测绘事业是经济建设、国防建设和社会发展的基础性事业。传统测绘学是以地球为研究对象，对其进行测量和描绘的学科。随着科学技术的发展，测绘范围已从地面、海面延伸到大气、太空和水下，近地星体成为现代测绘的研究对象。所谓测量，就是利用测量仪器测定地球及近地天体表面自然形态的地理要素和人工设施的形状、大小、空间位置及其属性等；所谓描绘，则是根据观测到的数据通过地图制图的方法将地球及近地天体表面的自然形态和人工设施等绘制成地图。
测绘学是一门古老学科，有着悠久的历史。测绘技术起源于社会的生产需求，随着社会的进步而向前发展。在埃及肥沃的河谷与平原上发现的证据表明，早在公元前1400年，就已有地产边界的测定，开始了测量工作。公元前3世纪前，中国人已知道天然磁石的磁性，并已有某些形式的磁罗盘。公元前2世纪，中国司马迁在《史记·夏本纪》中叙述了禹受命治理洪水而进行测量工作的情况，所谓“左准绳，右规矩，载四时，以开九州、通九道、陂九泽、度九山”。这说明在上古时代，中国人为了治水就已经会用简单的测量工具了。
在人造地球卫星上天以前，测绘学主要以地球为研究对象，人类对地球形状认识的逐步深化，要求精确测定地球的形状和大小，从而促进了测绘学的发展。人类最早对地球的认识为天圆地方，直到公元前6世纪古希腊的毕达哥拉斯才提出地球为球形的概念。公元前3世纪，古希腊学者采用在两地观测日影的方法，首次推算出地球子午圈的周长和地球的半径，证实了地球为球形，并首次估算出地球的大小。公元8世纪，中国唐代南宫说在张遂（一行）的指导下，在今河南境内进行了世界上最早的实地弧度测量，用准绳丈量的距离和日影长度测得的纬度推算出纬度为1度的子午弧长。只是当时使用的测量工具简单，技术落后，所测结果精度不高。
中国唐代天文学家张遂（一行）雕像（来自互联网）
测绘方法和测绘仪器的发明与变革，促进了测绘技术的发展。17世纪前，测绘使用的工具简单，以绳尺、步弓、矩尺等量距为主。17世纪初望远镜的发明，促进了光学测量仪器的发展。1617年，荷兰的斯涅耳首创三角测量法，以代替在地面上直接测量弧长，从此不仅量距，而且开始了角度测量，提高了测量的效率。19世纪，随着三角测量的普遍展开，提供了推算地球大小的大量资料，各国先后确定了30多个地球椭球的参数。19世纪80年代，因火炮射程增大，需要建立炮兵控制网和测绘军用地形图，用于联测炮兵阵地和确定发射诸元，促进了军事测绘机构的建立和军用地形图的标准化生产。1948年光电测距仪和1956年微波测距仪的发明，提高了距离测量的精度，使导线测量方法得以广泛应用。
在航空摄影测量出现以前，各国主要采用平板仪测量方法，实地测绘地形图，效率低下。1858年，法国摄影师利用气球从空中巴黎鸟瞰像片。1859年，法国陆军上校斯洛达提出利用像片测绘地形图，开启了摄影测量时代。1903年，莱特兄弟发明了飞机，使航空摄影测量成为可能。第一次世界大战期间，交战各方利用飞机进行空中摄影侦察，修测地形图，产生了用航空摄影测量测绘地形图的新方法。第二次世界大战中，航空摄影测量在理论、技术和测图仪器等方面得到快速发展，开始取代传统的平板仪测量方法。
1951年解放军测绘学校大地测量系学员布测北京至石家庄一等三角锁时建造钢标（来自测绘史料）
