0816測繪科學與技術一級學科簡介

一級學科（中文）名稱： 測繪科學與技術

（英文）名稱： Surveying and Mapping

一、學科概況

測繪科學與技術學科有著悠久歷史。古代測繪技術起源于水利和農(nóng)業(yè)，17世紀以前，人們使用簡單的工具進行測量，以量測距離為主。17世紀初開始了角度測量，18世紀末到19世紀出現(xiàn)了最小二乘法和攝影測量方法。20世紀初，由于航空技術發(fā)展，將自動連續(xù)航空攝影機獲取的航攝像片在立體測圖儀上加工成地形圖，促進了航空攝影測量的發(fā)展。20世紀50年代起，測繪技術朝著電子化和自動化發(fā)展。1948年起各種電磁波測距儀出現(xiàn)，克服了量距困難，使導線測量得到重視和應用。與此同時，電子計算機問世，加快了測量數(shù)據(jù)的處理速度，現(xiàn)了解析測圖儀，促進了解析測圖技術的發(fā)展。1957年第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功后，開辟了衛(wèi)星大地測量和航天攝影測量新領域。隨后發(fā)展起來的甚長基線干涉測量技術、慣性測量技術，使測繪學增添了新的測量手段。從上世紀80年代到本世紀初，測繪科學與技術學科已實現(xiàn)了由傳統(tǒng)測繪向數(shù)字化測繪的轉(zhuǎn)變和跨越，現(xiàn)在正在沿著信息化測繪道路邁進。

當今世界各國都把加速信息化進程視為新型發(fā)展戰(zhàn)略，因而測繪信息服務的方式和內(nèi)容在國家信息化建設的大環(huán)境下發(fā)生了深刻變化，促進了測繪信息化的發(fā)展，推動了測繪事業(yè)相關技術的優(yōu)化升級，催生了信息化測繪的新概念。信息化測繪的基本含義是在數(shù)字化測繪的基礎上，通過完全網(wǎng)絡化的運行環(huán)境，實時有效地向社會各類用戶提供地理空間信息綜合服務的測繪方式和功能形態(tài)。其特征為：技術體系數(shù)字化、功能取向服務化、數(shù)據(jù)更新實時化、信息交互網(wǎng)絡化、基礎設施公用化、信息服務社會化、信息共享法制化。因此測繪科學與技術學科現(xiàn)階段的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，主要是以衛(wèi)星導航定位技術（GNSS）、遙感技術（RS）、地理信息系統(tǒng)技術（GIS）為代表的現(xiàn)代測繪技術作支撐，發(fā)展地理空間信息的快速獲取、自動化處理、一體化管理和網(wǎng)絡化服務，建立較為完善的全國統(tǒng)一、高精度、動態(tài)更新的現(xiàn)代化測繪基準體系，建成現(xiàn)勢性好、品種豐富的基礎地理信息資源體系，基于航空、航天、地面、海上多平臺、多傳感器的實時化地理空間信息獲取體系，基于空間信息網(wǎng)絡和集群處理技術的一體化、智能化、自動化地理空間信息處理體系，和基于豐富地理空間信息產(chǎn)品和共享服務平臺的網(wǎng)絡化地理空間信息服務體系，以此推進信息化測繪的建設進程。與此同時，開展基礎地理信息變化監(jiān)測和綜合分析工作，及時提供地表覆蓋、生態(tài)環(huán)境等方面的變化信息，進行地理國情監(jiān)測，成為新時期經(jīng)濟社會發(fā)展對測繪學科的新需求、新要求。測繪科學與技術學科需要實現(xiàn)從靜態(tài)測繪到動態(tài)測繪、從數(shù)據(jù)生產(chǎn)到信息服務、從數(shù)據(jù)提供到綜合掌握地理國情與服務重大決策并重的轉(zhuǎn)變。

