测量学的发展与作用

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、  测量学在军事的作用
“天时，地利，人和”是打胜仗的三大要素。
要有地利就要了解和利用地利。
地图上详细表示着山脉、河流、道路、居民点等地形和地物，具有确定位置、辨识方向的作用。

  地图一直在军事活动中起着重要的作用，这对于行军、布防以及了解敌情等军事活动都是十分重要的。因此，早就成为军事上不可缺少的工具，获得广泛的应用。

 人造卫星定位技术早期用于军事部门，后逐步解密才在测绘及其它众多部门中获得应用、海洋测量技术首先是由航海的需要而产生，但其高速发展的动力主要来自军事部门的需要……等等。至今军事测绘部门仍在测绘领域科技前沿对重大课题进行探索和研究
 
传统上各国测绘部门隶属于军事部门。至今相当多国家的测绘部门仍然隶属于军事部门。随着测绘技术在各方面的应用愈来愈广泛，测绘科技国际间的交流日益频繁，不少国家终于建立了民用的测绘机构
 三、  测量学在国土管理中的作用
测量学的起源和土地界线的划定紧密联系着。非洲尼罗河每年泛滥会把土地的界线冲刷掉，为了每年恢复土地的界线很早就采用了测量技术
 
早期亦称“土地测量”、“土地清丈”等。用以测定地块的边界和坐落，求算地块的面积，在农业为主的社会里，国家为了征税而开展地籍测量，同时记录业主姓名和土地用途等。
在我国,地籍测量是国家管理土地的基础。地籍测量的成果不仅用于征税，还用于管理土地的权属以保障用地的秩序，为了提高土地利用的效益、合理和节约利用十分珍贵和有限的土地。
 
      测量学还服务于国家领土的管理。《战国策·燕策》中关于荆轲刺秦王，“图穷而匕首见”的记述，表明在战国时期地图在政治上象征着国家的领土和主权。当代，在一些国家间的领土争执中，也常以对方出版的地图上对国境线的表示作为有利于己方的证据或者用测量技术为手段标定国界
四、 测量学在工程建设中的作用
1．勘测设计阶段  为选线测制带状地形图。
2．施工阶段  把线路和各种建筑物正确地测设到地面上。
3．竣工测量  对建筑物进行竣工测量。
4．运营阶段  为改建、扩大建而进行的各种测量。
5．变形观测  为安全运营，防止灾害进行变形测量。
测量学在工程建设中的作用
在修建宫殿、陵墓时须要平整地基，开凿渠道修建运河须要了解地形的起伏，建造城市时中心线常要定向，开挖地道更需仔细的定向定位定高度……等等。我国的考古工作者研究证实，早在2000多年前已经在修建宫殿时有平整地基的措施。

测量学在工程建设中的作用  
现代的测量学作为一门能采集和表示各种地物和地貌的形状、大小、位置等几何信息，以及能把设计的建筑物、设备等按设计的形状、大小和位置准确地在实地标定出来的技术，在各种工程建设中的应用愈来愈广泛。

例如，粒子加速器的磁块必须以0.1mm的精度安放在设计的位置上。某些飞行器的助飞轨道要求其准直度的偏差小于长度的10-6。建筑物建成后（甚至在施工期间）会因地基承载力弱或因自重和外力的作用而产生变形。如大坝可能位移、高层建筑物可能倾斜……等。

为了保障建筑物的安全运行，往往需要测量工作者以技术上可行的最高精度监测建筑物的变形量和变形速度的发展情况。有时还要求在一段时间内进行连续监测，为此要使用自动化的监测和记录的仪器。

认识地球是人类探索的目标之一，也是测量学 的任务之一。

绝大多数测量工作是在地球上进行，或作为参考系。

一、地球自然表面
不规则曲面
平均半径6371km
 珠峰8848.13m，马里亚那海沟11022m，海洋71%

二、大地水准面（mean sea level）
液体受重力而形成的静止表面称为水准面。
同一水准面上的重力位处处相等；
同一水准面上任一点的铅垂线都与水准面相正交。
与平静的平均海水面相重合、并延伸通过陆地而形成的封闭曲面称为大地水准面
大地水准面包围的形体称为大地体(Geoid)
大地水准面（续）
由于地表起伏以及地球内质量分布不均匀，所以大地水准面是个复杂的曲面
水准面和铅垂线是野外观测的基准面和基准线。

三、旋转椭球体（ellipse）
由于大地水准面是不规则曲面，无法准确描述和计算。也难以在其面上处理测量成果。
    
三、旋转椭球体
因此，用一非常接近大地水准面的数学面------旋转椭球面代替大地水准面，用旋转椭球体描述地球。称参考椭球体。
 
经度与纬度Latitude  and Latitude
子午面------地球上任一点的铅垂线与地轴所组成的平面。
经度-------所在的子午面与首子午面（过英国格林尼治天文台）的夹角

 纬度-------所在点的铅垂线与赤道平面之间的夹角。
§1-4地面地位的确定
一、球面坐标系统
（一）、天文地理坐标系
测量（天文经纬度）的外业以铅垂线为准
大地水准面和铅垂线是天文地理坐标系的主要面和线
地面点的坐标是它沿铅垂线在大地水准面上投影点的经度    和纬度
（二）、大地地理坐标系
大地地理坐标系是建立在地球椭球面上的坐标系
地球椭球面和法线是大地地理坐标系的主要面和线
地面点的大地坐标是它沿法线在地球椭球面上投影点的经度L和纬度B
二、地图投影   平面坐标系  
为了简化计算，要将（椭）球面上的元素归算（投影）到平面上。
所谓投影就是建立起（椭）球面上的点与平面上的点一一对应的数学关系。
地图投影学就是研究这个问题的学科，是数学也是地理学的一个分支学科。
基本类型有：圆锥投影，圆柱投影，平面投影，任意投影等。
（一）高斯平面直角坐标系
高斯投影是等角横切椭圆柱投影。
等角投影就是正形投影。所谓，正形投影，就是在极小的区域内椭球面上的图形投影后保持形状相似。即投影后角度不变形。
标准地形图的分幅和编号
点在高斯平面直角坐标系中的坐标值
理论上中央子午线的投影是X轴，赤道的投影是Y轴，其交点是坐标原点。
点的X坐标是点至赤道的距离；
点的Y坐标是点至中央子午线的距离，设为y’；y’有正有负。
为了避免Y坐标出现负值，把原点向西平移500公里。
为了区分不同投影带中的点，在点的Y坐标值上加带号N
所以点的横坐标通用值为
     y=N*1000000+500000+y’
高斯平面直角坐标系 小结
椭圆柱与椭球面横切于某一条子午线（称为中央子午线）
中央子午线和赤道的投影为相互正交的两条直线。
中央子午线的投影为纵轴X，赤道的投影为横轴Y，它们的交点为原点O。
高斯平面直角坐标系常简称高斯坐标系