中国的测绘发展如何?

测绘是我国一门古老的科学,是我们的祖先在垦荒、水利和古代城市建筑规划设计的生产实践中产生的。同时,测绘也随着政治、经济和军事的需要而发展和完善。地理测绘就是其中一个重要方面。

中国古代的地理测绘科技成果很多,在当时的世界上处于领先地位。

相传于霞时代有一位才子竖亥,是于霞的徒弟。他曾经被于霞命令去测量世界的大小,事实上,他正在进行大规模的测绘。

竖亥是一个能大步行走的人。接受于霞的命令后,他带领专员走遍中国,进行了更精确的测量。淮南子?从北极算起,有233,500里,共75步。

他们在测量的时候,发明了测量土地的步尺,创造了中华民族计量的测量仪器。这些是步尺和计量的基本单位,如尺、尺、里,应该是中国计量体系的鼻祖。

这个故事表明,为了发展农业,我们的祖先在与洪水的斗争中进行了大规模的测绘工作。

西汉历史学家司马迁也在《史记》?夏本纪记载了于霞治水的故事,“左则,右则,四时,开九州,九路”。

这句话中的“准”是测量高度;“绳”是距离;“规”是一个圆;“矩”是画正方形和三角形;“步”是计量单位,300步就是1里。

禹治水成功后,促进了农业生产的发展,使夏朝进入了繁荣时期。各部落、九州首领向大禹进贡图画、金属等,禹命工匠铸造九鼎,镌刻图画。

九鼎上的地图显示了九州的山川、植被、道路、动物的分布。这是古代人出门的原始地图。《晋书》中记载,夏商周时期,设置“地方官司徒”官职,管理全国版图。可见当时已经绘制了相当数量的地图,以至于需要专人管理。

秦汉时期,封建王朝视地图为权力的象征,非常重视。这时地图的种类逐渐增多,有陆地地图、户籍地图、矿产地图、世界地图、九州地图等等。

秦始皇统一中国后,立即收集各种地图,思路和概念极其清晰。而且朝廷专门由“大司徒”管理,地方政府由“地方训练”管理,两者都是管理地图的官司称谓。

当刘邦率军进入咸阳时,富有远见的萧何立即将秦朝的地图全部放入了一个坚固的数据库中。后来这些地图为汉初制定各项制度提供了基础资料。

地图数据的积累也促进了天文巡天的进步。西汉的人已经可以用钩、股、弦和类似的三角形来计算距离了。面积测量方法的增加也促进了测绘技术的发展。

甘肃天水放马滩秦墓出土了七幅木刻地图。它们分别是行政地图、地形图和经济地图。地图的方位是从北到南,从左到西,从右到东,有很多地名和两座山的名字,记录在山谷,关隘,亭台。这是世界上最早的木刻地图。

汉代画像石上画有禹的使臣,他们手里拿着画图的尺规和量器。在测量的基础上,地理学的概念得到了极大的丰富和发展。

测量和计算是孪生兄弟。三国时期的计算专著《列岛计算》是三国时期数学家刘徽所著。当他为九章算术作笔记时,他写了一卷重差,附在书上。唐代数学家李将重差单列出来,命名为《岛上算经》,列为中国古代数学经典“算经十书”之一。

这本书里的九个例子都涉及到身高测量及其计算的问题。分别是:“望岛”,即测量岛的高度;“望松”是指测量山上松树的高度;“看城市”就是测量城市的大小;“望谷”就是测量谷的深度;“瞭望塔”,即测量地面上塔的高度;“望港”是指测量河流的宽度;“望清水”就是测量清水池的深度;“望津”就是从山上量湖塘的宽度;“临猗”就是从山上量城市的大小。

