全面解析:測繪科學(xué)與技術(shù)
一、測繪科學(xué)與技術(shù)學(xué)科內涵及學(xué)科范圍
1.研究對象:測繪科學(xué)與技術(shù)是研究地球和其他實(shí)體與時(shí)空分布有關(guān)信息的采集、存儲、處理、分析、管理、傳輸、表達、分發(fā)和應用的科學(xué)與技術(shù)。測繪科學(xué)與技術(shù)的研究?jì)热莅ㄌ綔y地球和其他實(shí)體的形狀與重力場(chǎng),以及空間定位的理論與方法,利用各種測量?jì)x器、傳感器及其組合系統獲取地球及其他實(shí)體與空間分布相關(guān)信息,制成各種地形圖和專(zhuān)題圖,建立地理、土地等各種空間信息系統,為研究自然和社會(huì )現象,解決人口、資源、環(huán)境和災害等社會(huì )可持續發(fā)展中的重大問(wèn)題,以及為國民經(jīng)濟和國防建設提供技術(shù)支撐和數據保障。隨著(zhù)空間技術(shù)的發(fā)展,現代測繪科學(xué)研究范圍已擴大到外層空間乃至其他星球。測繪科學(xué)與技術(shù)和地球物理學(xué)、地質(zhì)學(xué)、天文學(xué)、地理學(xué)、海洋科學(xué)、空間科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、計算機科學(xué)和信息科學(xué)及其他許多工程學(xué)科都有密切的聯(lián)系,但測繪科學(xué)與技術(shù)更側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(xué)的現代發(fā)展揭示了測繪科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的內在規律,其學(xué)科體系的構成貫穿了地球空間信息采集、存儲、處理、分析、管理、傳輸、表達、分發(fā)和應用的一系列技術(shù)、理論和方法。根據測繪科學(xué)與技術(shù)學(xué)科多個(gè)領(lǐng)域的現有研究進(jìn)展,本學(xué)科的主要理論包括測量數據處理的理論和方法、地球形狀和重力場(chǎng)探測理論和技術(shù)、衛星導航定位理論與技術(shù)、遙感信息處理與解譯的理論與方法、地圖制圖理論和地理信息系統技術(shù)等。
3.知識基礎:測繪科學(xué)與技術(shù)學(xué)科在發(fā)展過(guò)程中不斷地形成和完善支撐學(xué)科體系的知識基礎,包括空間數據誤差理論與處理方法、現代大地測量理論與方法、航空航天數字攝影測量、多模導航定位與位置服務(wù)技術(shù)、高分辨率遙感信息處理與應用、智能化地圖制圖、網(wǎng)絡(luò )地理信息系統與服務(wù)。
4.研究方法:通過(guò)大地測量、工程測量、衛星導航與定位、攝影測量、遙感、地圖學(xué)、地理信息系統等專(zhuān)業(yè)的理論與方法之間的融合,以及與相關(guān)學(xué)科的交叉,以系統科學(xué)方法為指導將地理空間信息獲取、處理、應用等作為一個(gè)整體,滿(mǎn)足信息化測繪、地理國情監測和人才培養的需求。
學(xué)科范圍
測繪科學(xué)與技術(shù)學(xué)科下設6個(gè)學(xué)科方向:
1.大地測量學(xué)與測量工程:研究地球及其鄰近星體的形狀和外部重力場(chǎng)及其隨時(shí)間變化規律的科學(xué),以及應用衛星、航空和地面測量傳感器對空間點(diǎn)位置進(jìn)行精密測定、對城市和工程建設,以及資源環(huán)境的規劃設計進(jìn)行施工放樣測量并進(jìn)行變形監測的技術(shù)。主要內容包括:衛星大地測量、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(wù)是:
(1)研究地球與其他空間實(shí)體的形狀、大小與重力場(chǎng),為災害、資源環(huán)境等地學(xué)研究提供數據和技術(shù)保障;
(2)研究航天、航空測量理論與技術(shù),為空間科學(xué)和國防建設提供精確的點(diǎn)位坐標、距離、方位角和地球重力場(chǎng)數據;
(3)研究空間基準測定、維持與更新技術(shù),為地理國情監測和大型工程測量提供測繪基準數據;
(4)研究精密工程與工業(yè)測量技術(shù),直接為工程建設進(jìn)行精密定位、施工放樣與變形監測。
2.攝影測量與遙感:利用航天、航空和地面傳感器對地球表面及環(huán)境、其他目標及過(guò)程獲取成像或非成像的信息,并進(jìn)行記錄、量測、解譯、表達與應用的科學(xué)與技術(shù)。傳感器包括可見(jiàn)光、多光譜/高光譜、紅外、微波、激光等。主要內容包括:成像機理與模型、數字圖像處理技術(shù)、數字攝影測量技術(shù)、解析攝影測量與區域網(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(wù)等。
主要任務(wù)是:
(1)通過(guò)攝影測量方法獲得數字線(xiàn)劃地圖、數字正射影像和數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(dòng)及屬性變化信息;
(3)通過(guò)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變化,為國土、農林、水利、環(huán)保等部門(mén)提供資源、生態(tài)、環(huán)境、災害等信息服務(wù)。
