大地測量學史

大地測量學是一門測量和描繪地球的學科。人類很早就開始研究自己所居住的星球的形狀和大小，整個大地測量學的發展史也就是人類對地球不斷認識的一個過程。人類對地球形狀的認識經歷圓球→橢球→大地水準面→真實地球自然表面這幾個階段，對地球形狀認識的進步反映出了大地測量學的發展。

地球圓球階段

測量亞歷山大港 (A) 和塞尼 (S)之間的子午線長。

人類最早對地球的認識是「天圓地方」。公元前6世紀後半葉，古希臘學者畢達哥拉斯提出了地球為球形的概念。2個世紀以後亞里斯多德通過進一步論證支持此說。約前240年，埃拉托色尼通過觀測亞歷山大港和塞尼（今埃及的亞斯文）兩地觀測日影的方法估算出地球圓周在39,690千米到46,620千米之間。這是人類首次應用弧度測量估算地球大小。公元8世紀，中國科學家一行派太史監南宮說在今河南境內進行了一次弧度測量，測量結果是子午線上緯度差一度地面相距約132km，比現代值110.95km長約21km。這次測量是世界上第一次實地弧度測量。

公元10世紀左右，波斯學者比魯尼通過三角函數計算得到地球半徑約為6,339.9 km ，僅比現代值6,356.7 km小16.8 km 。歐洲學者直到16世紀才得到這樣的結果。比魯尼還通過複雜的計算求解地球的周長，其結果也與現代值非常接近。由於比魯尼在大地測量學領域的卓越貢獻，他有時被稱為「大地測量學之父」。

地球橢球階段

主條目：參考橢球體

卡西尼的橢球； 惠更斯的理論橢球

公元17世紀末，英國的牛頓和荷蘭的惠更斯首次提出地球是兩極略扁的橢球，稱為"地扁說"。1659年，克里斯蒂安·惠更斯（Christiaan Huygens）首次在他的著作《離心力》中得出了向心力的標準公式。 該公式在古典力學中起著核心作用，並被稱為牛頓運動定律第二定律。 牛頓的萬有引力定律結合地球的自轉，預測地球是扁球形（寬度大於高度），扁率為1:230。

法國科學院派遣了兩次探險。皮埃爾·莫佩爾蒂(Pierre Louis Maupertuis)領導下的第一次遠征（1736–37年）被送到了北歐的托爾訥河谷（位於地球的北極附近）。 皮埃爾·布給(Pierre Bouguer)領導下的第二次任務（1735–44年）被派往赤道附近的在現代的被稱為厄瓜多的地點。 他們的測量結果顯示出一個扁圓的地球，扁率為1:210。 對地球真實形狀的這種近似成為新的參考橢球體。

在這一階段，大地測量學得到了很大的發展，推出了不同的地球橢球參數。1743年，法國科學家克萊羅證明了重力值與地球扁率之間的關係，為利用地球重力研究地球形狀奠定了基礎。

大地水準面階段

主條目：大地水準面

19世紀初，隨著測量精度的提高，法國的拉普拉斯和德國的高斯通過對各地弧度測量結果的研究，相繼指出地球的非橢球性。

1873年德國數學家利斯廷首次提出了大地水準面的概念，是人類對地球形狀的認識又產生了一次飛躍。這一階段各國科學家通過重力測量資料推求橢球扁率，提出了許多新的橢球參數。

現代大地測量學

主條目：空間大地測量學和全球衛星導航系統

以電磁波測距、全球衛星導航系統等為代表的新的測量技術的產生，大地測量學進入了以空間大地測量學為代表的現代大地測量階段。

參考文獻

• 孔祥元 郭際明 劉宗泉. 大地测量学基础 (M) 1. 武漢: 武漢大學出版社. 2005. ISBN 978-7-307-04837-9. 
• 李德仁等. 测绘学概论 (M) 2. 武漢: 武漢大學出版社. 2008. ISBN 978-7-307-06139-2.