中國古代的地理測繪科技成果很多,在當時的世界上處於領先地位。
相傳於霞時代有壹位才子豎亥,是於霞的徒弟。他曾經被於霞命令去測量世界的大小,事實上,他正在進行大規模的測繪。
豎亥是壹個能大步行走的人。接受於霞的命令後,他帶領專員走遍中國,進行了更精確的測量。淮南子?從北極算起,有233,500裏,共75步。
他們在測量的時候,發明了測量土地的步尺,創造了中華民族計量的測量儀器。這些是步尺和計量的基本單位,如尺、尺、裏,應該是中國計量體系的鼻祖。
這個故事表明,為了發展農業,我們的祖先在與洪水的鬥爭中進行了大規模的測繪工作。
西漢歷史學家司馬遷也在《史記》?夏本紀記載了於霞治水的故事,“左則,右則,四時,開九州,九路”。
這句話中的“準”是測量高度;“繩”是距離;“規”是壹個圓;“矩”是畫正方形和三角形;“步”是計量單位,300步就是1裏。
禹治水成功後,促進了農業生產的發展,使夏朝進入了繁榮時期。各部落、九州首領向大禹進貢圖畫、金屬等,禹命工匠鑄造九鼎,鐫刻圖畫。
九鼎上的地圖顯示了九州的山川、植被、道路、動物的分布。這是古代人出門的原始地圖。《晉書》中記載,夏商周時期,設置“地方官司徒”官職,管理全國版圖。可見當時已經繪制了相當數量的地圖,以至於需要專人管理。
秦漢時期,封建王朝視地圖為權力的象征,非常重視。這時地圖的種類逐漸增多,有陸地地圖、戶籍地圖、礦產地圖、世界地圖、九州地圖等等。
秦始皇統壹中國後,立即收集各種地圖,思路和概念極其清晰。而且朝廷專門由“大司徒”管理,地方政府由“地方訓練”管理,兩者都是管理地圖的官司稱謂。
當劉邦率軍進入鹹陽時,富有遠見的蕭何立即將秦朝的地圖全部放入了壹個堅固的數據庫中。後來這些地圖為漢初制定各項制度提供了基礎資料。
地圖數據的積累也促進了天文巡天的進步。西漢的人已經可以用鉤、股、弦和類似的三角形來計算距離了。面積測量方法的增加也促進了測繪技術的發展。
甘肅天水放馬灘秦墓出土了七幅木刻地圖。它們分別是行政地圖、地形圖和經濟地圖。地圖的方位是從北到南,從左到西,從右到東,有很多地名和兩座山的名字,記錄在山谷,關隘,亭臺。這是世界上最早的木刻地圖。
漢代畫像石上畫有禹的使臣,他們手裏拿著畫圖的尺規和量器。在測量的基礎上,地理學的概念得到了極大的豐富和發展。
測量和計算是孿生兄弟。三國時期的計算專著《列島計算》是三國時期數學家劉徽所著。當他為九章算術作筆記時,他寫了壹卷重差,附在書上。唐代數學家李將重差單列出來,命名為《島上算經》,列為中國古代數學經典“算經十書”之壹。
這本書裏的九個例子都涉及到身高測量及其計算的問題。分別是:“望島”,即測量島的高度;“望松”是指測量山上松樹的高度;“看城市”就是測量城市的大小;“望谷”就是測量谷的深度;“瞭望塔”,即測量地面上塔的高度;“望港”是指測量河流的寬度;“望清水”就是測量清水池的深度;“望津”就是從山上量湖塘的寬度;“臨猗”就是從山上量城市的大小。
為了解決這些問題,劉輝提出了具體的測算方法,如重復表法、連續索法、累計距離法等。這些方法歸結到壹點,就是重力差測量。
重力差測量是利用力矩、表、繩等簡單測量工具,根據相似直角三角形對應邊之間的比例內在關系,測量高度、距離和深度的理論和方法。
