测绘学概论简述

1、测绘学概论课程摘要测绘学是一门古老的学科，有着悠久的历史。随着人类社会的进步、 经济的发展和科技水平的提高，测绘学科的理论、技术、方法及其学科 内涵也随之不断地发生变化。尤其是在当代，由于空间技术、计算机技 术、通信技术和地理信息技术的发展，致使测绘学的理论基础、工程技 术体系、研究领域和科学目标正在适应新形势的需要而发生深刻的变 化。其中，大地测量学也有了新的变化与发展。关键词是什么、基本任务、特点、作用与服务对象、现代发展正文什么是大地测量学 ?大地测量学是在一定的时间 - 空间参考系统中，测量和描绘地球及 其他行星体的一门学科。大地测量学是地球科学的一个分支，是一门古老而年轻的科学。其

2、基本目标是测定和研究地球空间点的位置、重力机器随时间变化的信 息，为国民经济建设和社会发展、国家安全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。现代打的测量学与地球科 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。大地测量学的基本任务大地测量学的基本任务是测量和描绘地球并监测其变化，为人类活 动提供关于地球等行星体的空间信息，可分为以下八个方面：(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

3、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，包括地球自转与极移、 地球潮汐、板块运动与地壳形变以及其他全球变化。(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。可见大地测量学用途广泛，功能强大。现代大地测量学的特点20世纪 70年代以前的大地测量通常称为传统大地测量。 70年代以 后，空间技术、计算机技术和信息技术飞跃发展，为大地测量学注入了 新的内容，形成了新的现代大地测量，它通常具有六个特点。(1)

4、 长距离，大范围现代大地测量学所测的范围和间距，已从原来传统大地测量的几十 千米扩展到几千千米，不再受“视线”长度的制约，能提供协调一致的 全球性大地测量数据，例如测定全球的板块运动，冰原和冰川的流动， 洋流和海平面的变化等，因此过去总在局部地域只能够进行的传统大地 测量现在已扩展为洲际的、全球的、星际的大地测量。(2) 高精度现代大地测量的量测精度相对于传统大地测量而言，已提高了 23 个数量级。例如我国天文大地网是中国 20世纪 60 年代完成的，达到了 当时传统大地测量的最高精度 , 其相对精度约为 3ppm, 而目前卫星定 位的相对精度一般情况下都可以做到 0.1 ppm。(3) 实时

5、、快速传统大地测量的外业观测和内业数据处理是在相当时间间隔内完成 的两个不同的工序。 而现代大地测量的这两个工序几乎可以在同一时间段内完成，并且有许 多大地测量工作还可以是即实时或准实时地完成。例如静态或动态目标 的实时定位(导航)，对形变的实时监测，地球自转变化的实时测定、地 球大气质量的在分布和地面雪、冰、地下水的变化检测，等等。(4) “时间维”现代大地测量的第四维是时间或历元。它能提供在合理复测周期内 有时间序列的、高10八-7相对精度的大地测量数据。这些测量成果，必 须以“时间”作为大地测量学数据中的第四个坐标 (第四维)，否则高精 度和实时测定在不断运动的物质世界中就没有意义。也就

6、是说，大地测量学原来的静态内容，在当前实时和高精度测量的条件下，必须与它们 所对应的时间(历元)相联系。这是现代大地测量学的一个重要特点。(5) 地心传统大地测量要以较高精度测定目标的地心三维坐标是很困难的 ; 而现代大地测量的主体，即卫星大地测量所测得的位置、高程、影像等 成果，是以维系卫星运动的地球质心为坐标原点的三维测量数据。 因此， 现代大地测量以地心坐标系为主的这一特点，是卫星大地测量自身的物 理特性所决定的。(6) 学科的融合由于现代大地测量学具备以上特点，因此它的学术领域不断扩大， 并与其他学科相互融合。有一个比较典型的例子。过去传统的看法是， 大气折射对所有大地测量中的电磁波测

7、量都是一种误差源，是一种自然 的制约因素，而现代大地测量却要利用卫星和地面站之间，或卫星和卫 星之间的电磁波定位测量技术，对大气中的电离层和对流层进行连续 的、密集的测量，采用求逆技术，实时提供大气最主要物理性质的三维 综合影像，这对天气预报和电离层预报及其研究都有一定作用。现代大 地测量学除了对大气科学的贡献外，由于它能获得精确的、大量的、在 空间和时间方面有很高分辨率的对地观测数据，因此对地球动力学、海 洋学、地质学、地震学等地球科学的作用也越来越大。它与地球科学多 个分支相互交叉，已成为推动地球科学发展的前沿科学之一。大地测量学的作用与服务对象大地测量学是测绘科学与技术的重要理论基础，是

