任务一 测量学的研究对象及水利工程测量的任务
一、测量学的概念及研究对象
测量学是研究整个地球的形状和大小以及确定地面点位关系的一门学科。其研究的对象主要是地球和地球表面上的各种物体，包括它们的几何形状及空间位置关系。测量学将地表物体分为地物和地貌。地物是指地球表面上各种自然物体和人工建筑物；地貌是指地势高低起伏的形态。地物和地貌总称为地形。
二、测量学的学科分支
测量学是一门综合学科，测量学按照研究范围、研究对象及其采用的技术手段不同，可分为以下几个学科分支。
1.大地测量学
研究在地球表面广大区域内建立大地控制网，测定地球形状、大小和地球重力场的理论、技术和方法的学科称为大地测量学。其主要任务是为其他测量工作提供起算数据；为空间技术和军事用途提供控制基础；为地球科学研究问题提供资料。
2.地形测量学
研究测绘地形图的理论、技术与方法的学科称为地形测量学。地形测量学的任务就是将地球表面的地物和地貌测绘成按一定比例尺和图式符号表示的地形图。
3.摄影测量学
研究如何利用摄影相片来测定物体的形状、大小、位置和获取其他信息的学科称为摄影测量学。摄影测量属于遥感的一种，在测量学范围内，其主要研究对象仍然是地球表面，其主要任务仍然是测绘地形图。根据摄影方式的不同，摄影测量又分为航空摄影测量、地面摄影测量、航天摄影测量和水下摄影测量等。
4.工程测量学
研究工程建设在规划、勘测设计、施工和运营管理各阶段进行各种测量工作的理论、技术与方法的学科称为工程测量学。工程测量的任务是提供工程规划设计所必需的地形图、断面图和其他观测数据，进行施工放样和竣工测量，按照管理规范进行长期的安全监测工作。按工程建设的对象不同，工程测量又分为水利、建筑、公路、铁路、矿山、隧道、桥梁、城市和国防等工程测量。
5.制图学
制图学主要是利用测量所获得的成果资料，研究如何投影编绘和制印各种地图的测量工作，属于制图学的范畴。
测量学各分支学科之间相互渗透、相互补充、相辅相成。本课程讲述的主要内容就属于地形测量学和工程测量学的范畴。
三、水利工程测量的任务
测量学的任务包括测设和测定两方面。测定是将地球表面上的地物和地貌缩绘成各种比例尺的地形图；测设是将图纸上设计好的建筑物的位置在实地上标定出来，作为施工的依据。
水利工程建设也离不开测量工作，即水利工程测量。它属于工程测量学的范畴，是测量学的一个组成部分，它的主要任务如下。
1.地形图测绘
为水利工程规划设计提供所需的地形资料，规划时需提供中、小比例尺地形图及有关信息以及建筑物的具体设计时需提供大比例尺地形图。
2.施工放样
在工程施工阶段，要将图上设计好的建筑物按其位置、大小测设于地面，以便据此施工，称为施工放样。
3.变形监测
在施工过程中及工程建成后的运行管理中，都需要对建筑物的稳定性及变化情况进行监测——变形观测，确保工程安全。
总之，各种工程建设以及工程建设的各个阶段都是离不开测量工作的。例如在河道上修建水电站，首先应测绘坝址以上该流域的地形图，作为水文计算、地质勘探、经济调查等规划设计的依据；初步设计后，又要为大坝、涵闸、厂房等水工建筑物的设计测绘较详细的大比例尺地形图；在施工过程中，又要通过施工放样指导开挖、砌筑和设备安装；工程竣工时，为检查工程质量是否符合设计要求，还要进行竣工测量；在工程的使用管理过程中，为了监视运行情况，确保工程安全，应定期对大坝进行变形观测。由此可见，测量工作伴随着工程建设的全过程，贯穿于整个工程建设的始终。作为一名工程技术人员，必须掌握必要的测量知识和技能，才能担负起工程勘测、规划设计、施工及管理等各项任务。
四、测绘科学的发展概况
测绘科学在我国具有悠久的历史。远在4000多年前，夏禹治水时，就发明和应用了“准、绳、规、矩”等测量工具和方法。春秋战国时期发明的指南针，至今还在广泛使用。东汉张衡创造的“天球仪”对天象作了形象和正确的表述，在天文测量史上留下了光辉的一页。724年唐代南宫说在现今河南丈量了300km的子午线弧长，是世界上第一次子午线弧长测量。宋代的沈括曾使用罗盘、水平尺进行了地形测量。元代的郭守敬拟定了全国纬度测量计划并测定了27个点的纬度。清代康熙年间进行了全国测绘工作，出现了我国第一部实测的省级图集和国家图集。
17世纪初，望远镜的发明和应用，对测量技术的发展起了很大作用。1683年法国进行了弧度测量，证明了地球是两极略扁的椭球体。1794年德国高斯创立的最小二乘法理论，对测量理论作出了宝贵了贡献，至今仍是处理测量成果的理论基础。20世纪初，飞机的发明和使用，使航空摄影测量技术得到了迅速发展，大大减轻了野外测图的劳动强度。
新中国成立后，我国的测绘事业进入到一个蓬勃发展的新阶段。60多年来取得了不少成就：建立和统一了全国的坐标系统和高程系统；建立了遍及全国的大地控制网、国家水准网、基本重力网和卫星多普勒网，完成了国家大地网和水准网的整体平差；完成了覆盖全国大陆具有统一坐标系的中、小比例尺地形图；完成了珠峰和南极长城站地理位置和高程的测量；配合国民经济建设进行了大量的测绘工作，例如：进行了南京长江大桥、葛州坝水电站、宝山钢铁厂、长江三峡水利枢纽、黄河小浪底水利枢纽等大型工程的精确放样和设备安装测量。我国测绘仪器的生产，实现了从无到有，不仅能生产各类系列的光学仪器，还成功研制出各种先进的光电仪器。我国培养的各类测绘技术人才已达数万名之多。
新的科学技术的发展，大大推动了测绘事业的发展。20世纪60年代初激光红外技术的兴起，开辟了电磁波测距的新天地，目前各类电磁波测距仪在测量工作中得到了广泛的应用。电子计算机的出现，使计算技术得到了根本性的变革，几十年来，电子计算机类型之多、更新之快、发展之迅速实属空前，用计算机实施测量计算，尤其对大规模控制网的严密平差既迅速又准确，减轻了繁重的内业计算工作。十几年来制成的电子经纬仪，与电磁波测距仪、电子计算器和记录装置相配合组成了全站型的电子速测仪，可以自动地记录和运算，迅速获得地面点的三维坐标，构成由外业测量到数据存储、计算机处理乃至打印与绘图的自动化流程，大大加快了工作速度。随着航天技术和遥感技术的迅速发展，测量技术已由常规的大地测量发展到人造卫星大地测量，由航空摄影发展到航天遥感，测量对象已由单一的地球和地球表面扩展到空间星体，由静态发展到动态。目前测量工作正向着多领域、多品种、高精度、自动化、数字化的方向发展，以GPS（全球定位系统）、GIS（地理信息系统）、RS（遥感技术）即“3S”技术为核心的测量高科技时代已经到来。