为了解决这些问题,刘辉提出了具体的测算方法,如重复表法、连续索法、累计距离法等。这些方法归结到一点,就是重力差测量。

重力差测量是利用力矩、表、绳等简单测量工具,根据相似直角三角形对应边之间的比例内在关系,测量高度、距离和深度的理论和方法。

《岛屿计算》是一部经久不衰的计算专著。详细揭示的重力差测量理论和方法,成为古代测量的基本依据,为实现直接测量,即从步或量向间接测量的飞跃,搭建了桥梁。直到现代,重力差测量的理论和方法在某些场合仍有借鉴意义。

三国之后,金朝建立,天下再次统一。著名制图员裴秀在总结前人经验的基础上创立了《六体地图学》,对现代地图测量的原理几乎都有简要的提及,在我国地图学发展史上具有划时代的意义,对后世的地图测绘产生了深远的影响。

唐朝初期,中国疆域辽阔。唐太宗李世民为了便于统治,规定全国各州、各府每年都要修订测绘一次地图。可见地图的实时概念在当时已经确立。

唐德宗曾经请制图师贾丹画一张全国地图。贾丹的《海中华夷图》显示,唐朝疆域东西长1.5千公里,南北长1.75千公里,相当于一幅当代的亚洲地图。

唐代一批著名的天文学家在世界上第一次科学地测出了子午线的长度。根据不同地方的日影变化,他发现北极星的高度差是1度,所以地面上南北的距离差是175.5公里,80步,而且是不均匀的。这一发现比其他国家早了1000多年。

宋代王安石变法期间,进行了大规模的农田水利建设。新法实施的六七年间,共修建水利工程65438万多处,灌溉农田200万公顷,完成了大量的调查和测绘工作。

北宋科学家沈括主持了一条420公里长的运河的管理工作。他采用“分层堰施工法”,测得长渠两端高差为19.486丈。沈括还下令12年修订天下州县地图,将地图方位由8个增加到24个,提高了地图的精度。

沈括观察北极星三个多月,绘制了200多幅北极星和磁北向的地图,发现了磁偏角。这是一个前所未有的发现,对测绘具有重大的科学价值。比哥伦布横渡大西洋时发现磁偏角早400年。

元代天文学家郭守敬用自制仪器观测天文,发现黄道面与赤道面的交角为23.33度,每年都有变化。按现在的理论,角度是23.32度,可见当时的观测精度相当高。

郭守敬还发明了一些精确的内检公式和球面三角形计算公式,为大地测量提供了可靠的数学基础。

当时,为了兴修水利,郭守敬还率队在黄河下游进行了大规模的工程测量和地形测量,使许多重要工程得以科学设计、合理施工,节省了大量人力物力。

还有一点,值得记住:在中国乃至世界历史上,中国的元朝

科学家郭守敬是第一个用平均海平面作为高程起始面的人。《明代郑和下西洋航海图》是我国古代测绘技术的又一杰作。郑和七下西洋,最远到达索马里、阿拉伯和非洲的红海。

明初沿海地区超过汉唐。郑和航海图一直保存到现代。它是中国最著名的古代海图,也是中国最早的亚非地图。

清朝康熙皇帝是测绘发展的领军人物。他生在指挥战争、巩固政权的时代,特别注重了解国家周边的山川。他亲自领导了全国大地测量和地图测绘工作。

康熙首次统一了国家计量中的长度单位。根据子午线弧长的测量结果,他个人决定以200里为子午线度数,每里为1800尺,每尺为子午线长度的1%秒。

他还利用传教士培养测绘人才,购买测绘仪器。从北京附近开始,先后绘制了华北、东北、内蒙古、东南、西南、西藏等地区的地图,进而编制了完整的故宫地图。

清乾隆即位后,编制了《西域图》和《亚洲全图》,是当时世界上极为重要的测绘成果,标志着中国的测绘技术一度走在世界前列。包括之前考古学家发掘的古地图,对于研究中国古今地理、水系、湖泊的动态变化,具有极其重要的科学价值。

纵观中国古代测绘史,在几千年的历史长河中,其进步和发展基本上是以朝代为基础,以杰出的个人勤奋和才华而独立的。但是,基于历史的测绘成果,无一不是熠熠生辉,光彩夺目。