中国清末，测绘工作重点转到军用地形图测绘上。民国时期，北洋政府和南京政府先后制订测绘全国军用地形图计划，只是未能全面落实，到新中国成立时地形图测绘范围不到陆地国土的三分之一。1931年，中国民国政府陆地测量总局成立航空摄影测量队，开始采用航空摄影测量方法测绘军用地形图。1948年11月，人民解放军华北军区司令部制图科利用航空像片，绘制了北平西郊航摄照片图，保障了平津战役作战的需要。新中国成立后，自1951年展开大规模的全国基础测绘，即采用以三角测量、天文测量、基线测量、水准测量等传统大地测量方法布测全国大地控制网，采用航空摄影测量方法测绘全国基本比例尺地形图，这一浩大工程至1975年历时25年完成。
苏联发射的第一颗人造地球卫星—“斯普特尼1号”（来自互联网）
由于航空摄影测量比平板仪测图有明显的优越性，使得航空摄影测量成为20世纪以来测绘大面积地形图最有效的方法，从而得到快速发展。然而，由于受空域限制，航空摄影测量只能解决本国测绘问题，不能解决境外乃至全球测绘问题。1957年10月，苏联第一颗“斯普特尼1号”人造地球卫星成功发射。时隔3个月，1958年1月，美国“探索者”1号卫星成功进入太空。人造地球卫星的成功发射，开创了人类航天历史的新纪元，把传统测绘带入到航天测绘新时代。航天测绘大体可分为卫星定位和航天遥感测绘两大领域，这是航天技术在测绘领域的应用与发展。
1970年4月中国东方红一号卫星发射前夕测量人员进行定向观测
20世纪40年代后期以来，美苏两个超级大国，为了争霸全球，竞相发展航天测绘。第二次世界大战后，形成了以美国、北大西洋公约组织为主的资本主义阵营与以苏联、华沙条约组织为主的社会主义阵营的冷战状态。发展核武器、远程武器等战略性武器，成为冷战双方对峙的杀手锏。为了监视和摧毁对方的战略性武器，美苏竞相发展航天测绘技术。自20世纪中期起，航天测绘技术在世界上迅速兴盛起来。
东方红一号卫星备份星（作者摄于中国航天博物馆）
20世纪50年代末，为了获取苏联的军事情报，美国空军与中央情报局联合制定了一项绝密计划，其核心是发射名为科罗纳（Corona）的太空成像侦察卫星，监视苏联的一举一动。1959年1月21日，也就是在科罗纳计划启动一年后，美国进行了首次试验，只是由于点火过早导致推力不足而失败。1960年8月18日，美国成功发射的科罗纳卫星返回了第一卷胶片，获得的第一幅影像是位于苏联东海岸的施密特空军基地。在这卷胶片里，含有覆盖苏联约560万平方公里范围的影像，美国情报人员如获珍宝，欢呼雀跃。利用科罗纳卫星获得的影像，美国历时10余年测绘了苏联全境情报图，后来又将测绘范围扩展到中国及欧亚大陆地区。科罗纳的前38次发射，是以发现者名义进行的。美国在实施科罗纳计划的前12年中，其影像空间分辨率从8米提高至2米，也经历了37次卫星发射的失败，付出了极大的代价。
1977年军事测绘部门研制的G171型人卫激光测距仪（来自测绘史料）
苏联第一颗人造地球卫星上天后，美国霍普斯金大学应用物理实验室科学家在监测苏联卫星过程中，发现卫星运动引起多普勒频移效应，断言利用这一原理可实现导航。卫星多普勒频移效应，是指卫星发射信息源相对于接收机运动时，接收的无线电信号频率发生变化。当发射源向接收机运动时，接收的信号频率高于发射源的频率；反之，接收的信号频率低于发射源的频率。根据多普勒频移效应原理，美国开始建造子午仪卫星导航系统（NNSS），1960年发射第一颗子午仪卫星，1963年系统建成交付美国海军使用。这是世界上第一个卫星导航系统。该系统通过播发无线电导航信号，为美国各类潜艇和海面舰船等提供非连续的二维导航定位服务，还可用于海上石油勘探和海洋调查定位、陆地用户定位和大地测量等。子午仪卫星导航系统是美国海军组织建设的，初衷主要是为海军舰船提供导航保障，故又称为海军卫星导航系统。1967年7月，美国政府宣布NNSS向民间开放。由此，使各国应用卫星多普勒定位进行大地测量成为可能，这预示着卫星大地测量时代的到来。