《島嶼計算》是壹部經久不衰的計算專著。詳細揭示的重力差測量理論和方法,成為古代測量的基本依據,為實現直接測量,即從步或量向間接測量的飛躍,搭建了橋梁。直到現代,重力差測量的理論和方法在某些場合仍有借鑒意義。
三國之後,金朝建立,天下再次統壹。著名制圖員裴秀在總結前人經驗的基礎上創立了《六體地圖學》,對現代地圖測量的原理幾乎都有簡要的提及,在我國地圖學發展史上具有劃時代的意義,對後世的地圖測繪產生了深遠的影響。
唐朝初期,中國疆域遼闊。唐太宗李世民為了便於統治,規定全國各州、各府每年都要修訂測繪壹次地圖。可見地圖的實時概念在當時已經確立。
唐德宗曾經請制圖師賈丹畫壹張全國地圖。賈丹的《海中華夷圖》顯示,唐朝疆域東西長1.5千公裏,南北長1.75千公裏,相當於壹幅當代的亞洲地圖。
唐代壹批著名的天文學家在世界上第壹次科學地測出了子午線的長度。根據不同地方的日影變化,他發現北極星的高度差是1度,所以地面上南北的距離差是175.5公裏,80步,而且是不均勻的。這壹發現比其他國家早了1000多年。
宋代王安石變法期間,進行了大規模的農田水利建設。新法實施的六七年間,共修建水利工程65438萬多處,灌溉農田200萬公頃,完成了大量的調查和測繪工作。
北宋科學家沈括主持了壹條420公裏長的運河的管理工作。他采用“分層堰施工法”,測得長渠兩端高差為19.486丈。沈括還下令12年修訂天下州縣地圖,將地圖方位由8個增加到24個,提高了地圖的精度。
沈括觀察北極星三個多月,繪制了200多幅北極星和磁北向的地圖,發現了磁偏角。這是壹個前所未有的發現,對測繪具有重大的科學價值。比哥倫布橫渡大西洋時發現磁偏角早400年。
元代天文學家郭守敬用自制儀器觀測天文,發現黃道面與赤道面的交角為23.33度,每年都有變化。按現在的理論,角度是23.32度,可見當時的觀測精度相當高。
郭守敬還發明了壹些精確的內檢公式和球面三角形計算公式,為大地測量提供了可靠的數學基礎。
當時,為了興修水利,郭守敬還率隊在黃河下遊進行了大規模的工程測量和地形測量,使許多重要工程得以科學設計、合理施工,節省了大量人力物力。
還有壹點,值得記住:在中國乃至世界歷史上,中國的元朝
科學家郭守敬是第壹個用平均海平面作為高程起始面的人。《明代鄭和下西洋航海圖》是我國古代測繪技術的又壹傑作。鄭和七下西洋,最遠到達索馬裏、阿拉伯和非洲的紅海。
明初沿海地區超過漢唐。鄭和航海圖壹直保存到現代。它是中國最著名的古代海圖,也是中國最早的亞非地圖。
清朝康熙皇帝是測繪發展的領軍人物。他生在指揮戰爭、鞏固政權的時代,特別註重了解國家周邊的山川。他親自領導了全國大地測量和地圖測繪工作。
康熙首次統壹了國家計量中的長度單位。根據子午線弧長的測量結果,他個人決定以200裏為子午線度數,每裏為1800尺,每尺為子午線長度的1%秒。
他還利用傳教士培養測繪人才,購買測繪儀器。從北京附近開始,先後繪制了華北、東北、內蒙古、東南、西南、西藏等地區的地圖,進而編制了完整的故宮地圖。
清乾隆即位後,編制了《西域圖》和《亞洲全圖》,是當時世界上極為重要的測繪成果,標誌著中國的測繪技術壹度走在世界前列。包括之前考古學家發掘的古地圖,對於研究中國古今地理、水系、湖泊的動態變化,具有極其重要的科學價值。
縱觀中國古代測繪史,在幾千年的歷史長河中,其進步和發展基本上是以朝代為基礎,以傑出的個人勤奮和才華而獨立的。但是,基於歷史的測繪成果,無壹不是熠熠生輝,光彩奪目。