3.地圖制圖學(xué)與地理信息工程:設計與制作地圖,開(kāi)發(fā)與建立地理信息系統的理論、方法和技術(shù)。它根據應用需要,研究如何用地圖的形式科學(xué)地、抽象概括地反映自然和人類(lèi)社會(huì )各種現象的空間分布、相互聯(lián)系、空間關(guān)系及其動(dòng)態(tài)變化,并對空間地理環(huán)境信息進(jìn)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,以數字、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(xué)分析提供地理環(huán)境信息平臺,提供精確數字地圖數據和空間地理環(huán)境信息及相關(guān)技術(shù)支持。主要內容包括地圖設計,地圖投影,地圖編繪,地圖制圖與出版的一體化,多源地理數據的采集、輸入與更新,海量地理數據庫的管理和高效檢索,空間分析建模,空間數據挖掘與知識發(fā)現,空間信息可視化與虛擬現實(shí),空間數據不確定性與質(zhì)量控制等。
主要任務(wù)是:
(1)根據實(shí)際應用需要,利用數字地圖技術(shù)設計和制作各類(lèi)紙質(zhì)地圖和電子地圖;
(2)進(jìn)行各類(lèi)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據庫和空間數據基礎設施;
(3)建立各種地理信息系統,進(jìn)行地理信息發(fā)布,滿(mǎn)足各行業(yè)對地理信息的應用需求;
(4)利用虛擬現實(shí)和圖形圖像技術(shù),實(shí)現地理空間數據的可視化。
4.導航與位置服務(wù):學(xué)科研究建立人、事、物在統一的時(shí)空基準下的位置、速度和時(shí)間等信息及關(guān)聯(lián)關(guān)系,并利用這些信息提供位置相關(guān)服務(wù)的技術(shù)和方法。學(xué)科重點(diǎn)包括兩大部分:導航和基于位置應用的技術(shù)及方法。導航是研究確定各類(lèi)載體位置并引導其從一地向另一地運動(dòng)的理論、技術(shù)和方法;位置服務(wù)是研究位置及時(shí)間等信息的獲取,及與位置相關(guān)信息的建立、搜索、挖掘與服務(wù)等理論、技術(shù)和方法。主要內容包括:衛星導航定位系統、天文導航、組合與匹配導航、位置服務(wù)等。
導航與位置服務(wù)是一種新興的學(xué)科,它的應用涉及國家安全和社會(huì )經(jīng)濟的方方面面,在新一代信息技術(shù)及其戰略性新興產(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、節能減排、救災減災等領(lǐng)域發(fā)揮著(zhù)重要的基礎性支撐作用。
主要任務(wù)包括
(1)建立衛星導航定位系統及其增強系統,為精密測量和精密授時(shí)服務(wù);
(2)發(fā)展多模導航技術(shù)及組合方法,為航天、航空、地面和水上水下目標提供實(shí)時(shí)導航定位服務(wù);
(3)與地理信息系統集成為各種用戶(hù)提供基于位置的信息服務(wù)。
5.礦山與地下測量:綜合應用光學(xué)、聲學(xué)、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(kāi)發(fā)利用有關(guān)的從地面到地下、從礦體到圍巖的動(dòng)靜態(tài)空間信息監測監控、定向定位集成分析、數字表達、智能感知和調控決策等的科學(xué)與技術(shù)。主要內容包括: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,數字礦山與物聯(lián)感知,沉陷監測與變形控制,礦體幾何與儲量動(dòng)態(tài)管理,土地復墾與環(huán)境整治,地下空間環(huán)境評評估等。
主要任務(wù)是:
(1)構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,進(jìn)行數字表達、制圖、分析與動(dòng)態(tài)更新;
(3)評價(jià)及管理礦體與地下空間資源,監督其合理開(kāi)發(fā), (4)預測開(kāi)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(shí)空信息進(jìn)行測量、處理、管理、表達和應用的一門(mén)科學(xué)和技術(shù)。主要內容包括: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、海洋水文調查、海洋遙感測繪、航海圖制圖、專(zhuān)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(wù)是:
(1)建立海洋時(shí)空基準維持框架,測定和研究海洋重力場(chǎng)、地磁場(chǎng)和相關(guān)海洋過(guò)程的精細結構及其變化;
(2)利用船載、水下、陸基和航空航天多種觀(guān)測技術(shù),獲取水深、阻礙航物、海底底質(zhì)、海洋水文和目標位置等信息;
(3)通過(guò)編制航海圖、專(zhuān)題海圖等各類(lèi)圖件和開(kāi)發(fā)海洋地理信息產(chǎn)品,為航海、海洋權益維護、海洋資源開(kāi)發(fā)、海洋工程建設、海洋環(huán)境保護、海上軍事活動(dòng)和海洋科學(xué)研究提供海洋地理信息服務(wù)。
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