1987年9月中国首颗摄影定位卫星发射升空（来自测绘史料）
在航天测绘技术发展上，苏联不甘落后。1962年4月26日，苏联成功发射了首颗摄影侦察卫星—天顶1号。据文献报道，到1970年8月，苏联发射这种型号的卫星约74颗。苏联天顶系列摄影测量卫星是一个大家族，功能更加强大的新型号在20世纪70～80年代相继问世。与此同时，苏联也展开了卫星导航系统的研制建设。早在苏联第一颗人造地球卫星发射之前，苏联列宁格勒马让斯基空军工程科学院在谢布萨维奇教授的领导下，进行了用无线电天文学方法实现飞机领航的可行性研究，随后低轨道卫星无线电导航系统的研究取得了实质性进展。1963年，苏联开始建造类似美国子午仪卫星导航系统的圣卡达卫星导航系统，1967年11月发射了第一颗导航卫星，1979年建成由4颗卫星组成的卫星导航系统并交付使用。这个系统建成后，仅供苏联军方使用，未向民用领域开放。
1990年10月中国第三颗摄影定位卫星返回舱回收成功（来自测绘史料）
美苏航天测绘技术取得的重大突破，使中国测绘科学工作者敏感地认识到，航天测绘已成为维护国家安全的重要手段。1970年4月，中国第一颗人造地球卫星—东方红1号成功发射，开创了中国航天史上的新纪元，中国测绘科研工作者不失时机地发展航天测绘技术。东方红1号卫星发射的当年，军事测绘部门就成立专门研究小组，开始卫星摄影定位的研究与探索。1975年进行了首次卫星多普勒定位测量试验，1980年布测了全国卫星多普勒网，1985年启动卫星导航系统建设预研论证，1987年中国首颗摄影定位卫星成功发射并回收，标志着中国测绘进入到航天测绘新时代；1988年进行的首次GPS定位测量，1992年建成的全国GPS一级网，标志着中国大地测量真正进入到空间大地测量时代。
大地测量学家、中国工程院院士魏子卿（来自互联网）
在早期参加卫星摄影定位研究的测绘科研工作者中，涌现了两个突出人物。一个是大地测量学家魏子卿，他自1972年开始参加卫星摄影定位研究，1974年在国内率先开展卫星多普勒定位研究，1975年进行了中国第一次卫星多普勒定位测量，接着参加全国卫星多普勒网布设，又主持完成全国卫星多普勒网平差计算，80年代初转向GPS定位研究，1988年进行了中国首次GPS定位测量，接着主持全国GPS大地网布设方案设计，90年代初又主持完成全国GPS一级网平差计算，成为中国空间大地测量学开拓者与奠基人，1995年当选中国工程院院士。
卫星摄影测量与遥感学家、中国工程院院士王任享（来自互联网）
一个是卫星摄影测量与遥感学家王任享，他自1974年参加卫星摄影定位研究，在我国返回型、传输型两个型号的摄影测量卫星工程中，创造了无地面控制点摄影测量新方法，解决了境外卫星摄影定位技术难题，保证了航天测绘国家工程的圆满成功，成为中国航天测绘的主要开拓者与奠基人，1997年当选中国工程院院士。
注：本文撰写中参考引用了《测绘学概论》（武汉大学出版社）、《测绘学名词》（第四版）（科学出版社）、《中国测绘史》（测绘出版社）、《中国军事百科全书·军事环境》（中国大百科全书出版社）、《魏子卿院士文集》（测绘出版社）、《王任享院士文集》（测绘出版社）等文献。版权归作者老村长所有，2023年2月3日于北京。
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