M.A.R.Cooper
(伦敦城市大学工程与数学学院)
回顾《测量评论》创刊75年的历史,科技、社会、政治对大地测量都产生了重大影响,本文回顾了大地测量的四个发展时期。
大地测量第一时期(石器时期,公元前45000-公元前5000年)
《The Songlines》这本书中描述了澳大利亚土著居民的传统生活方式。作者Bruce Chatwin在与澳大利亚人和非洲人一起旅游的过程中,通过口头证据、观察、想象了解他们的生活方式,古人通过了解地形知识,寻找食物和水;通过互相惨杀手段划分免费的土地。当时诗歌表达了神话、精神、动物和人类等传说,同时还包含了重要的土地信息,而现在,从大地测量角度看,诗歌包涵了物质占有权等信息。
大地测量第二时期(机械时期,公元前5000-公元后1500年)
随着划分和测量土地边界活动的开始,人类可以拥有、交易、征收土地,大地测量者可以根据测绘、地理、天文知识建造规则建筑物。土地法、地理知识、简单测量仪器标志着第二时期土地测量活动的开始。
随着集权中心化和城市的发展,测量活动成为权力的重要组成部分。罗马大地测量手册中记载到,罗马测量员制作地形图、布设道路、划分土地边界、增长税收,土地测量规范,地理知识、天文知识、土地法对中国及罗马十分重要。当时罗马大地测量员被认为是测量专家,工程师,建筑师,他们懂得土地法,能够解决土地纠纷,以技术知识及测量的高精度而出名,受到罗马社会的尊敬。
公元后1000年,伊斯兰测量仪器用于天文测量和土地测量,伊斯兰测量员利用他们的数学地理知识和计算技能,进行三角测量计算,该测量活动与工程、征税密切相关,第二时期末期,欧洲采用了伊斯兰大地测量技术和计算程序,同时使用了阿拉伯数。
随着冶金术的发展,产生了精确耐用型测量仪器,如巴比伦测量员看到英国测量员利用链条进行估测,说明他已经意识到了将要发生的情况。
大地测量第三时期(光学-机械时期,1500-1950年)
从否认托勒密地球说,承认哥白尼太阳中心说开始,就进入了大地测量现代时期,1576年数学家、天文学家、大地测量学家Thomas Digges 最早图解说明了哥白尼太阳中心说,否认了宇宙是有限的并被恒星包围的观点。
天文望远镜尤其是伽利略的发明促进了测量仪器的发展,在大地测量方面,测地学早期测量地球的尺寸、形状、重力场,而重力场反之测量超过国际边界的弧线。在军事方面,随着消防队员军火力度和范围的增加,没有必要观察敌军力量,只要找到他们的位置即可;在民族商业和海运方面,精导航仪器的设计,促进了该行业的发展,使水道测量家绘制生成了国内外的航海图。
在城市生活中,大地测量员生产地形图,从事地籍测量,布设道路、铁路、灌溉渠道等,这些活动中数学家和技术工程师发挥了重要作用。测量员的参与活动随着土地边界、所有权的不同而不同,一些国家如英国的参与活动较少,而澳大利亚、瑞士的参与活动是整体性的。
大量光学-机械测量仪器(经纬仪、水平仪、速测仪、六分仪、摄像机、立体测图仪等)的增加意味着欧洲将从主要农业国转变为工业国。
大地测量第四时期(电子时期,1950-2010年)
过去几十年,Wild Heerbrugg 和Kern按照Wild的设计方案,制造了精确稳定型经纬仪, 该仪器尤其是Wild T2标志着光学-机械大地测量年代的结束。
第三时期末的技术变化对测量产生了重要影响,虽然100年前已经出现了电子型光学-机械测量仪器,但20世纪50年代电子产品尤其是晶体管、集成电路的出现,使大地测量技术发生了很大变化。
现在可以通过人造地球卫星获取高分辨率影像,自动化分析、处理测量数据,通过便携式电子接收器和发射器对地物进行三维制图。20世纪前十年,大地测量一直是支柱性经济,政府成了雇主、生产者、消费者,而官僚主义者组织生产、决定销售价格。
回顾大地测量的四个发展时期,可知自动化测量技术代替了传统的手工测量、记录、计算、描绘技术,可以自动化处理数据、生成最终产品和三维地形模型,同时还能提供其它地理空间信息。这些变化以测绘为基础,通过进一步精确并完善信息,规划环境发展情况,从而更好地满足科学和社会的发展需求。
顾海燕编译自Survey Review 2006,38(300) |