大地測量學

大地測量學是在一定的時間與空間參考系中，測量和描繪地球形狀及其重力場並監測其變化，為人類活動提供地球空間信息的一門學科，屬於地球科學的一個分支，也是一切測繪科學技術的基礎。^[1]:1傳統的大地測量學又稱為經典大地測量學，德國大地測量學家赫爾默特（英語：Friedrich Robert Helmert）將其表述為對地球表面進行測量和描繪的學科。現代大地測量學則以空間測繪技術為主要特徵，研究空間精密定位的理論、技術與方法，擴展了經典大地測量學的研究範圍，並在空間與時間尺度、實時性、精度和學科融合等各個方面取得了突破。^[2]

歷史

主條目：大地測量學史

大地測量學起源於土地的劃分與地產的界定，其歷史可以追溯到古埃及時代。

公元前240年，亞歷山大學者埃拉托斯特尼進行了亞歷山大城和賽尼城（Syene，今亞斯文）間的大地測量工作。當日光直射賽尼城井底時，在亞歷山大城日光南偏7度12分，若假設日光彼此平行，則可估計地球周長為252.000古埃及尺。11世紀阿拉伯帝國和紐倫堡的測量儀器的發展對大地測量學的發展具有十分重要的意義，同樣重要的還有角度函數的發現及荷蘭科學家威理博·斯涅爾首創的三角測量法。

從10年開始，通過精確的計算方法人們提高了地圖的精度。在1740年，由法國科學家進行通過對北歐城市拉普蘭和科魯的大地測量，確定了地球橢球的半徑，由此開始了大範圍的大地測量。為了使不同的投影與大地測量的結果能夠更好的結合，高斯發展了平差計算方法。它同樣能夠使局部地球參考系和全球參考系很好的統一。

大地測量學在19和20世紀的發展：

• 米制單位和格林威治起始子午圈的導入，由石英表和無線電技術發展而來的全球時間系統。

• 大地水準面測量，重力測量與物理大地測量學的橫向聯結。

• 角度測量，距離測量等儀器精度百倍的提高。

• 由1960年開始的、使全天候不間斷測量成為可能的衛星大地測量：全球定位系統等。

• 甚長基線干涉測量（VLBI）在大地動態測量及大地曲率中的應用。

範圍

• 確定地球形狀及其外部重力場及其隨時間的變化，建立統一的大地測量坐標系，研究地殼形變（包括地殼垂直升降及水平位移），測定極移以及海洋水面地形及其變化等。

• 研究月球及太陽系行星的形狀及其重力場。

• 建立和維持具有高科技水平的國家和全球的天文大地水平控制網和精密水準網以及海洋大地控制網，以滿足國民經濟和國防建設的需要。

• 研究為獲得高精度測量成果的儀器和方法等。

• 研究地球表面向橢球面或平面的投影數學變換及有關的大地測量計算。

• 研究大規模、高精度和多類別的地面網、空間網及其聯合網的數學處理的理論和方法，測量資料庫建立及應用等。

• 大地測量學的一個特殊領域是海洋測量和河流的水文斷面的研究。

學科內分支

• 幾何大地測量學（天文大地測量學）：它的基本任務是確定地球的形狀和大小及確定地面點的幾何位置。

• 橢球面大地測量學（數學大地測量學，橢球幾何學）：主要研究橢球上曲線的分析與計算，橢球曲面投影變換的數學理論。

• 物理大地測量學（理論大地測量學）：它的基本任務是用物理方法（重力測量）確定地球形狀及其外部重力場。

• 空間大地測量學：主要研究人造地球衛星及其他太空探測器為代表的空間大地測量的理論，技術與方法。

• 工程測量學：工程建設和資源開發的勘測設計、施工、竣工、變形觀測和運營管理各階段中進行的各種測量工作的總稱。

參見

• 地球科學主題

• 地球空間信息科學
• 地圖學

參考資料

1. 孔祥元. 大地测量学基础. 武漢大學出版社. ISBN 978-7-30-707562-7.
2. 陳俊勇. 现代大地测量学的进展. 測繪科學. 2003, (02): 1–5+69.