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纪念第17个全国测绘法宣传日:数字时代下的测绘学
作者: 文章来源: 浏览次数:369  时间:2020/9/9 15:37:00 

 

现代测绘从字面理解为测量和绘图,是以计算机技术、光电技术、网络通讯技术、空间科学、信息科学为基础,以全球导航卫星定位系统(GNSS)、遥感(RS)、地理信息系统(GIS)为技术核心,选取地面已有的特征点和界线并通过测量手段获得反映地面现状的图形和位置信息,供工程建设、规划设计和行政管理之用。

  我们穿插着测绘学发展史来说。据《史记·夏本纪》记载,禹受命治理洪水进行测量工作“左准绳,右规矩,载四时,以开九州、通九道,陂九泽、度九山”,就是为治理洪水而做的测绘工作。

  测绘学是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。

到底啥是测绘?还是弄不清测绘?那我们就拆开来看一看。测绘学好比是一个亭子,亭柱就是支撑它的二级学科,让我们了解这几根柱子:

柱子1:大地测量学

  大地测量学主要研究地球表面及其外层空间点位的精密测定、地球的形状、大小和重力场,地球整体与局部运动,以及它们的变化的理论和技术。

解决大地测量学所提出的任务,传统上有两种方法。一是几何法,比如设立坐标系,通过测量距离、角度、方向等建立平面控制网、高程控制网;二是物理法,比如研究测量地球重力场,建立重力网。

柱子2:摄影测量学

  这是柱子中最“直”的,有啥就拍啥。摄影测量学主要利用摄影手段获取被测物体的影像数据,对所获得的影像进行量测处理,从而提取被测物体的几何的或物理的信息,并用图形、图像和数字形式表达测绘成果。

  摄影器材搁在了不同地方(天、空、地),要是从相机上看,还有专注P图的小面阵拼接相机、马王爷三只眼的三线阵相机、脖子会转圈的旋转摄影相机、眼多还斜视的倾斜相机、眼多还散光的全景相机...

柱子3:地图制图学

  这根柱子大家最熟悉了,N年前旅游必须在火车站买个地图,不怕没流量、不怕找充电器!地图制图学主要是研究地图及其编制和应用的学科,主要内容包括地图设计、地图投影、地图编制、地图印制和地图应用。

  地图制图学可以说大致由两个人完成,一个是数学家,一个是艺术家。数学家主要是搞投影的,就是将地球椭球面上的点投影到平面上,比如高斯、克吕格。(高斯-克吕格投影是由德国数学家、物理学家、天文学家高斯于19 世纪20 年代拟定,后经德国大地测量学家克吕格于1912 年对投影公式加以补充,故称为高斯-克吕格投影,又名“等角横切椭圆柱投影”,是地球椭球面和平面间正形投影的一种。)

艺术家要做的就是把地图画得美美的,按照不同需求将测绘数据展现出来。随着计算机、信息技术的发展,电子地图应用越来越多,因为它的实时性、动态性、交互性。

柱子4:工程测量学

  这根柱子的场景最常见了,每个工地上都有一些人默默拿着大号三脚架在冒充摄像师,其实他们比摄影家拍得更好!工程测量学是为研究工程建设和自然资源开发利用各阶段所进行的控制测量、地形测绘、施工放样、变形监测、建立专题信息系统等的科学与技术。

  大禹治水进行的测绘工作就是工程测量。工程测量包含的内容非常多,比如建筑工程测量、水利工程测量、线路工程测量、桥隧工程测量、矿山测量、市政工程测量...并且工程测量贯穿于工程的全生命周期,在工程建设的规划设计、施工建设和运营管理阶段都有很重要的工作,是“只要活儿还干,就能把钱赚”。

柱子5:海洋测绘学

  到这儿我们的测绘地点变了,由陆地转到了海上(应该说是海域)。海洋不仅“面儿”大,“事儿”还多,测量环境与陆地差异大且不稳定。海洋测绘学是研究以海洋及其邻近陆地和江河湖泊为对象所进行的测量和海图编制的理论和方法,主要包括海洋大地测量、海道测量、海底地形测量、海洋专题测量以及航海图、海底地形图、各种海洋专题图和海洋图集的编制。

柱子6:全球卫星导航系统GNSS

  这个都不用科普了,可以理解为GNSS就是{GPS,GLONSS,BDGALILEO}(不懂请自行百度)。专业定义是,利用在空间飞行的卫星不断向地面广播发送具有某种频率并加载了某些特殊定位信息的无线电信号来实现定位测量的导航定位系统。

柱子7:遥感RS

  这个还跟“波”有关,一切物体,由于其种类及环境条件不同,因而具有反射或辐射不同波长的电磁波特性,遥感就是根据这些不同的“波”来分析识别目标。Again,专业定义是,泛指通过非接触传感器遥测物体的几何与物理特性的技术。

  每个点都有个自己独特的身份识别,就是辐射出的电磁波,相当于每家店都有自己的二维码,只不过在天上也可以扫到这个码。

  如果想深入了解电磁波的,可以参考经典教科书《电磁场与电磁波》。

柱子8:地理信息系统GIS

  我最喜欢这个柱子,因为暖心(贴近用户)、时尚(紧跟信息化)、包容(融合好几个学科),反正就是高大上(容易拿来吹牛B)。专业定义是,GIS即是人们通过对各种地理现象的观察、抽象、综合取舍,得到实体目标,然后对实体目标进行定义、编码、结构化和模型化,形成易于用计算机表达的空间对象,以数据形式存入计算机内。

   GIS就是女生追求的目标,希望多“吃”还“美”,多“吃”就是存入到GIS中的信息越多越好,包括广泛的自然环境信息&社会经济信息;“美”就体现在GIS数据处理快,让用户看着好看用着好用。

  到此这个测绘学的亭子基本搭好了......不过好像只有柱子,别急,再来一个亭子顶:

亭子顶:测量数据处理

  我们无限接近真相,但永远不能拥有真相。测绘也是如此,测量数据不可能与真实现实一致,我们要做的是让数据无限接近事实,具体就是要干三件事,一是研究观测误差的统计规律性、建立观测误差理论,二是针对带有误差的观测值,研究数据处理的最优化方法,三是对测绘成果进行质量控制。

  其实测量数据处理主要讲的就是俩问题,一是误差都有哪几种(观测误差理论),二是怎么减小误差(测量平差)

小结

  一切都在发展,测绘学中也有除上所述的许多新的研究领域和应用技术,同时在信息化越来越牛和建设数字中国的新时代,测绘学逐步融入到了地理空间信息学中,且在VR等技术的催动下,测绘学也必将在科学研究、国民经济建设、国防建设和社会发展中起到越来越重要的作用。

 

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