测绘基础：基本概念与研究内容

1.1.1 测绘的基本概念

测绘是一门古老的学科和专业，有着悠久的历史。测绘是测量和地图制图的简称。常规而舀，就是以地球表面为研究对象，利用测量仪器测定地球表面自然形态和地表人工设施的形状、大小、空间位置及其属性，然后根据观测到的数据通过地图制图的方法将地面的自然形态和人工设施绘制成地图。

随着人类活动范围的扩大和科学技术水平的发展，对地球表面形状和现象的测绘，不限于较小区域，而扩大到大区域，例如一个国家，一个地区，甚至全球范围。此时，测绘不仅研究地球表面自然形态和地表人工设施的几何信息获取方法、以及几何信息和属性信息的表达与描述，而且将地球作为一个整体研究其物理信息，例如地球重力场等。所以，从大的概念上讲，测绘就是研究测定和推算地面及其外空间点的几何位置，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各种比例尺的普通地图和专题地图，建立各种地理信息系统，为国民经济发展和国防建设以及地学研究服务。

从应用层面上讲，测绘是为国民经济、社会发展以及国家各个部门提供地理信息保障，并为各项工程顺利实施提供技术、信息和决策支持的基础性行业。对于高职学生的学习和就业而舀，测绘主要就是在测绘、水利、电力、公路、铁路、国土资源、城市规划、建筑、冶金、地质勘探、矿山、林业、农业、石油、海洋等行业，为各项工程顺利实施提供空间位置信息与测绘技术保障。其主要职业岗位是工程测量、大地测量、地籍测绘、房产测量、摄影测量、地理信息数据生产等。

在国家层面，测绘是准确掌握国情力、提高管理决策水平的重要手段，对于加强和改善宏观调控、促进区域发展、建设创新国家等具有重要作用。同时测绘工作涉及国家秘密，地图体现国家主权和政治主张，对于维护国家主权、安全和利益至关重要。

在2002年由全国科学技术名词审定委员会公布的《测绘学名词》一书中，对测绘学的定义是：英文名称为Geomatics，surveying and mapping，研究与地球有关的基础空间信息的采集、处理、显示、管理、利用的科学与技术。

我国的测绘地理信息高等教育主要有高等职业教育、本科教育、研究生教育。研究生教育专业为测绘科学与技术，下设大地测量学与测量工程、摄影测量与遥感、地图制图学与地理信息工程三个研究方向；本科教育专业设置为测绘类，下设测绘工程、遥感科学与技术两个专业；高等职业教育专业设置为测绘地理信息类，下设工程测量、工程测量与监理、摄影测量与遥感技术、大地测量与卫星定位技术、地理信息系统与地图制图技术、地籍测绘与土地管理信息技术、矿山测量等七个目录内专业，此外还设置了测绘与地理信息技术、测绘工程技术、测绘与地质工程技术等三个目录外专业。

1.1.2 测绘的研究内容

从测绘的基本概念和我国测绘高等教育的专业设置可知，其研究内容很多，涉及国家经济建设的多个行业和领域。从测绘地球研究方面而舀，其主要内容为以下几个方面：

1.建立全国统一的测绘基准和测绘系统

在已知地球形状、大小及其重力场的基础上建立一个统一的地球坐标系统，用以表示地球表面及其外部空间任一点在这个地球坐标系中的几何位置。全国统一的测绘基准和测绘系统是各类测绘活动的基础。

测绘基准是指一个国家的整个测绘的起算依据和各种测绘系统的基础，包括所选用的各种大地测量参数、统一的起算面、起算基准点、起算方位以及有关的地点、设施和名称等。我国目前采用的测绘基准主要包括大地基准、高程基准、深度基准和重力基准。

1982年，我国建成了由4.8万个点组成的国家平面控制网，建立了1980国家大地坐标系统——西安坐标系。1997年，建成了国家高精度GPS A、B级网，实现了三维地心坐标的全国覆盖。2003年，建成了由2500个点组成的2000国家GPS大地控制网。2004年，建成了由近5万个点组成的2000国家大地控制网。

1984年，建成总里程9.3万千米、包括100个环的国家一等水准网。1990年建成了总里程13.6万千米的国家二等水准网，在上述成果的基础上建成了1985国家高程系统。(www.xing528.com)

1985年，建成了由6个重力基准点、46个重力基本点和163个重力一等点组成的1985国家重力基本网。2003年建成了由19个基准点和119个基本点构成的新一代国家重力基准——2000国家重力基本网。从20世纪80年代以来，我国开始了测绘基准现代化进程，见图1.1所示。

2.地表形态的测绘

依据控制测量建立起的地面上大量点的坐标和高程，使用测绘仪器（如全站仪、水准仪、GNSS测量系统、摄影测量和遥感系统等），按一定的测量方法，进行地球表面的起伏变化、地形地貌、各种自然地物和人工建（构）筑物的测量工作，并按照一定的规范和技术要求，绘制各种比例尺的地形图或建立地理信息数据库等工作。

图1.1 我国的测绘基准现代化进程

3.地图制图

将使用测量仪器和测量方法获取的自然界与人类社会现象的空间分布、相互联系及其动态变化信息以地图的形式反映和展示出来。在经过地图投影、综合、编制、整饰和制印后，形成各种比例尺的普通地图和专题地图。

4.工程建设测绘

各种经济建设和国防工程建设的勘测、设计、施工和管理阶段都需要进行测绘工作。这些测绘工作直接为各项工程的勘测、设计、施工、安装、竣工、监测以及运营管理提供保障和服务，用测绘资料引导工程建设的实施，监测建（构）筑物的形变。

5.海洋测绘

海洋面积占地球面积的71％。同时，我国也是一个海洋大国，东、南面有长达1.8万公里的海岸线，与之相邻有渤海、黄海、东海和南海。因而，利用测绘仪器，在一定的测绘方法支持下，对海洋及其邻近陆地和江河湖泊进行测量和调查，编制各种海图和航海资料。

6.测量数据处理

在进行各种类型的测绘工作时，由于测量仪器构造上存在的缺陷、观测者的技术和自然环境各种因素，如气温、气压、风力、透明度和大气折光等变化，对测量工作都会有影响，给测量结果带来误差。因此，需要依据数学上的一定准则，由一系列带有观测误差的测量数据，求出未知量的最佳估值及其精度。依据不同的测绘理论和方法，使用不同的仪器和设备，采用不同的数据处理和平差手段，最后获取符合不同应用领域要求的测绘成果。

纵观上述研究内容，可以看出测绘的三个基本任务是：一是精确地测定地面点的位置（X，Y，Z）及地球的形状和大小；二是将地球表面的形态及其他相关信息测绘成图；三是进行经济建设和国防建设所需要的测绘工作。