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一、测绘学简介

测绘学是研究地理信息的获取、处理、描述和应用的一门科学。其内容包括：研究测定、描述地球的形状、大小、重力场、地表形态以及它们的各种变化，确定自然和人工物体、人工设施的空间位置及属性，制成各种地图和建立有关信息系统。

测绘学有着悠久的历史。古代的测绘技术起源于水利和农业。古埃及尼罗河每年洪水泛滥，淹没了土地界线，水退以后需要重新划界，从而开始了测量工作。公元前二百年，中国司马迁在《史记•夏本纪》中叙述了禹受命治理洪水的情况：“左准绳，右规矩，载四时，以开九州、通九道、陂九泽、度九山”。说明在公元前很久，中国人已经学会，并且使用工具进行简单的测量了。

测绘学的研究对象是地球，随着人类对地球各方面认识的逐步深化，就要求我们要对地球的形状及大小等数据进行精确的测定，因而促进了测绘学的发展。地图制图是测量的必然结果，所以地图及其制作方法的演变和进步是测绘学发展的一个重要方面。测绘学是一门技术性很强的学科，它的形成和发展在很大程度上是依赖于测绘方法和仪器工具的创造和变革。

二、测绘仪器的发展

测绘仪器是伴随着测绘科学的发展而逐步发展起来的。测绘仪器的发展经历了从简单到复杂、从手工操作到自动化测量、从常规测量到精密测量的过程，其发展始终是与当时的生产力水平相同步的，并且随着时代的进步，也要求其能够满足现代大型特种精密工程中对测量所提出来的愈来愈高的要求。

1. 古代测绘工具

远在公元前四千多年古埃及，在尼罗河泛滥后，农田边界的整理过程中，就产生了较早的测量技术。古埃及人通过天文观测，确定一年为365天，这是古埃及在古王国时期（公元前3000年）通用的历法，他们通过观测北极星，来确定方向，古老的埃及金字塔，每一座都有标准的几何尺寸，说明那时，人们对长度和角度都有比较精确的测量手段。公元前三世纪，希腊的科学家就用天文测量方法测定地球的形状和大小，公元前340年，希腊科学家亚里士多德在他的《论天》一书中明确提出地球的形状是圆的，并且他通过对在不同纬度上观测北极星，北极星呈现出位置上的差别，推算出地球大圆的周长为4×斯特迪亚，斯特迪亚是古埃及及希腊通用的长度单位，现在不清楚一个斯特迪亚的长度究竟是多少。

中国是一个文明古国，测绘技术也发展得相当早，相传公元前两千多年夏代的《九鼎》就是原始地图。《史记夏本纪》中描写大禹治水时测量情景的“左准绳，右规矩，载四时，以开九州，通九道”“准”是测量高低的，“绳”是量距的，“规”画圆，“矩”是画方形和三角形的那时还有一个测量单位是“步”，折三百步为一里，《山海经》也说，禹王派大章和竖亥两位徒弟步量世界大小，颛顼高阳氏（公元前2513～2434年）时，便开始观测日、月五星，定一年长短，到了秦代（公元前246～207年）用颛顼历定一年的长短为365、25日，公元前七世纪前后，即春秋时期管仲在所著《管子》一书中已上集了早期的地图二十七幅，1973年以长沙马王堆三号汉墓出土的西汉初期的帛地图《地形图》《驻笔图》《城邑图》是目前所发现的我国最早的地图，两晋初年裴秀编绘的《禹贡地域图》是世界最早的历史图集，裴秀编绘的《地形方丈图》是中国全国大地图，并且提出世界最早的制图理论，即《制图六体》，六体是“分率、准望、道里、高下、分斜、迁直。”分率－比例尺，准望－测量方法，道里－测量距离，高下－测量高低，方斜－测量角度，迁直－测量曲线与直线，唐代贾耽根据《制图六体》的理论曾编《海内华夷图》历时17年，成图幅面10平方丈，这一地图作品，在中国和世界制图学史上具有重要的意义，至今原图已失传，但它的缩印本在南宋刻石为《华夷图》。公元前五至三世纪，我国就已利用磁石制成最早的指南工具“司南”，中国的最古的天文算法著作《周髀算经》发表于公元前一世纪，书中阐述了利用直角三角形的性质，测量和计算高度，距离等方法，公元400年左右，中国发明了计里鼓车，这是用齿轮等机械原理作的测量和确定方位的工具，每走一里，车上木偶击鼓一下，走十里打镯一次，车上的指南针则记录着车子行走的方向，公元前720年前后，唐代僧人一行（张遂）等人，根据修改旧历的需要，组织领导了我国古代第一次天文大地测量，这次测量北达现今蒙古的乌兰巴托，南达今湖南省的常德，他们在这些地方，分别测量了冬至，夏至和日影长及北极高度，同时还把测量成果绘制成图，他们实测中得出的子午线的长度，是世界上第一次测量子午线长度，这次测量除了为修改历法，提供可靠数据之外，更重要的就是为了求出同一时刻日影差一寸和北极高差一度在地球上的相差距离（大约200里）。宋代沈括，在他的《梦溪笔谈》中记载了磁偏角现象，这在世界上是最早的发现，沈括在地形测量工程测量方面有较大贡献，他主持绘制了《天下州县图》使用水平尺，罗盘进行地形测量，制作地形立体模型，“木图”比欧洲最早的地形模型要早，元朝大科学家郭守敬用自制的仪器观测天文，发现黄道平面与赤道平面的交角为23°33′05″，而且每年都在变化，如果接现在的理论推算，当时这个角度是23°31′58″，可见郭守敬当时观测精度是相当高的，郭守敬还发明一些精确的内角和检验公式和球面三角计算公式，给大地测量提供了可靠的数学基础，当时，为兴修水利，他还带领队伍在黄河下游进行了大规模的工程测量和地形测量。明代郑和航海图是我国古代测绘技术的又一杰作。