测量技术的发展历史和现状

浅谈测量技术的发展历史和现状摘要：测量技术的发展也同其他技术一样，由原始的、落后的方式，经漫长的人类社会发展历程，一步步的发展起来。生产力的发展促进了测量科学的发展，同时测量技术的应用又为生产力的发展创造了条件，最终服务于科学研究、国防建设和国民经济建设。关键词：测量技术；发展历史；现状；高新技术1引言科学的产生和发展是由生产力决定的。测量科学也不例外，它是人类长期以来在生产、生活方面与自然斗争的结晶。测量技术的发展也经历了一个长期的、艰难的历程，且至今仍处在不断发展之中。本文主要对这一历程进行了总结概述。2测量技术的发展历史2.1地图测绘方面目前见于记载最早的古地图是西周初年的洛邑城址附近的地形图。战国时管仲著有《管子》一书，书中第十卷专门论述了地图的重要用途和内容。但遗憾的是，秦代以前的古地图都已失传。长沙马王堆三号墓出土的公元前168年陪葬的古长沙国驻军图和地形图是现在能见到的最早的古地图。图上有军事要素、道路、河流、山脉和居民地等。西晋时裴秀编制了《方丈图》和《禹贡地域图》，并创立了《制图六体》的地图编制理论。此后，历代都编制过各种地图，如明代郑和下西洋绘制的《郑和航海图》；清代康熙年间绘制的《皇舆全览图》；1934年，上海申报馆出版的《中华民国新地图》等。在我国历史上，能绘制出如此水平的地图，与测量技术的发展是密切相关的。我国古代测量长度的工具有记里鼓车、步车、测绳和丈杆等。测量高程的工具仪器有水平(相当于现在的水准仪)和矩。测量方向的仪器有指南针和望筒。测量技术的发展离不开数理知识的支撑。公元前问世的《九章算术》和《周髀算经》都记载有利用相似三角原理进行测量的知识。之后，三国时期刘徽所著的《海岛算经》，介绍了利用丈杆进行两次、三次甚至多次测量的方法求解河宽、山高的实例，极大地推动了我国测量技术的发展。2.2研究地球大小和形状方面早在公元前就已经有人提出通过丈量子午线上的弧长来推断地球大小和形状的方法。唐代在僧一行的主持下，实际测量了北极的高度及从河南白马，经扶沟、浚仪到上菜的距离，算得子午线上一度的弧长为132.3km，为正确认识地球做出了巨大贡献。17世纪末，惠更斯和牛顿从力学的观点出发，提出了地球是两极略扁的“地扁说”，从此与地缘说展开了一场大论战。直到1739年经过弧长测量才证实了地扁说的正确性。1849年，斯托克斯提出利用重力观测资料确定地球形状的理论，之后又提出了用大地水准面代表地球形状，从此确认了大地水准面比椭球面更接近地球真实形状的观念。2.3测量理论方面我国古代在测量理论方面有不少创新，其中，高斯的横圆柱投影理论和最小二乘法理论，就是重要的例证之一，并一直沿用至今。早在古希腊，托勒密就已经在《地理学指南》一书中提出了原始的地图投影问题，同时也首先提出了用数学的方法将地球表象描绘成平面图。我国西晋时期的裴秀总结了前人的制图经验，拟定了小比例尺地图的编制法规，即《制图六体》，堪称世界上最早的制图规范之一。此后，历代也都编制过多种地图。但是测量工作仍是手工式生产方式。直到1903年飞机的发明，才使得航空摄影测量技术成为了可能。该技术不但提高了成图工作速度，减轻了劳动强度，而且改变了测绘地形图的工作现状，为推动手工生产方式向自动化方式的转变奠定了基础。2.4测时方面早在颛顼高阳氏时，我国劳动人民为了不误农时，就已经开始观测五星、日、月，来确定一年的长短。春秋战国时编制了“四分历”，将一年确定为365.25日，比古罗马人的“儒略历”早四五百年。南北朝时期祖冲之测得塑望月为29.530588日，与现今采用的数值只有0.3秒的误差。宋代杨忠辅编制的《统天历》中，将一年限定为365.2425日，与现代值相比只差26秒。由此可见古代的测量技术之精确。