二、學科內(nèi)涵

（1）研究對象

測繪科學與技術是研究地球和其它實體與時空分布有關信息的采集、處理、分析、管理、存貯、傳輸、表達和應用的科學與技術。

測繪科學與技術的研究內(nèi)容包括探測地球和其它實體的形狀與重力場以及空間定位的理論與方法，利用各種測量儀器、傳感器及其組合系統(tǒng)獲取地球及其它實體與空間分布相關的信息，制成各種地形圖和專題圖，建立地理、土地等各種空間信息系統(tǒng)，為研究自然和社會現(xiàn)象，解決人口、資源、環(huán)境和災害等社會可持續(xù)發(fā)展中的重大問題，以及為國民經(jīng)濟和國防建設提供技術支撐和數(shù)據(jù)保障。隨著空間技術的發(fā)展，現(xiàn)代測繪科學研究范圍已擴大到外層空間乃至其它星球。測繪科學與技術和地球物理學、地質(zhì)學、天文學、地理學、海洋科學、空間科學、環(huán)境科學、計算機科學和信息科學及其他許多工程學科都有密切的聯(lián)系，但測繪科學與技術更側(cè)重于研究地球表層和物體的空間特征和變化。

（2）理論

測繪學的現(xiàn)代發(fā)展揭示了測繪科學與技術學科的內(nèi)在規(guī)律，其學科體系的構(gòu)成貫穿了地球空間信息采集、處理、管理、分析、表達、分發(fā)和應用的一系列技術、理論和方法。根據(jù)測繪科學與技術學科多個領域的現(xiàn)有研究進展，本學科的主要理論包括測量數(shù)據(jù)處理的理論和方法、地球形狀和重力場探測理論和技術、衛(wèi)星導航定位理論與技術（GNSS）、遙感信息處理與解譯的理論與方法（RS）、地圖制圖理論和地理信息系統(tǒng)技術（GIS）等。

（3）知識基礎

測繪科學與技術學科在發(fā)展過程中不斷地形成和完善支撐學科體系的知識基礎，包括空間數(shù)據(jù)誤差理論與處理方法、現(xiàn)代大地測量理論與方法、航空航天數(shù)字攝影測量、多模導航定位與位置服務技術、高分辨率遙感信息處理與應用、智能化地圖制圖、網(wǎng)絡地理信息系統(tǒng)與服務。

（4）研究方法

通過大地測量、工程測量、衛(wèi)星導航與定位、攝影測量、遙感、地圖學、地理信息系統(tǒng)等專業(yè)的理論與方法之間的融合，以及與相關學科的交叉，以系統(tǒng)科學方法為指導將地理空間信息獲取、處理、應用等作為一個整體，滿足信息化測繪、地理國情監(jiān)測和人才培養(yǎng)的需求。

三、學科范圍

測繪科學與技術學科現(xiàn)下設六個二級學科：1、大地測量學與測量工程；2、攝影測量與遙感；3、地圖制圖學與地理信息工程；4、導航與位置服務；5、礦山與地下測量；6、海洋測繪。

1．大地測量學與測量工程：研究地球及其鄰近星體的形狀和外部重力場及其隨時間變化規(guī)律的科學，以及應用衛(wèi)星、航空和地面測量傳感器對空間點位置進行精密測定、對城市和工程建設以及資源環(huán)境的規(guī)劃設計進行施工放樣測量并進行變形監(jiān)測的技術。主要內(nèi)容包括：衛(wèi)星大地測量、幾何大地測量、物理大地測量、天文測量、精密工程與工業(yè)測量等。主要任務是： (1)研究地球與其他空間實體的形狀、大小與重力場，為災害、資源環(huán)境等地學研究提供數(shù)據(jù)和技術保障；(2)研究航天、航空測量理論與技術，為空間科學和國防建設提供精確的點位坐標、距離、方位角和地球重力場數(shù)據(jù)； (3)研究空間基準測定、維持與更新技術，為地理國情監(jiān)測和大型工程測量提供測繪基準數(shù)據(jù)；(4)研究精密工程與工業(yè)測量技術，直接為工程建設進行精密定位、施工放樣與變形監(jiān)測。

