现代测绘学科分类-《测量基础与实训》一书

现代测绘学发展到今天，其含义与内容已经非常丰富与完善。通常，我们可以从如下三个方面对现代测绘进行学科分类：1）测绘技术理论方法；2）测绘技术应用的领域；3）测量仪器、工具。

1.根据测绘技术理论方法划分

（1）地形测量学。

传统的地形测量是指在地球表面指定范围内，用一定的仪器（经纬仪、平板仪等）、工具（标尺、平板等），直接在野外测定出该范围的地表自然形态和地物的位置、形状大小及其属性，绘制成一定比例尺地形图。因此可以认为地形测量学是这样的一门科学——对地形测量包含的各个工作环节、工作方法以及影响测量成果的误差来源情况进行具体的分析研究，以便获得能够满足一定精度要求的地形图成果。从测绘科学发展历程来看，地形图测量产生于遥远的古代，是所有测绘学中发展历史最为久远的一门学科，并成为其他测绘学科的摇篮。早期的控制测量便是为测量地形图（地图）服务的。最早的摄影测量就是为了更快速、更方便地测量大面积的地形图而发展起来的。数字化地形测图、地籍图测绘、不动产调查测量，均是地形测量发展到当今时代的产物。

除了通常所说的在陆地上进行的地形测量外，地形测量还有水下地形测量（如对海洋、河流、湖泊的测量）。测量出的成果地形图按比例尺不同可分为小比例尺地形图（1∶1 000 000～1∶200 000）、中比例尺地形图（1∶100 000～1∶10 000）及大比例尺地形图（1∶5 000以上）。中小比例尺地形图大量用摄影测量方法获得，它们也是国家基本比例尺地形图。1∶500、1∶1 000的大比例尺地形图传统上用大平板仪、小平板仪测量，现在则用全站仪、GNSS、无人机摄影测量等方法测得。各种相邻比例尺地形图可以转绘得到（通常用较大比例尺地形图转绘成较小比例尺地形图，反之则无法满足精度要求）。

（2）大地测量学。

大地测量学是研究地球的形状和大小以及地面点空间几何位置的科学。地球的形状与大小主要取决于地球椭球体的几何参数、大地水准面的位置与形状等。地面点的空间位置用L、B、H来表示。L、B代表该点的大地坐标，亦即通常所说的大地经度、大地纬度。H为该点至大地水准面的高度差（海拔）。中国古代受测绘仪器技术水平限制，只能用简单的测量工具进行天文大地测量来研究地球的形状与大小（测量计算地面子午弧长，参见本项目任务2介绍的“中国测绘发展简史”）。直到17世纪发明望远镜、创造出三角测量方法以及制造出高精度的标准航海钟之后，人们才能进行三角控制测量和地球经纬度测量等工作。控制测量的主要内容是通过外业测量和内业计算得出控制网各点的三维坐标（B、L、H）或（X、Y、H）。其中，平面坐标X、Y可以通过三角测量、距离测量、边角测量以及GNSS测量获得，大地坐标（B、L）则根据平面坐标（X、Y）计算得出。高度差H可以通过几何水准测量的方法得到。另外，用重力测量的物理方法可以推算出大地水准面相对于地球椭球体的距离、椭球体的扁率，还可以对本地区的似大地水准面进行精化。

（3）天文测量学。

为了获知地球的形状与大小，探索茫茫宇宙里的未知世界，古今中外的测量工作者做了大量的测量工作，使得天文测量学这门古老学科不断得到发展与成熟。古代测量工作者进行天文测量的方式方法与测量过程充满艰辛，同时也是多姿多彩的。

天文学的任务是要研究天体的运动、构成、起源与发展。天文测量学便是为其服务的一门学科。现代天文测量学的任务与内容已经非常丰富，包括测定宇宙星体（恒星）的位置、亮度等级，编制星表、星图，在天文大地测量中测定地面点的天文经纬度、天文方位角，为国家大地控制网提供起算数据，等等。现代的天文测量工作不仅能在地面上进行，而且能在卫星和其他航天飞行器上进行。