3测量技术的发展现状3.1国外测量技术的发展测量科学的发展很大程度上是从测量仪器的发展开始的，测量仪器的发展促使测量技术的变革。1947年，光波测距仪问世。20世纪40年代，自动安平水准仪问世，标志着水准测量自动化的开端。之后，又发展了激光扫平仪、激光水准仪，为提高水准仪的测量精度、拓宽其应用范围创造了条件。到20世纪中期，空间科学、计算机科学、信息学、电子学等新科学技术飞速发展，给测绘技术的发展注入了新的活力，开拓出广阔的道路，推动着测量仪器和技术的进步与变革。20世纪60年代，激光作为光源应用于电磁波测距，使长期以来艰苦的手工业生产方式的测距工作，发生了根本性的变革，彻底改变了大地测量中以测角换算距离的面貌。之后，随着微处理机和光源的问世和应用，测距工作开始逐步向着自动化的方向发展。固体激光器的应用大大提高了测量量程，使得测卫、测月工作得以实现。氦氖激光光源的应用使测量精度达到±(5mm+5x10-6d)，测程达60km以上。从20世纪80年代开始，多色载测距的出现，减弱、抵偿了大气条件的影响，使测距精度大大提高。与此同时，激光光源和砷化钾发光管的使用，大大减轻了测距仪的重量，使其向着小型化的方向迈进了一大步。随后，美国研制的全球定位系统(gps)问世，该系统采用卫星直接进行空间点的三维定位，带来了测量工作的重大变革。由于卫星定位具有高精度、快速、全天候、全球、无需建立高标等优点，被广泛应用在地形测量、工程测量、大地测量和军事的定位导航上。到20世纪80年代末，微波测距技术有了长足进步，全自动化的微波测距仪wn-20、ca-100已开始广泛的用于军事等部门。3.2我国测量技术的发展自新中国成立开始，我国的测量科学便进入了一个崭新的发展阶段。中国共产党一向十分关怀测绘事业，即使在战争时期也注重测绘人才的培养。1956年成立了国家测绘总局，中国科学院也成立了地球物理及测量研究所，另外，各相关部门也纷纷成立了测绘机构，专门培养测绘人才的各级学校也相继出现。我国测量技术的发展主要从以下两方面进行概述：(1)测绘仪器制造方面。我国在这方面从无到有开始发展，但发展非常迅速。主要表现为：①已制造出多种不同型号、不同等级的电磁波测距仪；②全站仪在我国已能够实现批量生产；③国产的gps接收机已被广泛使用，传统的测量仪器产品也已经配套生产；④在全国范围内实现大面积的gps控制，各部门已开始着手建立其各自行业的gis系统。(2)测绘工作方面。主要有：①完成了国家基本图的测绘工作；②建立了全国的大地控制网、基本重力网和国家水准网，完成了水准网和大地网的整体平差；③建立和统一了全国高程系统和坐标系统；④进行了南极长城站和珠峰的高程及地理位置测量，另外，如葛洲坝水电站、长江大桥、宝山钢铁厂、同步辐射加速器、正负电子对撞机、核电站等特殊和大型工程建设的测量工作也取得了显著的成就；⑤出版发行的地图有1600多种，发行量超过11亿册。综上所述，由于测量仪器的飞速发展和计算机技术的不断渗透应用，使得我国的测量事业取得长足进步，为国防建设和国民经济建设做出了不可磨灭的贡献，但相比国际先进水平仍存在一定的差距。4结束语随着计算机技术、微电子技术、卫星技术、传感器技术、空间技术、信息技术等高新技术的不断涌现及其迅猛发展和应用，极大地推动了测量技术的进步。与此同时，测量学的临近学科如天体力学、海洋学、地球动力学、地球物理学、地质学等的交叉发展，以及全球定位系统(gps)、地理信息系统(gis)、遥感(rs)、数字摄影测量系统(dps)、专家系统(es)的出现，促使传统的测量学从手工业生产方式到信息化和自动化、从静态到动态、从地面到空间、从宏观到微观，都发生了根本性的变革。当前我国的测量技术虽相比国外还存在着较大的差距，但只要我们励精图治，奋发图强，终会屹立于世界测量强国之林。