8、地理信息系统、 数字地球、数字中国和数字区域的几何和物理的基础平台，它通过将各 种空间信息源统一起来，重构这些信息源之间的几何和物理的拓扑关 联。因此，大地测量是组织、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。任何与地理位置有关的测绘都必须以法定的或协议的大地测量基准 为基础。各种测绘只有在大地测量基准的基础上，才能获得统一的、协 调的、法定的坐标和高程系统，才能获得正确的点位和海拔高以及点之 间的空间关系和尺度。1. 经济建设 大地测量广泛应用于大范围、跨地区工程的精密测量控制，是确保 工程规划放样到实地， 确保按设计图

9、纸实施的一种重要技术手段。因此，大地测量在国家基础 设施建设、水利水电工程建设、能源枢纽工程建设、交通网络体系建设、 国家工程规划和区域工程规划等国民经济建设诸多领域中发挥着重要 作用。大地测量通过实现区域或全球一致的大地测量基准，促进国家宏观 经济规划建设、陆海连接工程建设、部门或地方政府建设工程的协调发 展，以及大规模、大范围的地球空间信息的规划、探测、海量信息融合 与信息服务，为标定国界和领海线、维护国家主权提供一致的信息和技 术支持，促进跨地区、跨国工程建设的发展。2. 资源与环境发展 测定全球和局域重力场及其时变是大地测量的一个重要内容，是勘 探地下资源的重要手段，对矿藏和地下水资源

10、的调查具有重要意义。大地测量形变监测是地壳运动监测不可缺少的技术手段，综合地壳 形变和重力场测定的成果是地震、地质等灾害监测、分析和预报的一种 基本技术手段。以空间大地测量技术为基础，可以实时地无地域制约地提供大气的 电离层总电子浓度、对流层可降水分和海平面变化的数据，这些信息对 无线通信、气象、汛情、全球变化的预报预测都有重要作用。3. 空间技术与航天工程 空间技术与航天工程是关系到国家经济建设与国家安全利益的一项 高新技术。天基（星基） 、地基一体化航天平台是卫星计划、航天工程、 新军事体系以及其他空间技术赖以发展的基础。大地测量基准、各种导 航定位卫星星座、恒星星座以及基于这些基础设施的

11、信息和技术体系 （包括低空或星载定轨定姿和定位导航技术、星地或星间测控系统、地 球重力场探测等 ）是天地一体化航天平台的基础，是各种飞行器的跟踪 定轨、导航定位、姿态测量、对接、编队飞行、遥控、返回以及国防信 息化平台等共用的基础设施。4. 地球自转与地球动力学 大地测量是地球自转和极移的定量及其时变测定的主要手段。这些 观测数据对研究全球性地球动力学问题具有重要作用。5. 国防安全与军事信息化信息化、多兵种与多种武器协作是现代化军事技术的发展方向。大 地测量基准是现代信作战平台和国家侦察防卫体系构建的基本条件，是实现国家军事体系从机械化向信息化转变的重要基础。现代军事高技 术，都需要统一的大

12、地测量基准及其信息和技术支持。大地测量学的现代发展20世纪 80 年代以来，由于空间技术、计算机技术和信息技术的飞跃 发展，以电磁波测距、卫星测量、甚长基线干涉测量等为代表的新的大 地测量技术出现，给传统大地测量带来了革命性的变革，形成了现代大 地测量学。传统大地测量学主要研究地球的几何形状、 定向及其重力场， 并关注在地球上点的定位、重力值。现代大地测量则已超过原来传统的 研究内容，将原来所考虑的静态内容，在长距离、大范围、实时和高精 度测量的条件下，和时间（ 历元）这一因素联系起来。此外，现代大地测 量学提供和处理了地球动力学、行星学、大气学、海洋学、板块运动学 和冰川学等学科所需的信息。现代大地测量学可以并已经涉及多种学科 领域，并提供多种学科领域长期以来很难获得的数据和有可能解决它们 相应的困惑。事实证明，现代大地测量学业已形成了学科交叉意义上的 一门科学，它将更大地影响和促进地球科学、环境科学和行星科学的发 展。结语测绘学包括大地测量学的发展与变化，充分反映出学科的交叉和渗透。因此测绘工程专