质量单位的历史,测绘科学的历史发展

质量单位的历史,测绘科学的历史发展

测绘学的任务是测定地球形状、重力场和地面点的几何位置，以及测制各种地图，为地球和空间科学提供有关地球内部结构、地球动态及其外部重力场等方面的信息，并为国家经济建设和国防建设提供有关地球表面自然形态和人工设施的几何分布以及某些社会信息和自然信息的地理分布等方面的资料。地球形状、重力场和地面点几何位置的测定是大地测量学的任务，它也是测绘学的基础。大地测量学首先是为了测定地球形状发展起来的，是一门古老的学科。地球是一个圆球的概念古已有之。埃及人在公元前3世纪就对这个球体的大小做过测量,但是他们的测量精度还没达到可信的程度。中国唐朝的一行和南宫说在公元 724年测量过许多地方的夏至日影长度和北极高度。他们的结果折合成现在的单位是一度子午线的长度约为132.3公里，比现代的数值只大20%。到了17世纪末,牛顿从力学观点创立了地扁说，认为地球是两极略扁的椭球。这一学说为法国在1735～1744年期间的大地测量结果所证实。从地圆说到地扁说，是人类对地球形状的认识的一次飞跃，但却经历了两千年。1743年法国的A.C.克莱洛论证了地球的几何扁率与动力扁率之间的数学关系，奠定了物理大地测量学的基础。在此之前，大地测量只是采用几何方法，称为几何大地测量学。用几何方法和物理方法互为补充来解决大地测量的任务，极大地丰富了大地测量学的内容。从力学观点来看，地球形状定义为大地水准面，它是一个物理表面,处处与重力方向正交,因而是地球重力场的几何表象。地面点上的重力值与地球内部的质量分布有关，于是地球形状与地球内部结构发生了联系。大地水准面比椭球面更接近于地球真实形状，这是人类对地球形状认识的又一次飞跃。克莱洛在推导他的公式时，曾对地球内部的质量分布作过某种假定。英国的Sir G.G.斯托克斯于1849年进一步发展了物理大地测量学，提出了利用大地水准面的重力值确定大地水准面形状的理论，这个理论要求在大地水准面之外不存在质量，因此把地面实测重力值归算到大地水准面上的时候要考虑大地水准面以外的质量。但是这种归算不能完全严格地执行。为了克服这种困难，苏联的M.C.莫洛坚斯基于1945年提出了直接利用地面重力数据研究地球形状的理论。但是无论哪一种理论都要求进行全球重力测量。而至今完全用重力测量的方法，独立地解决地球形状问题，还是有困难的。从50年代末开始形成的卫星大地测量学，给大地测量带来了巨大变革。它突破了常规大地测量的局限性，建立了全球大地网和全球地心坐标系。由卫星轨道摄动观测、海洋卫星测高和地面大地测量数据，建立了地球重力场模型，由此得出了精确的地球扁率，而且在不断精化中。不但如此，测定地球形状和重力场的大地测量方法还用于测定太阳系其他天体的形状和重力场。地球科学和空间科学的研究都涉及重力场的数据。如推算空间飞行器的轨道,导弹发射等既需要地球重力场信息,又需要发射场和目标的地心坐标。现在地面重力测量的精度已达到了10微伽，电磁波测距技术能以千万分之一的精度测量两地面点间的距离。最新发展的甚长基线干涉测量技术可以建立三维惯性坐标系，测定极移和地球自转速度变化，以及以厘米级的精度测定相距几千公里的两点间在这一坐标中的坐标差。卫星大地测量和声呐技术促进了海洋测绘的发展。现在已由卫星雷达测高技术测定了海洋大地水准面，已有可能建立海底控制网，用于海面和水下定位和导航以及测绘海底地形。19世纪的测图方法是在实地上直接测绘地形，经过综合取舍，按一定的比例绘制成图。这种方法的作业效率很低，而且受到自然条件的限制。20世纪30年代，用航空摄影测量测绘地图的方法逐渐完备，形成了摄影......余下全文>>

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