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测绘学 geodesy and cartography
! T) w9 n3 H( b 研究与地球有关的基础空间信息的采集、处理、显示、管理、利用的学科。基础空间信息指与地理位置有关的几何、物理、人文等及其随时间变化的信息，主要包括地球的形状、大小和重力场以及空间定位和属性。
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6 i( R8 h- J8 _% G8 w 利用各种测量仪器、传感器以及集成系统，获取地球整体及其表层的自然形态、人工设施以及与其属性有关的空间分布信息，制成各种地形图、专题图，建立地理、土地等空间信息系统，为研究地球的自然和社会现象，解决人口、资源、环境和灾害等重大问题，为国民经济和国防建设提供技术支撑和数据保障。
3 W' A; `! A( i( h 发展简史
3 ?7 j6 a3 Z8 Y* A: S+ R. J0 O9 ?$ ~; B 古埃及尼罗河每年洪水泛滥，水退以后需要重新划界，开始了测量工作。约公元前21世纪初，禹受命治理洪水时，已经“左准绳，右规矩，载四时，以开九州、通九道、陂九泽、度九山”，说明中国当时已会使用简单的测量工具。 5 B7 a6 a7 @& U) l; Q( v, z- J
对地球形状的认识和测量
; c7 x9 S1 ~. \- U' e1 C3 u7 D 人类对地球形状的认识逐步深化，要求对地球的形状和大小进行精确的测定。 ( B7 K& X: u8 X6 D7 K
公元前6世纪古希腊的毕达哥拉斯最早提出地球是球形的。两世纪后，亚里士多德作了进一步论证，此称地圆说。又一世纪后，亚历山大的埃拉托色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，以此证实了地圆说。这是测量地球大小的弧度测量方法的初始形式。
0 F- n2 f2 b0 h* L 世界上有记载的实测弧度测量，最早是中国唐代开元十二年（724）南宫说在张遂（一行）的指导下在今河南省境内进行的，根据测量结果推算出纬度1°的子午弧长。
0 u$ [; ]! ]% q$ s9 t& {9 X/ D @ 17世纪末，英国I.牛顿和荷兰的C.惠更斯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，称地扁说。 3 s" _% L4 p8 \# `8 X3 O( h9 B
1708～1718年间，在测量和编制《皇舆全览图》过程中，首次发现不同纬变上经线1°的长度随纬度的增长而加长；1735～1741年间，法国科学院派遣测量队在南美洲的秘鲁和北欧的拉普兰进行弧度测量，都证明地扁说是正确的。 ; h4 z" @) L+ P4 M' ]0 |
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。 & o. ^! N% N& z
1849年G.G.斯托克斯提出利用地面重力观测资料确定地球形状的理论。1873年，J.B.利斯廷创用大地水准面一词，以该面代表地球形状。1945年，苏联的M.S.莫洛坚斯基创立了直接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。在现代测绘技术的支撑下，地球形状已经可以用一个地球重力场模型来逐次逼近。
+ t5 G& ]9 c6 Y8 g% ^9 b9 e 地图制图的演变
& q0 W$ g A% l D& C 地图的出现可追溯到上古时代，考古工作者曾经挖掘到公元前25世纪至前9世纪画在或刻在陶片、泥板或其他材料上的地图。
* }3 Y1 A- Q1 V" y6 l0 `5 m 据文字记载，中国春秋战国时期地图已用于地政、爵士和墓葬等方面。前3世纪，埃拉托色尼最先在地图上绘制经纬线，并创造等距圆柱投影。 2 v. {2 S `0 h) U7 y1 p h8 R5 c
1973年，在中国湖南长沙马王堆汉墓中发现绘制在帛上的地图，是前168年之前制作的，其中的地形图是现知世界上最早的实测地图，该图已有相当精度的比例尺。 % S/ ~5 D# ~" B L" _) M
2世纪，托勒玫著《地理学指南》，附有27幅世界地图，在西方影响1000年之久。3世纪，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。
! v/ D( X5 u2 c5 T 16世纪，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。
+ t3 A+ E/ g* P+ R! `) n9 H! S 从16世纪起，随着测量技术的发展，西方一些国家根据实地测量结果绘制国家规模的地形图，不仅有准确的方位和比例尺，具有较高的精度，而且还可按不同的用途将实测地形图缩制成各种比例尺的地图。
6 T. z7 A" X5 h7 a: c 中国历史上首次使用这样的方法在广大国土上测绘的地形图，是清康熙四十七年至五十七年（1708～1718）完成的《皇舆全览图》。 , i3 T# f6 K5 D z& ~" D
20世纪60年代以来，地图制图的精度和速度都有很大提高，地图学已进入数字（电子）制图和动态制图的阶段，成为地理信息系统的支撑技术。 ; E2 H2 b6 _/ l9 o. c
测绘技术和仪器工具的变革
; o8 F( E9 y# [9 ?" P) ], H' m 17世纪前，人们使用简单的工具，图中国的绳尺、步弓、矩尺和圭表等。1617年荷兰W.斯涅耳为了进行弧度测量而首创三角测量法，以代替在地面上直接测量弧长，从此测绘工作不仅量测距离，而且开始角度测量。 / z7 W" @8 P& p2 W6 p% L) i
约1730年，英国西森制成侧角用的第一架经纬仪，促进三角测量的发展，成为建立各种等级测量控制网的主要方法。同时，欧洲又陆续出现小平板仪、大平板仪以及水准仪，地形测量和以实测资料为基础的地图制图工作得到发展。 # X: \& x$ f- L
18世纪发明时钟，经纬度测定尤其是经度测定得到圆满解决。 ; M/ l' h5 V' Q0 [$ ?
