1.1 概述

·1.1.1 测量学的发展·

测量学研究的内容包括确定地球和其他实体的形状、大小和重力场，并在此基础上建立一个统一的坐标系统，利用各种测量仪器、传感器及其组合系统，获取地球及其他实体在一定坐标系中有关空间定位和分布的信息，制成各种地形图和专题图以及建立地理、土地等各种空间信息系统，为研究地球自然和人文现象，解决人口、资源、环境和灾害等社会可持续发展中的重大问题以及为国民经济和国防建设提供技术支撑和数据保障。

测量学的任务主要包括测定和测设两个方面。测定是测量地球表面的自然地貌及人工构造物的平面位置及高程，并按一定比例尺绘制成图，供国防工程及国民经济建设的规划、设计、管理和科学研究使用；测设是将设计图上的工程构造物的平面位置和高程在实地标定出来，作为施工的依据，测设也称为施工放样。

随着近代科学技术的迅速发展和社会生产的广泛需要，测量学已发展为几门彼此紧密联系而又自成体系的分支学科，它包括：

①普通测量学：研究地球表面较小区域内测绘工作的基本理论、技能、方法及普通测量仪器的使用技术和比例尺地形图测绘与应用的学科，是测量学的基础部分。

②大地测量学：研究在较大区域内建立高精度大地控制网，测定地球形状、大小和地球重力场的理论、技术及方法的学科。由于人造地球卫星的发射和空间技术的发展，大地测量学又分为常规大地测量学和卫星大地测量学以及空间大地测量学。大地测量工作为其他测量工作提供高精度的起算数据，也为空间科学技术和国防建设提供精确的点位坐标、距离、方位及地球重力场资料，并为与地球有关的科学研究提供重要的资料。

③摄影测量学：研究利用摄影手段来获得被测物体的图像信息，从几何和物理方面进行分析处理，对所摄对象的本质提供各种资料的一门学科。由于摄影取得的信息能真实和详尽地记录摄影瞬间客观景物的形态，具有良好的测量精度和判读性能，因此摄影测量除用于常规测绘摄影区域的地形图外，还广泛应用于建筑、考古、生物、医学、工业等领域，如桥梁变形观测、汽车碰撞试验、爆炸过程监视和动态目标测量等方面。

④工程测量学：研究工程建设在勘测设计、施工过程和管理阶段所进行的各种测量工作的学科。主要内容有：工程控制网的建立、地形测绘、施工放样、设备安装测量、竣工测量、变形观测和维修养护测量等。工程测量学是一门应用科学，它是在数学、物理学等有关学科的基础上应用各种测量技术解决工程建设中实际测量问题的学科。随着激光技术、光电技术、工程摄影测量技术、快速高精度空间定位技术在工程测量中的应用，工程测量学的服务面越来越广，特别是在现代大型工程建设中的应用大大促进了工程测量学的发展。

我国测量技术的应用有着悠久的历史，在几千年的文明历史中有着许多关于测量的记载，如战国时期就发明的世界上最早的指南针；东汉张衡发明的浑天仪；西晋斐秀提出的《制图六体》；到18世纪初清康熙年间，进行了大规模的大地测量，于1718年完成了世界上最早的地形图之一——《皇舆全图》。新中国成立后，测绘事业得到了迅速发展，成立了国家和地方测绘管理机构，建立了全国天文大地控制网，统一了全国大地坐标和高程系统，测绘了国家基本地形图，在测绘人才培养、测绘科研等方面都取得了巨大的成就。尤其是现代科学技术的发展，测量内容由常规的大地测量发展到人造卫星大地测量，由空中摄影测量发展到遥感技术的应用；被测对象由地球表面扩展到空间，由静态发展到动态；测量仪器已广泛趋向电子化和自动化。

·1.1.2 本课程的任务和要求·

测量在公路工程建设中占有非常重要的地位，从公路与桥梁的勘测设计，到施工放样、竣工验收无不用到测绘技术。例如公路在建设之前，为了确定一条经济合理的路线，必须进行路线勘测，绘制带状地形图和纵、横断面图，并在图上进行路线设计，然后将设计路线的位置标定在地面上，以便进行施工。当路线跨越河流时，必须建造桥梁，在建桥之前，测绘桥址河流两岸的地形图，测量河床断面、水位、流速、流量和桥梁轴线的长度，以便设计桥台和桥墩的位置，最后将设计位置测设到实地。当路线跨越高山时，为了降低路线的坡度，减少路线的长度，多采用隧道穿越高山。在隧道修建之前，应测绘隧址大比例尺地形图，测定隧道轴线、洞口、竖井等位置，为隧道设计提供必要的数据。在隧道施工过程中还需要不断地进行贯通测量，以保证隧道构造物的平面和高程正确贯通。

道路、桥梁、隧道工程竣工后，要编制竣工图，供验收、维修、加固之用。在营运阶段要定期进行变形观测，确保道路、桥梁、隧道构造物的安全使用。可以说，道路、桥梁、隧道的勘测、设计、施工、竣工及保养维修等阶段都离不开测量。

本教材主要内容包括普通测量学的基础知识和部分工程测量学知识，将重点讲述测量学的基本理论、方法、常规仪器的构造与使用和基本技能，适当介绍测量新技术和新仪器。

根据路桥工程的特点，结合我国交通事业的发展，非测量专业的学生在学习完本课程以后，要求达到：

①掌握普通测量学及公路工程测量学的基本理论知识和基本方法。

②随着科技的发展，测量仪器不断地更新换代，要求不仅能正确使用现代各种测量仪器和工具，而且要掌握各类仪器测量的原理，以便在将来的工程中能及时地应用每一种新型的仪器和工具，适应测量方面新技术、新理论的发展要求。

③能采用不同的仪器、利用多种方法正确地进行小区域大比例尺的地形测绘。

④在公路勘测、设计和施工中，具有正确应用地形图和有关测量资料的能力，如根据图纸进行地形分析、施工前的放样分析和工程计量等。

⑤掌握路桥方面的工程专题，即掌握公路中线测量、基平测量、中平测量、纵横断面图测量及绘制，掌握施工放样的基本方法，能完成路基边桩、边坡、竖曲线以及涵洞的放样，能测定桥梁中线、能进行桥梁墩台的中心定位，了解隧道的有关测量。