大地测量学史

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大地测量学是一门测量和描绘地球的学科。人类很早就开始研究自己所居住的星球的形状和大小,整个大地测量学的发展史也就是人类对地球不断认识的一个过程。人类对地球形状的认识经历圆球→椭球→大地水准面→真实地球自然表面这几个阶段,对地球形状认识的进步反映出了大地测量学的发展。

地球圆球阶段[编辑]

测量亚历山大港 (A) 和塞尼 (S)之间的子午线长。

人类最早对地球的认识是“天圆地方”。公元前6世纪后半叶,古希腊学者毕达哥拉斯提出了地球为球形的概念。2个世纪以后亚里士多德通过进一步论证支持此说。约前240年,埃拉托色尼通过观测亚历山大港塞尼(今埃及阿斯旺)两地观测日影的方法估算出地球半径在39,690千米到46,620千米之间。这是人类首次应用弧度测量估算地球大小。公元8世纪,中国科学家一行太史监南宫说在今河南境内进行了一次弧度测量,测量结果是子午线上纬度差一度地面相距约132km,比现代值110.95km长约21km。这次测量是世界上第一次实地弧度测量。

公元10世纪左右,波斯学者比鲁尼通过三角函数计算得到地球半径约为6,339.9 km ,仅比现代值6,356.7 km小16.8 km 。欧洲学者直到16世纪才得到这样的结果。比鲁尼还通过复杂的计算求解地球的周长,其结果也与现代值非常接近。由于比鲁尼在大地测量学领域的卓越贡献,他有时被称为“大地测量学之父”。

地球椭球阶段[编辑]

公元17世纪末,英国牛顿荷兰惠更斯首次提出地球是两极略扁的椭球,称为地扁说。18世纪中叶法国科学院组织了两只探险队进行弧度测量,一支是由皮埃爾·莫佩爾蒂率领前往北欧拉普兰,令一支则由皮埃爾·布给(Pierre Bouguer)率领前往南美厄瓜多尔,测量得出地球扁率为1:210,证实了地扁说。在这一阶段,大地测量学得到了很大的发展,推出了不同的地球椭球参数。1743年,法国科学家克莱罗证明了重力值与地球扁率之间的关系,为利用地球重力研究地球形状奠定了基础。

大地水准面阶段[编辑]

19世纪初,随着测量精度的提高,法国的拉普拉斯和德国的高斯通过对各地弧度测量结果的研究,相继指出地球的非椭球性。

1873年德国数学家利斯廷首次提出了大地水准面的概念,是人类对地球形状的认识又产生了一次飞跃。这一阶段各国科学家通过重力测量资料推求椭球扁率,提出了许多新的椭球参数。

现代大地测量学[编辑]

电磁波测距全球卫星导航系统等为代表的新的测量技术的产生,大地测量学进入了以空间测量技术为代表的现代大地测量阶段。

参考文献[编辑]

  • 孔祥元 郭际明 刘宗泉. 大地测量学基础 (M) 1. 武汉: 武汉大学出版社. 2005. ISBN 978-7-307-04837-9. 
  • 李德仁等. 测绘学概论 (M) 2. 武汉: 武汉大学出版社. 2008. ISBN 978-7-307-06139-2.