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    紀念第17個全國測繪法宣傳日:數字時代下的測繪學
    作者: 文章來源: 瀏覽次數:15959  時間:2020/9/9 15:37:00 

     

    現代測繪從字面理解為測量和繪圖,是以計算機技術、光電技術、網絡通訊技術、空間科學、信息科學為基礎,以全球導航衛星定位系統(GNSS)、遙感(RS)、地理信息系統(GIS)為技術核心,選取地面已有的特征點和界線并通過測量手段獲得反映地面現狀的圖形和位置信息,供工程建設、規劃設計和行政管理之用。

      我們穿插著測繪學發展史來說。據《史記·夏本紀》記載,禹受命治理洪水進行測量工作“左準繩,右規矩,載四時,以開九州、通九道,陂九澤、度九山”,就是為治理洪水而做的測繪工作。

      測繪學是研究測定和推算地面及其外層空間點的幾何位置,確定地球形狀和地球重力場,獲取地球表面自然形態和人工設施的幾何分布以及與其屬性有關的信息,編制全球或局部地區的各種比例尺的普通地圖和專題地圖,為國民經濟發展和國防建設以及地學研究服務。

    到底啥是測繪?還是弄不清測繪?那我們就拆開來看一看。測繪學好比是一個亭子,亭柱就是支撐它的二級學科,讓我們了解這幾根柱子:

    柱子1:大地測量學

      大地測量學主要研究地球表面及其外層空間點位的精密測定、地球的形狀、大小和重力場,地球整體與局部運動,以及它們的變化的理論和技術。

    解決大地測量學所提出的任務,傳統上有兩種方法。一是幾何法,比如設立坐標系,通過測量距離、角度、方向等建立平面控制網、高程控制網;二是物理法,比如研究測量地球重力場,建立重力網。

    柱子2:攝影測量學

      這是柱子中最“直”的,有啥就拍啥。攝影測量學主要利用攝影手段獲取被測物體的影像數據,對所獲得的影像進行量測處理,從而提取被測物體的幾何的或物理的信息,并用圖形、圖像和數字形式表達測繪成果。

      攝影器材擱在了不同地方(天、空、地),要是從相機上看,還有專注P圖的小面陣拼接相機、馬王爺三只眼的三線陣相機、脖子會轉圈的旋轉攝影相機、眼多還斜視的傾斜相機、眼多還散光的全景相機...

    柱子3:地圖制圖學

      這根柱子大家最熟悉了,N年前旅游必須在火車站買個地圖,不怕沒流量、不怕找充電器!地圖制圖學主要是研究地圖及其編制和應用的學科,主要內容包括地圖設計、地圖投影、地圖編制、地圖印制和地圖應用。

      地圖制圖學可以說大致由兩個人完成,一個是數學家,一個是藝術家。數學家主要是搞投影的,就是將地球橢球面上的點投影到平面上,比如高斯、克呂格。(高斯-克呂格投影是由德國數學家、物理學家、天文學家高斯于19 世紀20 年代擬定,后經德國大地測量學家克呂格于1912 年對投影公式加以補充,故稱為高斯-克呂格投影,又名“等角橫切橢圓柱投影”,是地球橢球面和平面間正形投影的一種。)

    藝術家要做的就是把地圖畫得美美的,按照不同需求將測繪數據展現出來。隨著計算機、信息技術的發展,電子地圖應用越來越多,因為它的實時性、動態性、交互性。

    柱子4:工程測量學

      這根柱子的場景最常見了,每個工地上都有一些人默默拿著大號三腳架在冒充攝像師,其實他們比攝影家拍得更好!工程測量學是為研究工程建設和自然資源開發利用各階段所進行的控制測量、地形測繪、施工放樣、變形監測、建立專題信息系統等的科學與技術。

      大禹治水進行的測繪工作就是工程測量。工程測量包含的內容非常多,比如建筑工程測量、水利工程測量、線路工程測量、橋隧工程測量、礦山測量、市政工程測量...并且工程測量貫穿于工程的全生命周期,在工程建設的規劃設計、施工建設和運營管理階段都有很重要的工作,是“只要活兒還干,就能把錢賺”。

    柱子5:海洋測繪學

      到這兒我們的測繪地點變了,由陸地轉到了海上(應該說是海域)。海洋不僅“面兒”大,“事兒”還多,測量環境與陸地差異大且不穩定。海洋測繪學是研究以海洋及其鄰近陸地和江河湖泊為對象所進行的測量和海圖編制的理論和方法,主要包括海洋大地測量、海道測量、海底地形測量、海洋專題測量以及航海圖、海底地形圖、各種海洋專題圖和海洋圖集的編制。

    柱子6:全球衛星導航系統GNSS

      這個都不用科普了,可以理解為GNSS就是{GPS,GLONSS,BD,GALILEO}(不懂請自行百度)。專業定義是,利用在空間飛行的衛星不斷向地面廣播發送具有某種頻率并加載了某些特殊定位信息的無線電信號來實現定位測量的導航定位系統。

    柱子7:遙感RS

      這個還跟“波”有關,一切物體,由于其種類及環境條件不同,因而具有反射或輻射不同波長的電磁波特性,遙感就是根據這些不同的“波”來分析識別目標。Again,專業定義是,泛指通過非接觸傳感器遙測物體的幾何與物理特性的技術。

      每個點都有個自己獨特的身份識別,就是輻射出的電磁波,相當于每家店都有自己的二維碼,只不過在天上也可以掃到這個碼。

      如果想深入了解電磁波的,可以參考經典教科書《電磁場與電磁波》。

    柱子8:地理信息系統GIS

      我最喜歡這個柱子,因為暖心(貼近用戶)、時尚(緊跟信息化)、包容(融合好幾個學科),反正就是高大上(容易拿來吹牛B)。專業定義是,GIS即是人們通過對各種地理現象的觀察、抽象、綜合取舍,得到實體目標,然后對實體目標進行定義、編碼、結構化和模型化,形成易于用計算機表達的空間對象,以數據形式存入計算機內。

       GIS就是女生追求的目標,希望多“吃”還“美”,多“吃”就是存入到GIS中的信息越多越好,包括廣泛的自然環境信息&社會經濟信息;“美”就體現在GIS數據處理快,讓用戶看著好看用著好用。

      到此這個測繪學的亭子基本搭好了......不過好像只有柱子,別急,再來一個亭子頂:

    亭子頂:測量數據處理

      我們無限接近真相,但永遠不能擁有真相。測繪也是如此,測量數據不可能與真實現實一致,我們要做的是讓數據無限接近事實,具體就是要干三件事,一是研究觀測誤差的統計規律性、建立觀測誤差理論,二是針對帶有誤差的觀測值,研究數據處理的最優化方法,三是對測繪成果進行質量控制。

      其實測量數據處理主要講的就是倆問題,一是誤差都有哪幾種(觀測誤差理論),二是怎么減小誤差(測量平差)。

    小結

      一切都在發展,測繪學中也有除上所述的許多新的研究領域和應用技術,同時在信息化越來越牛和建設數字中國的新時代,測繪學逐步融入到了地理空間信息學中,且在VR等技術的催動下,測繪學也必將在科學研究、國民經濟建設、國防建設和社會發展中起到越來越重要的作用。

     

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