测绘与测设在工程中扮演重要角色，旨在将设计转化为现实。测绘，通过实地测量与计算，描绘地球表面地形，为经济建设、规划、科研与国防提供依据。测设，即在图纸规划的基础上，将建筑物或构造物的准确位置标注至地面，为施工提供基础。普通测量学专注于地球表面局部形状的测量，不考虑地球曲率影响，将局部表面视为平面。工程测量学则研究工程在设计、施工与运营阶段的测量理论与技术。

海洋面积占地球表面的71%，因此，我们以平均海水面延伸至陆地包围形成的曲面作为地球形状的近似。这一曲面称为水准面，与重力等势面相吻合。大地水准面作为测量基准，由它包围的地球形体称为大地体。通过在青岛设立验潮站，长期观测黄海海水面变化，得到大地水准面的位置，并在此基础上建立基准点。

大地水准面上高程均为零。旋转椭球体，通过调整长半轴、短半轴与扁率，近似表示地球形状。在不考虑大范围时，可将旋转椭球视为圆球。国际大地坐标系基于1975年国际椭球，用于卫星大地测量。

在工程测量中，采用高斯投影将椭球体坐标系转换为平面直角坐标系，便于计算。6°带划分方法将全球分为60个带，每个带以中央子午线为基准进行投影。高斯平面直角坐标系以中央子午线为纵轴，赤道为横轴，用于地面点定位。

独立平面直角坐标系则在特定区域内，以大地水准面切平面代替曲面，使用平面坐标系统定位地面点。

高程控制测量包括水准测量与三角高程测量，用于求得地面点间的高差。碎部测量则专注于特定物体与地形特征点的精确测量。施工放样将设计图纸转化为实际位置。

在测量过程中，遵循先控制后碎部的原则。控制测量与碎部测量实质上是确定地面点位置，其中，高程测量、水平角测量与距离测量是工程测量的核心工作。测量误差不可避免，控制与减小误差是关键。分级原则要求从整体到局部，先控制后碎部，减少误差积累。检核原则要求每步测量前进行检核，以确保测量成果的准确性。

测量误差主要来源于仪器设备、观测者与外界环境。误差分为系统误差与偶然误差两大类。系统误差具有累积性，可通过检校仪器、加改正数与调整观测方法等方式处理。偶然误差出现无规律，但具有统计规律，可通过提高仪器精度、选择有利观测环境与进行多余观测等方法降低其影响。

测量误差理论研究如何在偶然误差中求得最可靠的结果，并评估观测成果的精度。偶然误差的特性包括有界性、显小性、对称性与抵消性。根据偶然误差特性，可合理处理观测数据，提高测量精度。在实际工作中，通过计算观测值的算术平均值与中误差，以及利用容许误差与相对误差等指标，以统一衡量精度。