测量学

　　1-1-1测量学的定义　　测量学是一门研究地球形状和大小以及确定地面点位的科学。其主要内容包括测定和测设两大部分。测定是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用。测设（也称施工放样）是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，作为施工的依据。　　测量学按照所研究的领域和服务对象的不同，分为以下几个分支学科：①大地测量学，是研究和确定地球形状和大小，解决大地区控制测量和地球重力场问题的科学。大地测量学又分为常规大地测量学、天文大地测量学、重力大地测量学和卫星大地测量学等。②普通测量学，是研究地球表面局部区域内控制测量和地图测绘的理论、技术和方法的科学。由于测绘区域较小，在进行控制测量和地图测绘时，可以不顾及地球曲率，把投影面当作平面处理，而不影响测量精度。③摄影测量学，是研究利用航空摄影和卫星遥感技术采集地球表面物体的图像信息，经过图像处理、相片量测、地物判读和测量计算，结合外业相控点测量坐标和相片调绘结果，确定被测量物体的形状、大小、点位坐标并绘制地图的科学。摄影测量学又分为航空摄影测量学、地面摄影测量学和卫星遥感测量学等。④工程测量学，是研究工程建设在勘测、设计、施工和管理各阶段测量工作的理论、技术和方法的科学。⑤地图制图学，是研究如何利用各种地图投影方法，将测量成果资料编绘和制印成各种地图的科学。⑥海洋测量学，是研究海洋和陆地水域的测量和绘图的科学。　　1．1．2测量学的任务和作用　　测量学的任务就是用各种测量仪器、测量技术和方法来确定地面点的位置，为国民经济各部门服务。测绘信息是国民经济建设中*重要的基础信息之一，测绘科学被广泛应用于国民经济和社会发展规划中。　　测绘科学在土建类各专业工程建设中有着广泛的应用。例如，在城镇规划、建筑工程、道路与桥梁工程和管道工程等的勘测设计阶段需要测绘各种比例尺的地形图，供规划设计用。在施工阶段，必须用测量仪器和测量方法将规划图纸上设计好的建筑物、构造物、道路、桥梁及管线的位置（平面位置和高程）在地面上标定出来，以便进行施工。在工程结束后，还要进行竣工测量，供日后维修和扩建用，对于一些大型或重要建筑物和构造物还需要定期进行变形观测，确保其安全。　　对于土建类各专业的学生，通过学习本课程，要求掌握普通测量学的基本知识和基石出理论，以及工程测量学中的相关理论和方法；学会经纬仪、水准仪等常规测量仪器的使用方法；掌握大比例尺地形图测绘的原理和方法；具备地形图应用的能力；掌握工程测量中各种测设数据计算和测设的方法。　　1．2测量学的发展概况　　测量学是一门古老的科学，与人类赖以生存的地球密切相关。古代的测量技术起源于水利和农业，古埃及尼罗河每次洪水泛滥后，都需要重新进行土地边界确定，进行测量工作。公元前21世纪，中国夏禹治水时已经使用简单的测量工具测量距离和高低。　　关于地球的形状和大小，人类通过对天体运行规律的观测和对地球的实地测量，逐渐认识到地球是一个圆球体。1687年英国大科学家牛顿根据力学理论，创立了地球椭球学说。指出，地球在离心力的作用下，应该是一个两极处略扁的扁球，其形状与一个椭圆绕其短轴旋转而成的旋转椭球体极为接近。我国从1703年开始进行大规模天文大地测量，结果发现纬度越高，每度子午线弧长越长。法国科学院1735～1741年测量子午线弧长，其结果是高纬度处的曲率半径较低纬度处的大。这些事实都证明了牛顿学说的正确性。牛顿旋转椭球体学说，为研究确定地球形状和大小奠定了基础。　　测绘科学可分为三个部分：即大地测量、摄影测量和地图制图。这三门学科自身都有着很长的发展过程，有的经过几百年，有的甚至经过了上千年的发展。　　在大地测量领域，其发展史是从17世纪开始的。从1615年荷兰人斯奈洛首先用三角测量网作弧度测量算起，迄今已有300年的历史。1607年，一位荷兰眼镜商人发现了望远镜的秘密。该人在制造镜片时，把一块凸透镜和一块凹透镜合在一起往外看，远处的东西就变近了。伽利略对这个发现很感兴趣，他用数学进行计算，对镜片进行研究组合，并做了两根管子，一根管子的一端放凸透镜，另一根管子的一端放凹透镜：其中一根稍微细一点，正好可以套在另一根管子里面，可以自由滑动。经过反复的研制和试验，在1609年8月21日展出了人类历史上**架按照科学原理制造出来的能放大32倍的望远镜。望远镜的发明，使测量仪器发生了非常大的变化，1730年，英国的西森制造了**台经纬仪，正式用于英国大地测量中，提高了角度测量的精度，促进了三角测量的发展。1904年，德国开始生产玻璃度盘经纬仪。在测量学理论和技术方面，1794年，德国数学家、大地测量学家高斯发明了*小二乘法理论，1809年发表于他的著作《天体运行论》中。1806年，法国数学家勒让德提出了同样的数据处理方法，但因不为世人所知而默默无闻。　　……