（4）工程测量学。

工程测量主要是指在工程规划设计、工程施工、工程运行管理各阶段中所进行的测量工作。工程规划设计阶段的测量工作主要有工程地形图测量、规划放线测量（包括用地权属红线、建设红线）、工程勘查测量等。工程施工测量主要是根据设计图纸要求，对建（构）筑物各组成部分的平面位置和高程进行测量定位，以此指导施工单位的正确施工与准确安装。工程在施工过程中以及完工之后，要根据设计要求进行变形观测和竣工测量。变形观测指在工程施工到一定程度时，为了掌握工程的水平位移、倾斜改变、沉降上下变化等情况，对工程进行安全监督而进行的周期性测量工作。变形测量工作通常会持续到工程完工后一段时间，直到工程运行正常，建筑物或构筑物的变形有规律地趋向稳定减弱为止。竣工测量主要测定出建筑物完工后的准确空间位置，特别要详细测定地下人防工程、地下管线的具体位置和深度。

（5）不动产测绘。

二十多年来，我国房地产发展迅猛，地籍图、房产图的测绘工作量不断增加，技术要求不断提高与更新，管理手段不断加强，逐渐形成一门新的测绘学科——不动产测绘。不动产测绘的工作内容相当广泛，除了日常的房地产测量外，我国已经完成的农村地籍调查，全国土地调查，当前正在进行的不动产数据整合，等等，都属于不动产测绘的范畴。

（6）摄影测量学。

传统摄影测量的工作过程是先用摄影方法获得目标物的影像，再利用相应的仪器设备和技术手段，对所获取的影像进行量测、处理、判读，提取目标物的几何或物理信息，最后用图形、图像和数字等形式来表达测绘成果。现代摄影测量已经与遥感技术紧密结合，摄影获得的数据除了传统的图形影像外，还通过遥感的方法获取了数字影像。摄影测量学便是对这些摄影定位技术、量测手段、处理过程与方法进行深入研究和具体分析，以便能快速而准确地获得摄影测量的成果的一门学科。根据摄影机到摄影目标距离的远近可分为航天摄影、航空摄影、地面摄影、近景摄影、显微摄影，其中航天摄影测量和航空摄影测量的目的主要是测绘地形图。地面摄影测量除了测绘地形图之外，还广泛应用于工程、建筑、工业、考古、医学等行业的具体研究工作。为了这些研究工作而进行的非地形摄影测量又称为近景摄影测量。用于近景摄影测量的照相机可分为量测相机和非量测相机。

根据摄影测量工作的目的与用途，摄影测量可分地形摄影测量与非地形摄影测量两大类。按技术手段及发展先后顺序，则可分为模拟摄影测量、解析摄影测量、数字化摄影测量。当今时代，主要应用于大比例尺数字化地形图的无人机摄影测量正以突飞猛进的发展势头在测量领域崭露头角。

（7）地图制图学。

地图制图学是研究地图投影的基础理论，以及地图设计、地图编制和地图印刷的技术方法及其应用的科学。地图投影的基础理论指按照一定的数学法则，建立地球椭球表面上的经纬线与地图平面上的经纬线之间函数关系的理论和方法，也就是研究将地球椭球表面上不可展开的经纬线描绘成地图平面上的经纬线所产生的各种变形的缘由、特征和大小。地图设计主要是根据地图的使用目的、功能，设计制定地图的内容、表现形式及其生产工艺程序等。地图编制的工作内容包括对制图原始资料的分析处理，地图原图的编绘及确定地图图例、表示方法、色彩安排、图形选择等。地图印刷是指在地图复制和印刷过程中使用的各种工艺理论和技术方法。地图应用是指对成果地图进行阅读、分析、评价，对地图进行统计量算和图上作业等。

