(江蘇師范大學科文學院 江蘇 徐州 221116)

一、大地測量學的簡史

大地測量學具有悠久的歷史。早在公元前3世紀，埃拉托色尼首先應用幾何學，計算地球的半徑長度。公元724年，我國唐代的南宮說等人在張遂的指導下，第一次在現(xiàn)在的河南省境內(nèi)，實際測量出了一條大約300千米的子午弧。由于當時不僅測量工具簡陋，而且技術也不夠成熟，所以導致結果精度不高，只是局限于測量地球大小。外國歷史中，英國的物理學家艾薩克·牛頓于1687年發(fā)現(xiàn)萬有引力定律，1690年的惠更斯在《論重力起因》中，根據(jù)地球表面的重力值從赤道向南北兩極逐漸增加的規(guī)律，得出了地球的外形為兩極略扁的扁球體的結論。1743年，法國克菜羅發(fā)表《地球形狀理論》，進一步的確定了地球扁率的克萊羅定理。此外，17世紀初，荷蘭的斯涅耳首創(chuàng)三角測量。隨后測微器、水準器等發(fā)明，測量儀器的精度變得越來越高，無疑的為大地測量學的發(fā)展奠定了基本技術基礎。主要標志是以地面測角、測距、水準測量和重力測量為技術手段解決陸地區(qū)域性大地測量問題?；《葴y量、三角測量、幾何高程測量以及橢球面大地測量理論的發(fā)展，形成幾何大地測量學；建立了重力場的位理論并發(fā)展了地面重力測量，形成物理大地測量學。經(jīng)典大地測量由于其主要測量技術手段(測角和測邊)和方法本身的局限性，測量精度已近極限，測量范圍也難于達到占地球面積70%的海洋和陸地自然條件惡劣的地區(qū)(高原、沙漠和原始森林等)。直到1957年第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功后，利用人造衛(wèi)星進行大地測量成為主要技術手段，大地測量從此才發(fā)展到現(xiàn)代大地測量。其標志是產(chǎn)生衛(wèi)星大地測量，突破了米級測量精度，從區(qū)域性相對大地測量發(fā)展到全球的大地測量，從測量靜態(tài)地球發(fā)展到可測量地球的動力學效應

二、大地測量學中的基本任務

大地測量學顧名思義是測繪學的一部分，按照任務來說，可以分為科學性任務和實用性任務，科學性任務包括平面控制測量、高程控制測量、(似)大地水準面精化，重力測量等相關工作；實用性任務是根據(jù)大地測量在全國范圍內(nèi)高等級控制網(wǎng)，進行經(jīng)濟建設、科學研究、國防建設等工作。兩個任務相互聯(lián)系、密不可分，共同服務于現(xiàn)代化建設。

我們所熟知的大地測量學具有全球性，所以其基本任務，就是研究全球，建立一個與現(xiàn)代所適應的參考坐標系框架，來研究地球的形狀及其外部重力場。它是在基礎理論上以工程建設測量為主要的服務對象，進而發(fā)展形成的一種信息學科，所以本質(zhì)上說這是一門為人類的社會活動提供空間信息的學科。

三、現(xiàn)代大地測量學的特點

(1)范圍廣，距離長。現(xiàn)代測量學的量測的范圍可以從之前的幾十公里擴展到幾千公里,視線長度不受制約。所以現(xiàn)代大地測量學能提供全球性大地測量數(shù)據(jù),現(xiàn)在可以測定板塊之間的相對運動趨勢,冰原和冰川的流動,海平面的漲沉變化等等,因此過去總在局部地域中進行的大地測量現(xiàn)在已擴展為大陸性全球性的。

(2)高精度?，F(xiàn)代大地測量的量測精度比以往的測量已提高了2到3個數(shù)量級。

(3)實時,快速，經(jīng)典大地測量的外業(yè)測量和內(nèi)業(yè)處理是兩個不同時段的工序。而現(xiàn)代大地測量的這兩個工序,幾乎可以在同一時間段內(nèi)完成。例如對靜態(tài)或動態(tài)目標的實時定位(導航),對形變的實時監(jiān)測,可以準實時測定由于大氣和海洋角動量的變化與地球自轉(zhuǎn)的關系。

(4)“時間維”現(xiàn)代大地測量的第四維是時間或歷元?，F(xiàn)代大地測量能提供在合理復測周期內(nèi)有時間序列的,高于107精度的大地測量數(shù)據(jù)。這些測量成果,必然一必須要以時間作為大地測量學數(shù)掾效庫金員四個坐標(第四維),否則高精度測定在不斷運動的物質(zhì)世界中就沒有意義。

(5)從地球表面到內(nèi)部的反演。從赫爾默特定義開始，傳統(tǒng)的大地測量學只局限于表面。而現(xiàn)在大地測量學是以空間大地測量為標志的。所以現(xiàn)在無論是空間尺度還是精度水平，都有能力去了解地球內(nèi)部的構造，以及動力學過程。

四、大地測量學的戰(zhàn)略意義

(1)大地測量學是人類的活動提供地球空間信息的科學所以現(xiàn)代社會經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略的重要環(huán)節(jié)是獲取地球空間信息來合理地利用空間資源?，F(xiàn)代大地測量學在經(jīng)濟和社會發(fā)展的作用將持續(xù)擴大。例如GPS大量用于交通運輸導航，海資源的開發(fā)與利用，快速自動和半自動測圖，以及各種建筑物的設計和放樣。

(2)大地測量技術在防災救災和各種救援活動中的作用。大地測量學可以為人類提供監(jiān)測信息,監(jiān)測預報地震，泥石流，滑坡尤為有效。再加上可以配合衛(wèi)星通訊,GPS定位技術，來建立災難事件救援系統(tǒng)。

(3)大地測量技術在環(huán)境監(jiān)測與評價和保護環(huán)境措施等領域發(fā)揮重要作用。可以用于監(jiān)測極地冰地和海平面的變化，對全球性的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)提供大地測量信息,對于環(huán)境破壞的全球分布程度進行確切評估。

(4)現(xiàn)代大地測量將繼續(xù)為研究地球科學面臨的重大問題提供更豐富、更準確的信息,并逐步提高該學科在地球科學中的重要性地位。

五、展望

根據(jù)大地測量的日益發(fā)展趨勢，并從我國的基本國情出發(fā)，所取得的技術成就其實際意義出發(fā)，對我國測量的些許展望:

(1)完善國家三維空間大地網(wǎng),建立 GPS 綜合服務體系；

(2)進一步對中國地區(qū)重力場參數(shù)進行精化；

(3)復測國家一等水準。

目前，gnss與衛(wèi)星激光測距`、甚長基線干涉測量結合的現(xiàn)代空間大地測量技術正在向擴大應用面的發(fā)展方向。建立了大地測量學地心坐標系，測定地球重力場，用于動力學現(xiàn)象的監(jiān)測。建立各類控制網(wǎng)用于各種工程好和海洋工程。