测绘学科概要 - 海洋测绘学的概念

测绘学定义：研究测定和推算地面及其外层空间点的几何位置，确定地球形状和地球重力场，获取地球表面自然形态和人工设施的几何分布以及与其属性有关的信息，编制全球或局部地区的各种比例尺的普通地图和专题地图，为国民经济发展和国防建设以及地学研究服务。 -- 《测绘学概论（第二版）》，宁津生、陈俊永、李德仁、等，武汉大学出版社，2008 

研究对象：地球；研究成果：地图；工具：测绘仪器；方法：测绘技术。

研究的具体内容：地球形状（如大地水准面、地球三极）和重力场（如地球重力场模型）、地形图（如全球测图项目）和工程建设项目（如施工放样与现状测绘）、海洋（如海地地形测绘）、地图制作以及各种测绘技术。根据研究内容的不同，测绘学主要分为大地测量学、摄影测量与遥感学、工程测量学、海洋测绘学和地图制图学等分支学科。

测绘学科的发展。从研究成果（地图）、工具（测绘仪器）和方法（测绘技术）三条线索看测绘学科的变迁。

地图

a. 现存最早的地图：巴比伦陶片地图（约公元前4千年），出土于美索不达米亚（今伊拉克境内），刻划的是巴比伦附近的一个城市，上面刻画着山脉、河谷、及聚落。

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巴比伦陶片地图

b. 我国出土的最早的规划设计图：兆域图（约公元前3百年），是春秋战国时期中山国国王厝[cuò]的陵墓设计平面图，图中有线条、文字注解、数字注记，图形比例尺接近1：500。

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兆域图

c. 我国第一次测绘的全国地图：皇舆全览图（清康熙五十六年，即公元1717年），同一尺度，采用三角测量、梯形投影法等等，这些都是首次运用，很有创见，不仅奠定了中国地理学、测绘学的基础，对世界地理学也是一大贡献。

皇舆全览图

d. 现代纸质地图

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e. 电子地图

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恩施市电子地图（局部）

2. 测绘工具

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a. 人脚。古时候人们喜欢用脚步丈量距离，如：“忽逢桃花林，夹岸数百步，中无杂树，芳草鲜美，落英缤纷。”“初极狭，才通人。复行数十步，豁然开朗。”——陶渊明《桃花源记》；“五步一楼，十步一阁；廊腰缦回，檐牙高啄。”——杜牧《阿房宫赋》；“十步之内，必有芳草。”——《隋书·炀帝纪上》。

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b. 尺。为制作《皇舆全览图》，康熙选派官员和精通天文算法的专家梅瑴成、明安图及皇子们，并聘用外国传教士白晋、费隐等技术专家，分期分批前往全国各地进行测绘，同时规定使用固定统一的尺度，以工部营造尺（1尺= 0.317米）为标准尺和计算单位。以营造尺18丈为1绳，10绳为1里，天上1度即地下200里，也就是200里合地球经线1度，用绳量地法测量各地的距离里数。

c. 光学机械设备:人眼能看清才能读数。如光学经纬仪、光学水准仪等。

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光学经纬仪

d. 光电设备：机器读数、电子显示。如全站仪、GPS测量仪等。

徕卡测量机器人

徕卡RTC360三维激光扫描仪

3. 测绘技术

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a. 原始阶段：丈量法。 “ 左准绳， 右规矩， 载四时， 以开九州、 通九道、 陂 (bēi) 九泽 、 度九山 。” ——司马迁《史记 · 夏本纪》，描述大禹受命治理洪水时用简单测量工具进行测绘的情况。明万历年间，首辅张居正选派官吏和技术人员用绳量地法统计全国耕地总面积。清康熙年间专家和技术人员用绳量地法测量距离，最终绘制《皇舆全览图》。

b. 发展阶段：光学仪器人工判读法。17世纪初发明的望远镜一定程度上提升了测绘工作的效率。在望远镜的镜筒里面，工作人员可以照准观测目标并读取标高或角度数值。

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c. 现代阶段：光电非接触获取法。

3S技术：全球导航系统GPS、遥感技术RS、地理信息系统GIS。

GPS：以人造地球卫星为基础的高精度无线电导航的定位系统，它在全球任何地方以及近地空间都能够提供准确的地理位置、车行速度及精确的时间信息。广泛应用于工程测量（施工放样）、交通运输（飞机导航）、军事作战（洲际导弹）、航空航天（探月卫星）、地学研究（板块运动）等领域。

RS：不接触物体本身，用传感器接收目标物的电磁波信息，经处理、分析后，识别目标物，揭示其几何、物理性质和相互联系及变化规律的现代科学技术。

新疆特克斯县八卦城遥感影像

GIS：在计算机软件和硬件支持下， 把各种地理信息按照空间分布及属性以一定的格 式输入、存 储、检索、 更新、显示 、制图和综 合分析应用 的技术系统。

3S 技术集成，是 GPS 、 RS 、 GIS 技术的发展并走向集成，是当前国内外的发展趋势。在 3S 技术的集成中， GPS 主要用于实 时、快速地提供目标的空间位置； RS 用于实时、快速地提供大面积地表物体及具环境的几何与物理信息，以及它们的 各种变化； GIS 则是对多种来源时空数据的综合处理分析和应用的平台。

2019年10月1日在国庆阅兵中亮相的军用移动测量系统，能快速采集高精度、三维地理信息，并能与无人机、有人机和遥感卫星采集的数据进行融合使用，形成“天空地”一体化的地理空间信息。4D产品：数字正射影像DOM、数字高程模型DEM、数字栅格地图DRG和数字线划图DLG。

DOM：利用航空相片、遥感影像，经象元纠正，按图幅范围裁切生成的影像数据。 它的信息丰富直观，具有良好的可判读性和可量测性，从中可直接提取自然地理和社会经济信息。

DEM：以高程表达地面起伏形态的数字集合。（土方量计算，地表面积计算等。）

数字高程模型

DRG ：纸制地形图的栅格形式的数字化产品。 可作为背景与其他空间信息相关，用于数据采集、评价与更新，与DOM、DEM集成派生出新的可视信息。

DLG：现有地形图上基础地理要素分层存储的矢量数据集。既包括空间信息也包括属性信息，可用于建设规划、资源管理、投资环境分析等各个方面以及作为人口、资源、环境、交通、治安等各专业信息系统的空间定位基础。

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数字线划图

三维激光扫描技术：测绘领域继GPS技术之后的一次技术革命。它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势。三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型。

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巴黎圣母院三维激光扫描图

AR实景技术：是一种将虚拟内容和真实存在的内容进行实时融合，形成虚拟、现实之间互动的技术。

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AR实景用于交互式展现建设项目竣工现状

现代测绘的实际应用：为经济发展、国防建设、学科研究等提供技术支持和数据支撑。