2.根据测绘技术应用的领域划分

在许多情况下，我国的测绘行业和教学单位习惯将测绘工作按不同的应用领域来划分。例如土木工程测量、矿山测量、海洋测绘、水利水电测量、地质勘探测量等。

（1）土木工程测量。

土木工程泛指为人类生活、生产、工作服务的各种工程建筑设施。例如房屋、公路、铁路、桥梁、运河、堤坝、港口、机场、给水和排水以及防护工程等。因此土木工程测量便可以定义为常用的一般工程测量或普通工程测量。类似的专业教材有《土木工程测量》《交通土木工程测量》《测量学》等。

（2）矿山测量。

矿山测量是一门比较古老的测量技术。矿山开采分为露天矿开采和地下矿开采两种。露天矿开采的测绘工作相对比较简单、直观。地下矿开采所涉及的测量技术与方法相对比较复杂，具有较高难度。矿山测量学一般指研究地下矿山测量技术与方法的一门科学。矿山测量所包含的内容除了普通测量中的控制测量、地形测图、工程测量外，还有许多特定的测量技术与方法，如竖井联系测量、井下导线测量、贯通测量、陀螺仪定向测量、矿体体积测量、日常生产测量等。

（3）海洋测绘。

海洋测绘是以海洋水体和海底为对象而进行的测绘研究工作。海洋测绘与普通陆地上的测绘有很大的区别。海底控制网的建立、海面上的定位、海面形态和海底地形测量、海洋重力测量以及海图编制等都不同于陆地上的同类工作。测绘出的海图同陆地的地图在用途上也不尽相同。海洋测量主要在船上进行，大量数据采用声学或无线电方法获得。

海洋测绘工作主要有海洋大地控制测量、海水深度测量、水下地形测量、航道图测量、海底工程测量、海洋重力测量、海岸地形测量、海洋专题测量、海图编制等。

（4）水利水电测量。(www.xing528.com)

水利水电测量在很多时候又被简称为水利测量。它是指在水利水电工程的规划、勘察、设计、施工、运营管理各阶段中所进行的各项测量工作。具体内容主要有水利工程控制测量、河道测量、水下地形测量、水工建筑测量、电力线路测量、大坝变形监测等。国家编制有专门的《水利水电工程测量规范》（SL 197-2013），以约束和规定该项测量工作的各项技术要求、标准。

（5）地质勘探测量。

地质勘探测量指为地质调查、矿产普查、地质详查、地质勘查钻探等地质、物化探找矿工作所进行的各项测量工作。国家制定有《地质矿产勘查测量规范》，以约束和规定该项测量工作的各项技术要求、标准。地质勘探测量的工作过程与技术方法和普通工程测量类似，但在测量对象、工作内容、工作要求方面有其专门的行业特点。具体工作内容主要有：建立工程控制网进行控制测量，测量工程地形图（如有必要），对规划设计好的地质勘探网、线、点进行实地施工放样，竣工检查验收测量等。现在，地质勘探部门大量应用摄影测量与遥感方面的一些新技术方法进行有关工作，例如航空物探测量等。

3.根据测量仪器、工具的不同来划分

在人类历史发展的漫长岁月中，测量仪器也经过了数千年的艰难发展。从古代比较简单的测量工具，到今天的许多高新测量技术仪器、设备，可以做如下分类。

（1）距离测量。

距离测量是测绘行业出现得最早的测量方法。人类最初进行土地测量时，首要便是进行长度丈量。自古以来，人们用各种各样的工具和方法进行距离测量，例如绳尺（司马迁的“左准绳”）、步弓、指南车、日影观测等。光学仪器问世之后，出现了视距测量。三角网控制测量中，人们用精密钢尺量距的方法对起始基线边进行精确的距离测量，以此推算测量控制点的坐标。光电测距仪器发明后，使得距离测量变得又准又快。

