浅述现代测绘学的发展趋势

安永平1

现代测绘学是研究获取、处理、描述和应用地理信息的一门科学，它包括研究测定、描述地球的形状、大小、重力场、地表形态以及它们的各种变化，确定自然和人造物体、人工设施的空间位置及属性，制成各种地图和建立有关信息系统。

随着世界经济的飞速发展，现代测绘学不仅溶入现代科学技术领域、经济建设、甚至人们的日常生活中，而且还渗透到国防、军事领域，它在人类进步和世界经济的发展中起着不可替代的作用。现代测绘学由大地测量、地形测量和工程测量三个部分组成，随着世界经济的不断发展，给现代测绘学提出了新的课题，注入新的内容，以下就现代测绘学三个组成部分的发展趋势与同行们进行探讨。

一．大地测量

现代大地测量的发展已从原来的布网设计、数据采集设计和数据处理理论研究逐渐向大地测量的应用和服务转变，向应用、地球科学以及工程技术渗透，其发展空间更为广阔。

推动地球科学，包括行星及其卫星科学的发展是现代大地测量的发展趋势。通过采集、分析大地测量观测数据并使其模型化，研究并提供地球、行星及其卫星的形状，自转及其重力场和瞬时变化，主要涉及的四个方面的内容：

1．参考框架

建立、维持和更新大地测量参考框架，应用已建立的坐标系统的地面和空间观测技术，发展地基空间大地测量网，建立天文观测及理论研究。

2．重力场

包括地面、海洋和航空重力场测量，卫星重力场观测，重力场模型研究，大地水准面测定，以及卫星轨道模型及卫星轨道测定。

3．动力研究

地球自转及地球动力研究，涉及地球定向、地球自转和极移的研究、地球固体潮的研究、板块构造及地壳形变分析、海面地形和海平面变化研究、行星及月球动力学研究、以及地球各圈层影响的研究等。

4．定位系统和应用

发展地基和空基定位系统，包括传感器及其融合各类导航平台与制导技术，有助于干涉激光和雷达的应用、三维大地定位网的应用，包括形变测量、大地测量技术在工程中的应用、以及基于大地测量技术的大气研究。

由于GPS技术、数字通信技术及网络技术的结合，现在又出现了连续运行参考框架网、实时大地测量技术及其新的服务模式，使传统的大地测量概念，发生巨大变化，从而为大地测量的发展提供了很大的发展空间。

1．中国兵器工业北方勘察设计研究院

二．地形测量

“数字地球”是当今发展的一个重要趋势。可视化地图使人们可以借助于卫星遥感和航空摄影技术获取地理信息和遥感图像信息，这些信息是组成GIS的重要信息源。

GIS是传统地形测量与现代科技相结合的产物，正逐步发展成为一门处理空间数据的现代综合性学科。

在地形测量中，地形图在GIS中主要由六大基本要素组成，即：① 水系；② 居民地；③ 交通线；④ 地貌；⑤ 土质植被；⑥ 境界线。它们又称为地形图的属性因子，其中：①、④、⑤项为自然地理因子，②、③、⑥项为人文地理因子。

借助于GIS，利用地形图的六大因素，可绘制成各种比例（1：1万以上）的地形图。这些地形图可满足国家的战略规划、城市规划、环境监测、地震地质的防灾减灾、以及军事领域等各方面的需要。

获取管理和表达特定需要的空间信息的方法有若干种：1. 采用卫星遥感和航测技术；2. 军用卫星定位系统GPS进行动态差分地形测量；3. 利用全站仪加反光镜成无镜对局部区域较大比例尺地形图的测定；4. 以机载激光技术实施海底地形测量，或使用GPS进行定位，以测深测量设备进行水深测量的水下地形测量。

三．工程测量

工程测量是一门应用技术，由于相关科学技术的推动，近几年有了巨大的发展，相关科学技术包括计算机技术、激光技术、卫星定位测量技术、地理信息系统技术、数据库技术、物理探测技术、无线通讯技术等。借助于这些技术，衍生出了电子测距仪、全站仪、机助制图系统、数字水准仪、GPS测绘技术、数字摄影测量技术、平差处理技术、空间数据管理技术设备和方法。另外越来越多的大型基础建设项目和精密机器设备安装，对测绘也提出了许多新的要求，而工程测量的服务也促进了专用精密工程测量仪器设备和方法的发展。

