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测量学学习辅导材料 第一章 绪论 ? 第一节? 测量学的任务 ? 　 测量学的定义 1.早期的定义：研究地球的形状和大小，确定地面点的坐标的学科。 2.当前的定义：研究三维空间中各种物体的形状、大小、位置、方向和其分布的学科。 测量学的内容包括测定和测设两个部分。测定是指使用测量仪器和工具，通过测量和计算，得到一系列测量数据，或把地球表面的地形缩绘成地形图。测设是指把图纸上规划设计好的建筑物、构筑物的位置在地面上标定出来，作为施工的依据。 　 天文测量学：研究测定恒星的坐标，以及利用恒星确定观测点的坐标（经度、纬度等）的学科。 大地测量学：研究测定地球的形状和大小及地球的重力场的测量方法、分布情况及其应用的学科。 地图制图学：研究地图制图的理论和方法。 摄影测量学：研究利用航天、航空、地面的摄影和遥感信息，进行测量的方法和理论的学科。 工程测量学：研究测量和制图的理论和技术在工程建设中的应用。 测量仪器学：研究测量仪器的制造、改进和创新的学科。 地形测量学：研究将地球表面局部地区的地貌、地物测绘成地形图和编制地籍图的基本理论和方法。 海洋测绘学：以海洋和陆地水域为对象所进行的测量和海图编制工作。 ??? 近年来，因人造地球卫星的发射和科学技术的发展，大地测量学又分为常规大地测量学和卫星大地测量学 　 第二节 测量学的发展与作用 ? 　 ??? 这是人类长期探索的问题。早在公元前6世纪古希腊的毕达哥拉斯（Pythagoras）就提出了地球形状的概念。两世纪后，亚里士多德（Aristotle） 作了进一步论证，支持这一学说。又一世纪后，埃拉托斯特尼（Eratosthenes）用在南北两地同 时观测日影的办法首次推算出地球 子午圈的周长。其想法很简单，先测量地面上一段(子午线)的弧长l，再测量该弧长所对的中心角θ。则地球的半径R就可求得： R=l/θ地球子午线的周长可等于 L=2πR??? 这里关键在于如何求θ。为此要同时在南北两点测量竖杆 影子的长度。凭影长和杆高就可以求得两个杆 子与阳光的夹角φ1和φ2。设在同一时刻两地的阳光相互平行则 θ=φ2-φ1 ??? 在人类认识地测球形状和大小的过程中，测量学获得了飞速的发展。例如：三角测量和天文测量的理论和技术、高精度经纬仪制作的技术、距离丈量的技术及有关理论、测量数据处理的理论以及误差理论等。在测量学发展的过程中很多数学家、物理学家作出了巨大的贡献，如托勒密、墨卡托等。 　 二、我国测量技术发展概况 我国是世界文明古国，由于生活和生产的需要，测量工作开始得很早。春秋战国时编制了四分历，一年为365.25日，与罗马人采用的儒略历相同，但比其早四、五百年。南北朝时祖冲之所测的朔望月为29．530588日，与现今采用的数值只差0．3秒。宋代杨忠辅编制的《统天历》，一年为365．2425日，与现代值相比，只有26秒误差。之所以能取得这样准确数据，在于公元前四世纪就已创制了浑天仪，用它来测定天体的坐标入宿度和去极度(相当于现代赤道坐标系统的赤经差和90。——赤纬)。汉代张衡改进了浑天仪，并著有《浑天仪图注》。元代郭守敬改进浑天仪为简仪。用于天文观测的仪器还有圭、表和复矩。用以计时的仪器有漏壶和日晷等。在地图测绘方面，由于行军作战的需要，历代帝皇都很重视。目前见于记载最早的古地图是西周初年的洛邑城址附近的地形图。周代地图使用很普遍，管理地图的官员分工很细。现在能见到的最早的古地图是长沙马王堆三号墓出土的公元前168年陪葬的占长沙国地图和驻军团，图上有山脉、河流、居民地、道路和军事要素。西晋时裴秀编制了《禹贡地域图》和《方丈图》，并创立了地图编制理论——《制图六体》。此后历代都编制过多种地图，其中比较著名的有：南北朝时谢庄创制的《木方丈图》；唐代贾耽编制的《关中陇右及山南九州等固》及《海内华夷图》；北宋时的《淳化天下固》；南宋时石刻的《华夷图》和《禹迹图》(现保存在西安碑林)；元代朱思本绘制的《舆地图》；明代罗洪先绘制的《广舆图》(相当于现代分幅绘制的地图集)；明代郑和下西洋绘制的《郑和航海图》；清代康熙年间绘制的《皇舆全览图》；1934年，上海申报馆出版的《中华民国新地图》等。我国历代能绘制出较高水平的地图，是与测量技术的发展有关连的。我国古代测量长度的工具有丈杆、测绳(常见的有地笆、云笆、和均高)、步车和记里鼓车；测量高程的仪器工具有矩和水平(水准仪)；测量方向的仪器有望筒和指南针(战国时期利用天然磁石制成指南工具——司南，宋代出现人工磁铁制成的指南针)。测量技术的发展与数理知识紧密关连。公元前问世的《周髀算经》和《九章算术》都有利用相似三角形进行测量的记载。三国时魏人刘微所著的《海岛算经》，介绍利用丈杆进行两次、三次甚至四