2．攝影測量與遙感：利用航天、航空和地面?zhèn)鞲衅鲗Φ厍虮砻婕碍h(huán)境、其他目標及過程獲取成像或非成像的信息，并進行記錄、量測、解譯、表達與應用的科學與技術。傳感器包括可見光、多光譜/高光譜、紅外、微波、激光等。主要內(nèi)容包括：成像機理與模型、數(shù)字圖像處理技術、數(shù)字攝影測量技術、解析攝影測量與區(qū)域網(wǎng)平差、遙感信息處理與解譯、遙感應用、空間信息管理與服務等。主要任務是：（1）通過攝影測量方法獲得數(shù)字線劃地圖、數(shù)字正射影像和數(shù)字高程模型等地理空間信息，并制作相應的地圖產(chǎn)品；（2）獲取空間目標位置、形狀、大小、屬性、運動及屬性變化信息；（3）通過對遙感信息的解譯與反演得到地球表面及環(huán)境的物理屬性與參數(shù)變化，為國土、農(nóng)林、水利、環(huán)保等部門提供資源、生態(tài)、環(huán)境、災害等信息服務。

3． 地圖制圖學與地理信息工程：設計與制作地圖、開發(fā)與建立地理信息系統(tǒng)的理論、方法和技術。它根據(jù)應用需要，研究如何用地圖的形式科學地、抽象概括地反映自然和人類社會各種現(xiàn)象的空間分布、相互聯(lián)系、空間關系及其動態(tài)變化，并對空間地理環(huán)境信息進行獲取、智能抽象、儲存、管理、分析、處理和可視化，建立相應的地理信息系統(tǒng)，以數(shù)字、圖形和圖像方式傳輸空間地理環(huán)境信息，為各種應用和地學分析提供地理環(huán)境信息平臺，提供精確數(shù)字地圖數(shù)據(jù)和空間地理環(huán)境信息及相關技術支持。主要內(nèi)容包括：地圖設計，地圖投影，地圖編繪，地圖制圖與出版的一體化，多源地理數(shù)據(jù)的采集、輸入與更新，海量地理數(shù)據(jù)庫的管理和高效檢索，空間分析建模，空間數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)，空間信息可視化與虛擬現(xiàn)實，空間數(shù)據(jù)不確定性與質(zhì)量控制等。主要任務是：（1）根據(jù)實際應用需要，利用數(shù)字地圖技術設計和制作各類紙質(zhì)地圖和電子地圖；（2）進行各類地理空間信息處理、生產(chǎn)與更新，生產(chǎn)各種地理信息產(chǎn)品，建立一定形式的地圖數(shù)據(jù)庫和空間基礎設施；（3）建立各種地理信息系統(tǒng)，進行地理信息發(fā)布，滿足各行業(yè)對地理信息的應用需求。（4）利用虛擬現(xiàn)實和圖形圖像技術，實現(xiàn)地理空間數(shù)據(jù)的可視化。

4．導航與位置服務學科：研究建立人、事、物在統(tǒng)一的時空基準下的位置、速度和時間等信息及關聯(lián)關系，并利用這些信息提供位置相關服務的技術和方法。學科重點包括兩大部分：導航和基于位置應用的技術及方法。導航是研究確定各類載體位置并引導其從一地向另一地運動的理論、技術和方法；位置服務是研究位置及時間等信息的獲取，及與位置相關信息的建立、搜索、挖掘與服務等理論、技術和方法。主要內(nèi)容包括：衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)、天文導航、慣性導航、組合與匹配導航、位置服務等。導航與位置服務是一種新興的學科，它的應用涉及國家安全和社會經(jīng)濟的方方面面，在新一代信息技術及其戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中，具有舉足輕重和不可或缺的地位，在智能武器、物聯(lián)網(wǎng)、智慧地球、節(jié)能減排、救災減災等領域發(fā)揮著重要的基礎性支撐作用。主要任務包括：（1）建立衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)及其增強系統(tǒng)，為精密測量和精密受時服務；（2）發(fā)展多模導航技術及組合方法，為航天、航空、地面和水上及水下各種運動目標提供實時導航定位服務；（3）與地理信息系統(tǒng)集成為各種用戶提供基于位置的信息服務。