由于城市的发展和厂矿改造需要，城市地下管线的防腐、防漏的探测已迫在眉睫，这就要求工程测量服务向更加广泛的领域发展，在传统工程测量的基础上，还应向控制测量、地形测量、放样定位、工程检测与监测、数据分析及数据管理、以及地下管线探测等方向发展。

1). 工程控制测量

① 随着现代空间信息技术，特别是全球卫星定位系统测量技术的发展，使工程控制测量手段产生了质的变革，传统的控制测量手段正在逐步被卫星定位测量所替代。传统的平面及高程控制测量主要采用分别布设、施测和处理，而现在则只需建立统一个三维空间控制网便可取而代之。目前GPS三维空间测量正得到广泛应用，发挥着前所未有的作用。

② 随着测绘仪器制造技术的日益成熟，高精度全站仪迅速普及，在局部区域内（例如：厂矿控制测量中）采用全站仪进行工程控制测量已非常普遍，随着计算技术的成熟，可满足EV等控制网以下的各级工程控制测量要求。

③ 由于高精密的数字水准仪的普及使用，高程控制水准测量逐步向智能化和自动化方

向发展，使得大型建筑物的精密测量(如:沉降、变形、基坑回弹等)更加准确、方便、快捷。

2). 工程建设现状测绘

工程建设的现状测绘，一般分为工程规划、勘察设计阶段以及工程竣工后的测绘。各阶段测绘通常都是应用数字测图技术测绘，并根据要求，生成数字高程模型。大面积区域也可利用遥感影像数据制作数字正射影像图。

测绘作业方法主要分为：① 全站仪的数字测图系统，使用具有存储功能的全站仪进行数据采集，再将数据传输至成图系统进行处理，生成数字图。② 全站仪与便携式计算机组合，在数据采集的同时，实时生成数字图。③ 利用GPS定位系统动态差分技术采集数据，并经计算机处理后生成数字图。

2．多传感器技术的集成应用

由全站仪、卫星定位系统、数码相机等多种传感器组成的内外业一体化数据采集与制图系统在高速公路及公用设施等测绘中应用潜力较大。

3．数字摄影测量遥感图像处理系统

对于大型水利枢纽、港口、机场、公路、铁路高压输送电线路选线等，可利用航摄影像。随着高分辩率卫星遥感技术的发展，数字摄影测量遥感图像处理系统在城市城镇空间基础数据的更新和信息数据的获取中，极具发展前景。

4．机载激光扫描测绘系统

该系统由装在飞行器（直升飞机或飞艇）上的一台激光扫描仪、一台惯性测量装置、一台GPS接收机和安置在地面参考点上的另一台GPS接收机组成。利用激光扫描测绘系统可以方便地获取城镇、工程场域的地面模型、或数字表面模型。

5．地下管网管理信息系统

地下管线探测是工程测量最重要内容之一。地下管线探测主要包括三部分：a. 地下管线探测；b. 地下管线测绘；c. 地下管网数据库及管理系统的建立。地下基础及空间的观测则是对地下空间包括人防及地下管线进行测量，也是是工程测量的重要内容之一。应用GIS技术建立地下管网管理信息系统，是城镇及大型厂矿建立空间信息管理系统的重要部分。 

6．工程测量向多领域渗透

随着计算机技术的发展，借助于强大的软件支持，工程测量已不仅局限于测量静止信息，而是向三维立体沙盘制作、建构筑物的三维动画制作等方向发展。

随着城市及厂矿地下管线改造和管理的需要，地下管线探测服务领域进一步扩展为地下管线（金属）泄漏探测，下水道堵塞或塌陷点处和煤气管接驳处探测，电缆绝缘引用管线护套故障探测。 

7．工程测绘数据库及工程信息管理系统

工程测绘获取信息后，通常使用GIS管理信息系统和管理办公自动化技术管理和分析这些信息，建立工程测绘数据库及工程信息管理系统。