1806年而1809年法国A.-M.勒让德和德国高斯分别发表最小二乘准则，为测量平差计算顶点科学基础。
7 h6 ^9 i, P/ h g( n9 ? 19世纪50年代初，法国A.洛斯达首创摄影测量方法。 ; r) X7 @' M* |: K
20世纪初，形成比较完备的地面立体摄影测量法。
0 X4 b P; Z- u* {& U4 w 1015年出现自动连续航空摄影机，可将航摄像片在立体测图仪器上加工成地形图，发展了航空摄影测量方法。 ' D- s* q& z- w
1948年后，陆续发展起来而各种电磁波测距仪可用来慈姐精密测量远达几十千米的距离，使大地测量定位方法除采用三角测量外，还可采用精密导线测量和三边测量。同时，电子计算机使测绘仪器和方法，更为简便、快速和精确，继而实现地图制图自动化。
, T' E7 s. _$ y1 V( m# O 1957年第一颗人造地球卫星发射成功后，测绘学开辟了卫星大地测量学新领域，利用卫星从空间对地面进行遥感观测，以遥感图像信息编图。 * f5 j* u7 p3 w9 m: a( r
随着脉冲星和类星体的发现，有利用这些射电源进行无线电干涉测量，以测定相距很远的地面点的相对位置。
* L. F. _. v( T# m# C/ C% ^2 Z" s% ^ 20世纪60年代以来，以空间技术、计算机技术、通信技术和信息技术为支柱的现代测绘新技术迅猛发展，使测绘学向着数字化、信息化、网络化和自动化的方向发展。
5 v- f& v% a/ r* J+ H$ Q 研究内容
8 r* k) L! U" f: i7 h; M" d: ? N 包括： 5 c6 y) G6 U! O' G0 m
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。 1 Q% E# h/ ^& b! S# {
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即为接近的旋转椭球来代表地球，称为地球椭球。
; U! ^/ N- Y" t. Z. w4 V% ?# _$ @* v 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。
( p! L# b3 ~9 }" a- q& w6 @1 q 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。 : b! O Q+ n$ u) E/ `1 o8 v6 Q
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。 # H8 z9 M: x0 N4 j3 a& s
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。
$ l* m" ?/ Z& Z. `/ ]6 ^9 e 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。 % g) p* M& v0 E
⑤建立地理信息系统。 # |9 w1 W% M0 c1 @8 M' @' i
⑥研究测绘学在社会发展的各个相关领域中的应用问题。 9 s0 S3 V3 P- b5 V/ L: c, i9 t
分支学科
+ k" B* ^# ?- Q% z$ @/ s 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。 1 }' |: _1 Y% i5 C7 x& c
意义 5 o G% Z5 d# M9 l3 `) L
测绘学有广泛的应用。在经济规划、土地调查和利用、海洋开发、疆界划定、农林牧副渔发展、环境保护，以及各种工程、矿山和城镇建设等方面都必须进行相应的测量工作，编制各种地图和建立相应的地理信息系统，供规划、设计、施工、管理和决策使用。 3 J5 Y1 f& ~) z( B
在国防建设和现代战争中，可持续地、实时地提供战场环境，为作战指挥和武器定位与制导提供精确的地心坐标、地球重力场参数和影像地图等。
- c! ]" m8 u; Z6 H" s1 _! I) Y 在科学研究方面，是测定地球的动态变化，研究地壳运动及其机制的重要手段。各种测绘资料又可用于探索某些自然规律，研究地球内部构造、环境变迁、资源勘探、灾害预测和防治等。
6 ^- J z( n2 X, ?( D# e8 M 摘自：《中国大百科全书（第2版）》第3册，中国大百科全书出版社，2009年
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