《54 测绘学概论 宁津生 陈俊勇 李德仁 刘经南 张祖勋》.pdf

测 绘 学 概 论 目 录 第一章 总 论 ( 宁津生 院士 ) 1 第二章 大地测量学 ( 陈俊勇 院士 ) 8 第三章 摄影测量与遥感 ( 李德仁 院士 ) 19 第四章 地图制图学与地理信息工程 ( 祝国瑞 教授 ) 43 第五章 地理信息系统 ( 龚健雅 教授 ) 51 第六章 工程测量学 ( 张正禄 教授 ) 71 第七章 全球卫星定位导航系统及其应用 ( 刘经南 院士 ) 84 第八章 数字地球与三S 技术 ( 李德仁 院士 ) 101 1 第一章 总 论 第一章 总 论 一、测绘学的定义及历史沿革 1. 测绘学的定义：研究测定和推算地面的几何位置、地球形状及地球重力场，据此测 量地球表面自然形态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球分布， 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的学科。它是地球科学的一 个分支学科。 2. 测绘学的历史沿革 测绘学有悠久的历史。古埃及尼罗河洪水泛滥，水退之后重新划界，开始了测量工作。 公元前 2 世纪我国司马迁在《史记·受本纪》中叙述了禹受命治理洪水而进行测量工作的情 况，说明在公元前很久，中国已开始研究重力研究地球形状的理论。1873 年利斯廷创造出大 地水准面一词，用大地水准面表示地球形状。直到 1945 年原苏联的莫洛金斯基创立了研究 真实地球形状的理论。 测绘学的研究结果主要是地图。地图的演变及其制作方法的进步是测绘学发展的重要标 志。公元前 25 世纪至公元前 3 世纪开始出现画在或刻在陶片、铜板等材料上的地图，可靠 性很差。公元前 3 世纪埃拉托斯尼最先在地图上绘制经纬线，公元前 168 年之前中国长沙马 王堆汉墓中绘在帛上的地图有了方位和比例尺，具有一定的精度。公元 2 世纪古希腊的托勒 密提出地图投影问题，在此 100 多年后中国的西晋裴秀总结出“制图六体”的制图原则，使 地图制图有了标准，提高了地图的可靠程度。从 16 世纪起，随着测量技术的发展，可以根 据实地测量结果绘制国家规模的地形图，不仅有方位和比例尺，精度较高，而且能在地图上 描绘出地表形态的细节，并按不同用途，将实测地形图缩制编绘成各种比例尺的地图。到 20 世纪 60 年代出现了计算机辅助地图制图的方法，从此出现了数字地图和电子地图，制图的 精度和速度都有很大的提高，并且在计算机软、硬件的支持下发展成为地理信息系统，形成 地图制图与地理信息系统学科。 测绘学获取观测成果的工具是测量仪器，它的形成和发展在很大程度上依赖测绘方法和 测绘仪器的创造和变革。17 世纪前使用简单的工具，如中国的绳尺、步弓、矩尺等，以量距 为主。17 世纪初发明望远镜，1730 年英国西森制成测角用的第一台经纬仪，促进了三角测 量的发展。随后陆续出现小平板仪和大平板仪及水准仪，用于野外直接测绘地形图。16 世纪 中叶起为欧美两洲间的航海需要，许多国家相继研究海上测定经纬度，以定船位。直到 18 世纪时钟发明，此问题得到圆满解决，从此开始了大地天文学的系统研究。随着测量仪器和 方法不断改进，测量数据精度的提高，要求有精确的计算方法，1809年法国的勒让德和德国 的高斯分别提出了最小二乘准则，为测量平差奠定了基础。19 世纪 50 年代，法国的洛斯达 首创摄影测量方法，到 20 世纪初形成地面立体摄影测量技术。1915 年制造出自动连续航空 1 摄影机，可将航摄象片在立体测图仪上加工成地形图，因而形成了航空摄影测量方法。到 20 世纪 50 年代测绘仪器又朝着电子化和自动化的方向发展，1948 年发展起来电磁波测距仪， 可精确测定远达几十公里的距离。与此同时电子计算机出现，发展成有电子设备和计算机控 制的测绘仪器设备，使测绘工作更为简便、快速和精确。继而在 20 世纪 60 年代又出现了计 算机控制的自动绘图机，可用以实现地图制图的自动化。自 1957 年原苏联第一颗人造卫星 发射成功，使测绘工作出现了新的飞跃，发展了人