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意大利那不勒斯国家博物馆的亚里士多德半身雕像（来自《世界科技史》（【英】彼得.惠特菲尔德著，繁奕祖译，科学普及出版社）
地球，是人类赖以生息和繁衍的家园。人类为了谋求生存与发展，首先想的是知道地球的形状和大小。作为地球科学分支学科的大地测量学，研究的主要对象正是地球。随着人类认识地球形状的逐步深化，要求精确测定地球的形状和大小，从而促进了大地测量学的发展。
毕达哥拉斯肖像（来自《世界科技史》（【英】彼得.惠特菲尔德著，繁奕祖译，科学普及出版社）
大地测量学是一门古老的学科，有着悠久的历史。在17世纪以前，大地测量只是处于萌芽状态。人类最早对地球的认识为天圆地方。直到公元前6世纪后半叶，古希腊科学家毕达哥拉斯（生于公元前580年）才提出地为球状的说法，称为地圆说。大约两个世纪之后，即公元前4世纪，古希腊科学家亚里士多德（前384～前322）用物理方法，对此作了进一步论证支持这一学说。
埃拉托斯特尼画像（来自互联网）
为了测量地球大小，公元前3世纪古希腊数学家、天文学家和地理学家埃拉托斯特尼（约前275～前194年）首创子午圈弧度测量法，即沿子午圈量取一段子午弧长，并观测两端纬度差，以此来推算地球半径。他认为埃及的亚历山大城和赛尼城（今阿斯旺）位于同一子午圈上，适于用此法推算地球半径。但是，两城间的纬度差约7度，在当时技术条件下既无可靠方法测量纬度，更无丈量长度约800公里的方法。因此，只能采用观测日影长推算两城的纬度差，用埃及地籍图估算两城距离，从而计算出地球的半径和圆周的长度，由此得出的地球半径相对于正确值的误差只是-2％。这一测算结果的可贵之处，在于它首次计算出地球的大小，第一次从几何学观点证实了地圆说。
但是，人们对埃拉托斯特尼所得地球半径持怀疑态度，原因有三：一是所用埃及地籍图不是实测的，是按商队骆驼步数计程来编制的；二是两城不在于同一子午圈上，赛尼城位于亚历山大子午圈偏东3度处；三是古埃及尺已失传，推算中所应的相应米数是后人考证的结果。
中国唐代天文学家张遂（一行）雕像（来自互联网）
世界上最早的实地弧度测量，是公元8世纪20年代在中国中原大地上进行的，源于编制《大衍历》的需要。中国古代的历法，包括日、月、五星的运动和位置的计算，昏、旦中星和时刻的测定，日、月食的预报等，实际上是编制天文年历的工作，这都与地球纬度测量有关。中国自儒家经典《周礼》起，就有立表测影计算地面距离的方法，并有“日影于地千里而差一寸”的传统说法，这种说法已被南北朝时何承天和信都芳在实地测影所得的数据所否定。何承天提出“六百里而差一寸”，信都芳则提出“二百五十里而影差一寸”，他们所言日影之差以常数来定论也是谬误的。这实际上是天文测地中的弧度测量问题。
隋代著名天文学家刘焯学术造诣精深，《隋书·儒林》称他“推步日月之经，量度山海之术，莫不覈其根本”。他在编制《皇极历》时否定了何、信的观点并提出新的论点，他认为影差与南北距离之差的比率不是固定的，并建议通过实地测量来验证这一问题，只是未付诸实施就与世长辞。时隔110多年后，刘焯的遗愿被唐代高僧一行、南宫说等人通过实地测量证实。
一行（公元683～727年，本名张遂），中国唐代著名天文学家。唐开元十二年（公元724年），唐玄宗令一行主持修订新历法。在修历问题上，他主张在实测日月五星运行的基础上编制新历。为此，他和机械专家梁令瓒一起，共同创造了黄道游仪、水运浑天仪等大型天文观测仪器，组织进行了一次大规模的纬度测量工作，目的有二：一是实现刘焯的计划；二是当时发现，观测地点不同，日食发生的时刻和所见食象都不同，各节气的日影长度和漏刻昼夜分也不同，这种现象在过去的历法中没有考虑的，这就需要通过实地测量验证。
在这次测量过程中，由太史监南宫说等人分赴各地，“测候日影，回日奏闻”。而一行“则以南北日影较量，用勾股法算之”。可见，一行不仅组织这次测量，而且亲自进行测量数据的分析计算工作。此次测量范围很广，以中原平地四点为中心，北至北纬约51度的铁勒回纥部（今蒙古乌兰巴托西南），南至北纬约18度的林邑（今越南中部一带），其规模在世界科技史上是空前的。根据测量结果，一行历时两年编成《大衍历》。
中国唐代的子午圈弧度测量示意图（来自《现代大地测量学的理论及其应用》，胡明城著，测绘出版社）
值得注意的是，南宫说在这次测量中亲自率领测量队，按刘焯的计划在河南平原上由北至南选定四个点作为观测台站，即滑州白马（今滑县附近）、浚仪（今开封西北）、扶沟和上蔡武津，四点大致位于同一子午圈上;用“复矩”仪测量北极高度，并用八尺高表测量冬至、夏至、春分和秋分日正午的日影长，由这两种方法测量各台站的纬度，还用测绳丈量了其间的距离。通过测量得到白马至上蔡共526里270步，北极高度相差1.5度，从而得出大约351里80步，北极高度相差1度的结论。这实际上给出了地球子午圈1度的长度。
在中国中原大地上的这次子午圈弧度测量中，距离和纬度都是实地测量的，是世界上首次进行的实地子午圈弧度测量。各台站的位置是精心选定的，它们接近于在同一子午圈上，只有几分的偏差。滑州至上蔡的距离将近300公里，丈量这样长的距离，而且保持南北方向的准直，在当时条件下实属难能可贵。此外，测区地势平坦，当时黄河在滑县以北通过，无大河阻隔，为获得可靠的成果创造了条件。据《唐六典》记载，僧一行和南宫说此次测量在丽正书院“定表样，并审尺寸”，是经过对“复矩”的审定，统一了测量的项目和方法，规定了测点后才实施测量的。只是可惜当时使用的尺长迄今未得到确认，无法验证这次弧度测量的结果。
中国唐代在中原大地上进行的子午圈弧度测量，不仅开创了人类通过实地测量认识地球形状和大小的道路，更重要的是采用纬度测量与距离测量相结合的方法，为后来的天文测地奠定了基础，在人类认识地球和大地测量发展历史上具有重要的意义。
17世纪，人类对地球形状的认识有了较大的突破。1615年，荷兰的斯涅尔创立三角测量法，从而克服了地形引起的障碍，结束了过去粗略估计或直接在地面上丈量长达几百公里距离的历史，标志着大地测量学的形成。1665～1666年牛顿提出万有引力定律，为了证实这一伟大的科学发现，要求精确知道地球的大小。1687年牛顿基于万有引力定律，又提出了地球是一个两极扁平的旋转椭球的说法，称为地扁说。19世纪，随着三角测量的普遍展开，提供了推算地球椭球大小的大量资料，各国先后确定了30多个地球椭球的参数。21世纪中期以来，随着卫星大地测量的形成与发展，人们可以精确地测定地球的形状和大小，从而推出更加精确的地球椭球参数。
注：文中参考并引用《现代大地测量学的理论及其应用》（胡明城，测绘出版社）、《中国测绘史》（测绘出版社）、《测绘学概论》（宁津生等，武汉大学出版社）、《大地测量学基础》（吕志平等，解放军出版社）等资料。
