五千年(敝帚自珍)

主题:【原创】中国的测量界真是挺牛的,不服不行。 -- 温雅颂

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家园 【原创】二,测量原理

早期的测量技术是很原始的。最典型的早期测量工具就是平板仪。所谓的平板仪就是三脚架支起一块平板,再加三个微调螺丝把平板调至水平状态。板上铺一张白纸,测量的结果就直接绘在白纸上。具体测量的工具就是瞄准器、标尺、还有皮尺。测的时候一个人扛着标尺,拉着皮尺跑到要测的目标处,把标尺垂直竖好(标尺上有一个水准气泡),平板这里的人就用瞄准器去瞄准标尺的方向。所谓的瞄准器其实就是一把尺子。尺子的两端各有一个可以竖起来的瞄准设备,靠近眼睛的一端是一个小孔,另一端是一个垂直的长孔,孔中间有一根很细的竖丝。测量的时候人眼通过小孔,将另一端长孔中的竖丝与远处的标尺重合,瞄准后沿着瞄准器的尺子划一条线,线的方向就是从测站到标尺的方向,线的长度则根据皮尺量出的长度按比例缩小。这样一条测线就算完成了。

一个区域的测量就是这样一条测线一条测线测出来的。

大家看到这里可能会感到失望:原来测绘就是这么简单呀!

不过,接下来可能又会有新的疑问:这么简陋的设备怎么可能完成大范围的测量呢?精度如何保证?

这就引入了下一个话题,测量误差的控制:

由于早期测绘设备简陋,观测误差很大,人们不得不在控制误差方面动脑筋,所以测绘专业里很重要的内容之一就是它的平差理论和方法。

平差的方法并不复杂,其基本思路就是把测量路线形成一个“回路”。比如前面讲过的平板仪测量,在每个测站测完所有目标后,要把下一个测站的位置也测下来。而每个测站都要和前后的测站对若干目标做重复观测。等转了一圈下来又回到最初的测站时,一路上每个测站位置的误差就积累下来了。这时如果发现测站位置误差积累太大,那这条“回路”就只好重测。如果误差在允许范围内,那这个累积的误差就可以平均到每个测站。测站位置经过修正后,从这个测站所测的所有目标也需要根据测站的修正值进行修正。最后再对不同测站重复观测的目标进行平差以及其它目标的修正。这样经过几次平差之后,就得到了比较精确的测量结果。

由于测量学中的平差理论其实就是数学的应用,而中国人的数学水平不低(因为数学对国家工业发展水平没有太高的要求),所以中国测量界在测量平差的理论方面水平一直不低。另外,我认为,一个国家在某个学科方面的水平,很大程度上取决于其学术带头人的水平。中国测量界很是出了几个国际知名的“大牛”,国际上公认测量学术水平最高的国家大概首推德国,但中国测量界有两位当年留德的博士,一个三十年代的王之卓,一个八十年代的李德仁,其留学时的成绩至今无人超过。我当年在德国的时候,德国那些牛气哄哄的测量学教授一提起这两位,没有不挑大拇指的,尤其对王之卓前辈,佩服得真可以说是五体投地。

毛主席教导我们说:“不要吃老本,要立新功。”

在讲“新功”之前,我还需要介绍一下测量学的一个技术飞跃:摄影测量

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