（2）三角测量。

这是利用经纬仪测量三角网中三角形内角的测量工作。利用起始控制点，根据角度测量中产生的大量多余观测对三角网进行平差计算，从而求出三角点的平面坐标。这也是20世纪中叶进行大地测量的主要方法。我国建立有一等三角锁、二等三角网、三等三角网、四等三角网共四个精度等级的三角形网平面控制基础。除此之外，地方局部控制测量还可以建立更低等级的三角控制网（5 s、10 s等）。国家标准GB 50026—2007《工程测量规范》（已作废）将三角网、三边网、边角网测量，合并统称为三角形网测量。另外，三角测量除了测量水平角外，还有以测量垂直角和距离为基础的三角高程测量。

（3）水准测量。

水准测量是指利用水准仪进行的各项水准测量工作。它能准确测量出两点间高差，进而根据起始点高程推算出其他各点的高程。我国统一设计部署一、二、三、四等水准网，并组织野外测量和内业计算工作。地方测绘部门可以在上述工作基础上进行较低等级的水准测量，通常称作等外水准测量。水准仪于18世纪30年代以后诞生。

（4）全站仪测量。

全站仪的发明与使用是最近二三十年的事情。它包含了光学经纬仪测角、光电测距仪测距的双重功能。传统的导线控制测量需要分别进行测角、量边这两项工作，即用光学经纬仪来测量水平角和垂直角（三角高程），用钢尺或测距仪测量边长，全站仪则可同时进行导线控制测量的所有观测工作。另外，全站仪还可以用于地形测图、施工放样、竣工测量等日常测绘工作。

（5）GNSS测量。

GPS进入我国的测绘行业并广泛应用是在20世纪90年代之后。GPS 测量的实质是将卫星作为已知控制点进行空间后方交会测量。随着卫星导航系统建设的逐步完善和地面接收机性能的不断提高，GPS测量的应用在近20年内得到迅猛发展。我国在20世纪90年代后期已建成A级、B级国家GPS大地控制网。目前在运行中的全球导航卫星系统GNSS主要有美国GPS系统、俄罗斯格洛纳斯系统（GLONASS）、欧洲伽利略系统（Galileo）、中国北斗卫星导航系统等，其中高精度大地控制测量主要使用GPS系统。

（6）摄影测量。

根据前面介绍，摄影测量是先利用各种摄影机、照相机进行摄影拍照，再利用一些内业量测仪器量测处理，然后利用计算机相关软件进行大量数据的平差解算，最后得出各种摄影测量的成果产品。现代全数字化摄影测量已经可以将内业量测与数据解算、形成各种数字化产品等工作全部集中于计算机一体完成，这也造就了当今无人机测量的欣欣向荣局面。

（7）陀螺经纬仪测量。

陀螺仪是用来指示方向的仪器。它是根据陀螺的定轴性与进动性研制出来的。自20世纪初开始，陀螺仪逐步应用于航海、航空、航天、军事（导弹、潜艇等）、民用各领域。陀螺经纬仪是综合陀螺仪的定向功能与经纬仪的测角功能而得到的组合仪器。陀螺经纬仪主要用于矿山井下定向测量、工程隧道贯通测量、森林资源控制定向等。当前，高精度、高自动化的陀螺全站仪正在相关测绘工作中大显身手。

（8）重力测量。

重力测量是物理大地测量学的主要内容。通过重力测量可以推求出大地水准面相对于地球椭球体的距离、椭球体的扁率（地球形状），从而确定地球的大小（长半轴）。重力测量有绝对重力测量和相对重力测量之分，我国1985国家重力基本网中的6个基准点就是用绝对重力仪施测，而其他基本点和引点（共51个）则是用相对重力仪施测。除此之外，重力测量还应用于其他行业，例如，在地质物探找矿中，可以根据相对重力测量方法测量计算出的重力异常去推测地下金属矿藏的分布情况。

4.根据测绘成果的种类来划分

GB/T 24356—2009《测绘成果质量检查与验收》将测绘成果的种类分为10个大类，共42种，如表1-1所示。

表1-1　测绘成果种类统计表

续表