5．礦山與地下測量：綜合應用光學、聲學、慣性、重力、電磁等手段及空間信息等理論方法，研究與礦產(chǎn)資源、地下空間開發(fā)利用有關的從地面到地下、從礦體到圍巖的動靜態(tài)空間信息監(jiān)測監(jiān)控、定向定位、集成分析、數(shù)字表達、智能感知和調(diào)控決策等的科學與技術。主要內(nèi)容包括：礦山與地下空間信息采集與三維表達，地下定位與導航，多源復雜信息集成處理，數(shù)字礦山與物聯(lián)感知，沉陷監(jiān)測與變形控制，礦體幾何與儲量動態(tài)管理，土地復墾與環(huán)境整治，地下空間環(huán)境評估等。主要任務是：(1) 構(gòu)建礦山與地下空間基準，提供（測設）地下坐標、距離與方位；(2) 建立礦山與地下空間信息系統(tǒng)，進行數(shù)字表達、制圖、分析與動態(tài)更新； (3) 評價及管理礦體與地下空間資源，監(jiān)督其合理開發(fā)；(4) 預測開采沉陷、地表變形與環(huán)境破壞，提出災害防治措施。

6．海洋測繪：對海洋及其毗鄰陸地和江河湖泊時空信息進行測量、處理、管理、表達和應用的一門科學和技術。主要內(nèi)容包括：海洋大地測量、水深測量、海洋潮汐、海洋底質(zhì)探測、海洋工程測量、海洋地球物理勘測、海洋水文調(diào)查、海洋遙感測繪、航海圖制圖、專題海圖制圖以及海洋地理信息分析、處理與應用等。主要任務是：（1）建立海洋時空基準維持框架，測定和研究海洋重力場、地磁場和相關海洋過程的精細結(jié)構(gòu)及其變化；（2）利用船載、水下、陸基和航空航天多種觀測技術，獲取水深、助礙航物、海底底質(zhì)和海洋水文等信息；（3）通過編制航海圖、專題海圖等各類圖件和開發(fā)海洋地理信息產(chǎn)品，為航海、海洋權(quán)益維護、海洋資源開發(fā)、海洋工程建設、海洋環(huán)境保護、海上軍事活動和海洋科學研究等提供海洋地理信息服務。

四、培養(yǎng)目標

學士學位：通過學習測繪科學與技術學科的基本知識、理論與方法，熟悉地理空間信息獲取、處理、分析、表達、應用與服務的基本原理與技術，掌握本學科的基礎理論、基本知識和基本技能，受到專業(yè)技能訓練；具備運用所掌握的專業(yè)知識與技能，從事本學科領域及相關領域的生產(chǎn)、設計、開發(fā)及管理等方面工作的能力。

碩士學位：掌握本學科扎實的基礎理論和系統(tǒng)的專業(yè)知識，了解相關學科的基礎理論知識；熟悉研究方向的前沿動態(tài)，了解本學科及相關方向的最新動態(tài)；較為熟練地掌握一門外國語，能閱讀本專業(yè)的外文資料。能夠承擔科研任務，可以獨立進行科研實踐和科研總結(jié)，具有組織和進行科研工作或工程生產(chǎn)的能力。

博士學位：在測繪科學與技術方面掌握堅實寬廣的基礎理論知識，在學科具體領域具備系統(tǒng)深入的專門知識。至少掌握一門外國語，能熟練地閱讀本專業(yè)的外文資料，具有一定的寫作能力和國際學術交流能力。博士學位獲得者應具有在本學科的某個領域從事創(chuàng)造性科學研究的獨立工作能力，具有培養(yǎng)本學科高級技術人才的教學能力和學術骨干的綜合素質(zhì)，能勝任高等院校、科研單位、行政管理部門的教學、科研或技術管理工作。

五、相關學科

地球物理學、天文學、地理學、海洋科學、計算機科學與技術。

六、編寫成員

1、孫 群 解放軍信息工程大學測繪學院教授

2、沈云中 同濟大學教授

3、陳 軍 國家基礎地理信息中心教授

4、周順平 中國地質(zhì)大學（武漢）教授

5、范東明 西南交通大學地球科學學院教授

6、龔健雅 武漢大學測繪遙感工程國家重點實驗室教授