纪末到20世纪中叶，测绘仪器主要在光学领域内发展，测绘学的传统理论和方法也已发展成熟。
从20世纪50年代起，测绘技术又朝电子化和自动化方向发展。大地测量定位方法除了采用三角测量外，还可采用精密导线测量和三边测量。与此同时，具有电子设备和用电子计算机控制的摄影测量仪器的出现，促进了解析测图技术的发展。自从1957年第一颗人造地球卫星发射成功后，测绘工作有了新的飞跃，在测绘学中开辟了卫星大地测量学这一新领域在这个时期里还出现了惯性测量系统，它能实时地进行定位和导航，成为加密陆地控制网和海洋测绘的有力工具。
相关概念
地理信息(Geographical information;GI)：反映地理系统及其因素的特征、动态、节奏、韵律、周期及分布状况的各种信息。一般有图象地理信息、数字地理信息和文件信息等。现代地理学通过观察、统计、文件检索、航空测量、地面测量、宇宙航行器测量等手段来获取有关地球表面及空间状况的各种地理信息。
地理信息系统（Geographical Information System;GIS）：在计算机软硬件支持下，把各种地理信息按照空间分布，以一定的格式输入、存储、检索、更新、显示、制图和综合分析的技术系统。它包含数据、符号及各种图象等。
测量学（Surveying）：测量学是研究如何测定地面点的平面位置和高程，将地球表面的地形及其它信息测绘成图（含地图和地形图），以及研究地球的形状和大小等的一门科学。
测定：指运用测量仪器和方法，通过测量和计算，获得地面点的测量数据，或者把地球表面的地形按一定比例缩绘成地形图，供科学研究、国民经济建设和规划设计使用。
测设：将规划图纸上设计好的建筑物、构造物的位置（平面位置和高程）用测量仪器和测量方法在地面上标定出来做为施工的依据。
应用
应用领域
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和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和技术学科。又称测量学。它包括测量和制图两项主要内容。
应用范围
测绘学的应用范围很广。在城乡建设规划、国土资源的合理利用、农林牧渔业的发展、环境保护以及地籍管理等工作中，必须进行土地测量和测绘各种类型、各种比例尺的地图，以供规划和管理使用。在地质勘探、矿产开发、水利、交通等国民经济建设中，则必须进行控制测量、矿山测量和线路测量，并测绘大比例尺地图，以供地质普查和各种建筑物设计施工用。在国防建设中，除了为军事行动提供军用地图外，还要为保证火炮射击的迅速定位和导弹等武器发射的准确性，提供精确的地心坐标和精确的地球重力场数据。在研究地球运动状态方面，测绘学提供大地构造运动和地球动力学的几何信息，结合地球物理的研究成果，解决地球内部运动机制问题。
研究分支
测绘学主要研究对象是地球及其表面形态。在发展过程中形成大地测量学、普通测量学、摄影测量学、工程测量学、海洋测绘和地图制图学等分支学科。
大地测量学
测绘学的主要研究对象是地球及其表面的各种形态。为此，首先要研究和测定地球的形状、大小及其重力场，并在此基础上建立一个统一的坐标系统，用以表示地表任一点在地球上的准确几何位置。地球的外形非常近似于一个椭球，在测绘学中即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点的高程表示。测绘学中研究测定地球形状及地球重力场，地球椭球参数，以及地面点的几何位置的理论和方法的这一分支学科称为大地测量学。
普通测量学
有了大量地面点的平面坐标和高程，就可以此为基础进行地表形态的测绘工作。其中包括地表的各种自然形态,如水系、地貌、土壤和植被的分布；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的位置。由于地表形态的测绘工作是分别在面积不大的测区内进行的，在同一测区内可以既不考虑地球曲率，也不顾及地球重力场的微小影响。研究这种理论和技术的分支学科称为普通测量学。
摄影测量学
测绘地表形态，特别是测绘大面积的地表，可以采用摄影方法或电磁波成像的方法，以获得地表形态的信息。然后根据摄影测量的理论和方法，将获得的地表形态信息以模拟的或解析的方式进行处理，使转变为各种比例尺的地形原图或形成地理数据库。这就形成了又一门分支学科──摄影测量学。
工程测量学
各项经济建设和国防工程建设的规划设计、施工和部分建筑物建成后的运营管理中，都需要一定的测绘资料或利用测绘手段来指导工程的进行，监视建筑物的变形。这些测绘工作往往要根据具体工程的要求，采取专门的测量方法，有时需要特定的高精密度或使用特种测量仪器。研究解决这些问题的理论和技术的分支学科，就是工程测量学。
海洋测绘
海洋环境中进行的测绘工作，同陆地测量有很大的区别。例如：测量工作主要在船上进行，并且大多采用声学或无线电方法；所以，海面上的定位、海底控制网的建立、海面形态和海底地形测量、海洋重力测量以及海图编制等都不同于陆地的同类工作。此外，海图同陆地的地图在用途上也不尽相同。由此，在测绘学中又形成一个专门学科，称为海洋测绘。
地图制图学
测图过程所得到的成果只是地形原图或海图的原图，还要经过编绘、整饰和制印,或增加某些专门要素，才能形成各种比例尺的地形图或海图以及各种专题地图。为此，必须进行地图投影、地图编制、地图整饰和地图制印等项工作。研究这方面的理论和技术的分支学科称为地图制图学。
测绘仪器
全站仪
全站仪，即全站型电子速测仪，是由电子测角、电子测距、电子计算和数据存储单元等组成的三维坐标测量系统，测量结果能自动显示，并能与外转设备交换住处的多功能测量仪器。由于全站型电子速测仪较完善地实现了测量和处理过程的电子化和一体化，所以人们也通常称之为全站型电子速测仪或简称全站仪。
表面污染测量仪
表面污染测量仪是一款通用的污染测量仪，设计用于在核工业、援救和其他包括有异常污染水平可能的工作等不同领域的广泛应用。功能包括带报警功能的污染测量、自动转换到活度值、带有数据柱状图存储功能的表面污染测量（通过红外线端口下载数据到PC需外部附件）。宽广的测量范围：直到100000CPS。以CPS或Bq/cm2表示的标准的表面污染测量带有数据柱状图存储功能的污染测量。声光报警，使用方便、简单。
影像测量仪
影像测量仪（又名影像式精密测绘仪）(仪康光学测量仪器专业生产数字投影仪，二次元，三次元)是在测量投影仪的基础上进行的一次质的飞跃，它将工业计量方式从传统的光学投影对位提升到了依托于数位影像时代而产生的计算机屏幕测量。值得一提的是，市面上有一种既带数显屏又接计算机的过渡性产品。从严格意义来说，这种仅把电脑用作瞄准工具的设备不是影像测量仪，只能叫做“影像式测量投影仪”或“影像对位式投影仪”。换句话说：影像测量仪是依托于计算机屏幕测量技术和强大的空间几何运算软件而存在的。影像测量仪又分数字化影像测量仪(又名CNC影像仪）与手摇式影像测量仪两种。
未来展望
仪器制造业，将趋于重量轻、体积小、功能多、自动化程度高、易于安置和携带、能够全天候作业、耗能低。作业对象，作业方法，作业速度，作业质量，都会随着理论研究的进步快速更新或提高。测绘技术人员，将具有正规的作业方法，熟练的操作技术，解决工程建设和资源开发中出现的一般问题的能力。未来大地点的平面位置确定方法，将由卫星定位（或者说GPS定位）所取代，地图编绘、地形图测绘将由数字化测图所取代，遥感（RS）技术将得到越来越广泛的应用，地理信息系统（GIS）将成为未来人文、地理信息管理的主流。