工程测量

测绘学是研究测定地球表面点的几何位置、地球形状及地球重力场，据此编制各种比例尺地形图与专题图的科学与技术，由测量与制图两大部分组成。

普通测量学指在小范围内、可忽略地球曲率与重力场影响的测量工作。工程测量学为工程建设规划、设计、施工与运营管理提供测量数据与方法，并含建（构）筑物变形监测。土木工程测量属普通测量与工程测量范畴。

土木工程测量含两个互逆过程：测定——把地面点空间位置数字化（如测图）；测设——把设计的点位特征（坐标、高程、方位角等）标定到实地，作为施工依据，是各专业测量工作的核心。

测量学源于水利与农业。古埃及尼罗河定期泛滥需重新划定地界；中国《史记·夏本纪》记载约公元前2100年大禹治水使用绳、规、矩等简易量具。

对地球形状认识：公元前6世纪毕达哥拉斯提出地圆说；亚里士多德进一步论证；埃拉托斯特尼观测两地太阳测子午线弧长，是弧度测量雏形。公元724年唐代一行与南宫说在河南实测约$300\,\mathrm{km}$子午线弧，是中国最早有记载的弧度测量。

17世纪末牛顿与惠更斯从力学提出地球为扁球体（地扁说）；1735–1741年法国学者在秘鲁与拉普兰弧度测量证实地扁说。工程测量应用贯穿工前勘测（测图）、工中控制（放样）、工后监测（变形观测）。

确定地面点位须在参考面上建立坐标系，并量测三个基本量：距离、角度与高程。

水准面是处处与重力方向正交的连续封闭曲面（重力等位面）。与平均海水面吻合并向大陆岛屿延伸的水准面称为大地水准面；其所围形体为大地体。因地球内部质量分布不均，大地水准面不规则，不宜直接作计算基准。

测量常用旋转椭球（地球椭球）近似大地体，由长半轴$a$与短半轴$b$（或扁率）描述。参考面应尽量接近地球真实形状，且为可用简单几何表达的规则数学面。

绝对高程（海拔）是地面点沿铅垂线到大地水准面的距离；相对高程是到假定水准面的距离。两点高程之差为高差$h_{AB}=H_B-H_A$。