有這樣一群人,他們身強體壯,上山下水,猶如蛟龍出海。
他們玩得來計算機,寫得來代碼,VisualStudio,MATLAB,CAD,ARCGis各種專業(yè)軟件信手拈來。
他們搞得懂高等數(shù)學,摸得透線性代數(shù),用數(shù)學解譯天地變幻,猶如家常便飯。
傳統(tǒng)的測繪技術領域包括大地測量技術、航空攝影測量技術、工程測量技術、地圖制圖與制印技術、海洋測繪技術以及測繪儀器制造技術等。當代測繪高科技主要是空間定位技術、航空和衛(wèi)星遙感技術、地面一體化測量技術和地理信息技術,以及與之相配套的通信技術和系統(tǒng)技術而帶來的上述技術的集成。
但你知道中國古代測繪有多厲害嗎?
沒有現(xiàn)代科技、缺乏先進設備,這些古代杰出的測繪人物,仍能從天地萬物中獲取知識。
他們大多都是重大工程建設者或歷史見證人,對中國測繪事業(yè)的發(fā)展作出了重大貢獻。
說到測繪,就繞不開禹,禹奉舜命治理洪水的故事更是無人不知。在治水過程中,采用“左準繩,右規(guī)矩”,測量遠近和高低。他鑄造的九鼎圖,是中國最早的原始地圖。
說完禹,就要說西周初期的周公了,姬姓,名旦,除了愛解夢之外,還是我國古代著名的政治家、軍事家、思想家、教育家,被尊為元圣。
因采邑在周(今陜西岐山北),稱周公。公元前1112年,在河南穎川陽城(今登封縣告成鎮(zhèn))建立了土圭測景臺;公元前1108年營建洛邑(今河南洛陽),勘測繪制了洛邑地圖獻給成王。
春秋戰(zhàn)國的鄭國,鄭國不是國家的名字,他是當時韓國的水工,在公元前246年(秦王政元年)鄭國受韓國命令,費時十年,打造了西引涇水東注洛水,長達 300 余里的鄭國渠,也是中國四大古渠之一。
到了漢武帝期間,西漢時期的著名水工徐伯,根據(jù)大司農(nóng)鄭當時的建議,由齊人水工徐伯主持、動員兵卒數(shù)萬人開挖漕渠。歷時三年,終于開鑿成歷史上的第一條關中漕渠,西起漢長安城西南的昆明池,經(jīng)漢長安城東南(今西安城北向東),沿途納浐、灞諸水,依山傍渭,直通黃河,全長300多里。為長安城運送糧草發(fā)揮了重要作用。
隋朝年間,著名建筑家宇文愷。他勘測、設計建成了大興城(今西安)。在設計大型宮殿建筑時,使用了比例尺,繪有平面圖;并且建成大興城到潼關引渭入黃的廣通渠,長300余里;于煬帝二年(605)三月到次年正月,建成東都洛陽城。著有《東都圖記》20卷、《明堂圖儀》2卷。
在唐朝中期,有一位宰相很厲害,充分的詮釋了不想當?shù)乩韺W家的文人不是好宰相。賈耽(730年-805年),字敦詩,唐朝中期宰相,杰出的地理學家,曹魏太尉賈詡之后。編繪有《關中隴右山南九州圖》、《海內華夷圖》,并撰寫了《關中隴右山南九州別錄》6卷、《古今郡國縣道四夷述》40卷等。
從古至今,測繪都是一個非常重要的行業(yè)。小至房屋建設,家具安裝大至行政規(guī)劃,行軍打仗都必須有測繪人員參與。
測繪是只相信數(shù)據(jù),不相信眼淚的職業(yè)。數(shù)據(jù)的精確度以及準確度影響到了整個測繪行業(yè)的發(fā)展。古代中國能夠領跑全球(據(jù)悉宋朝GDP一度達到全球35%)測繪貢獻了其不可磨滅的力量。
今天介紹古代測繪的道具,計算方法,順便說說中國古代測繪的成就。
中國古代三維測繪所用基本道具有“準”、“繩”、“規(guī)”、“矩”四大類。這幾個字相信大家都是比較熟悉的?!皽省本褪怯脕砜纯磧蓚€點是不是在同一平面(內行人叫水準面)上的測量器具。就像家里掛一幅畫,要“放平”否則就不好看,“放平”的意思就是在一個水準面上。
▲古代水準儀
調節(jié)儀器保證兩頭水深相同,那么三個木牌連接成的線就在一個水平面上了。為什么用三個木牌?因為兩個會有一定的誤差,多加一個作為校準會提高觀測精度。為什么木牌上面用鋸齒狀?因為如果木牌被磨平,那么觀測對象是在木牌所遮擋的范圍內,還是剛好在木牌的頂部,就無法確認了。因此鋸齒的木牌就是為了提高觀測精度。
可以看出,當時設計師設計任何一個部件,都要考慮兩個字:精度。據(jù)說古代用這個搞跨河水準,北宋年間甚至有過八百里的水準測量。
下面來介紹古代測繪儀器“桿”,一種時間測量儀器。
現(xiàn)在給大家介紹“桿”是怎么用的。古代人民發(fā)現(xiàn)任何東西都有影子,影子隨著太陽的變化而周期位移,大家常說的“立竿見影”就是這個意思。為測定太陽的位置也就是時辰,發(fā)明了“桿”。慢慢演變有了專業(yè)的“桿”,叫日晷(gui三聲)以及圭表。
▲立桿見影
說完了這個測時間的方法,我們再來介紹一下定向的道具。科普一下,所謂定向就是找到統(tǒng)一的方向,為什么要做這一步?多次繪制地圖,要保證各張圖可以拼接起來,或者使用起來更方便就要把圖向上的方向統(tǒng)一。不能你拿著的地圖向南我拿著的地圖向東,所以大家就開始規(guī)定向上的方向必須是北方向,那么問題來了:找不到北怎么辦?這就是定向需要解決的問題。
▲古代定向道具——司南
底座是青銅磨得亮晶晶,上面是個帶磁性的勺子,用地磁找到磁北方向(地磁和磁北稍后介紹)。全國統(tǒng)一畫圖用磁北方向作為上方。那么這個道具的名字就叫:司南?。?!
南北方向有什么特殊的,為什么都用北方向為上方,而不用東方向呢?給大家出個題或許就明白了:在北半球向南走100KM(還是在北半球),再向西走100KM,再向北走100KM,再向東走100KM。
請問最后的位置是在最初的位置的那里?
A原點;B東邊;C西邊;D南邊;E北邊;F東邊。
為了方便后人有用水作為底座,也有不要底座用細線吊著磁鐵石的各種指南針。
▲指南針
▲中國古代地圖及房屋建筑設計圖
感受一下:
今有望海島,立兩表齊高三丈,前后相去千步,令后表與前表參相直,
從前表卻行一百二十三步,人目著地,取望島峰,與表末參合,
從后表卻行一百二十七步,人目著地,取望島峰,亦與表末參合,問島高及去表各幾何?
翻譯成白話:AC=DF=三丈;AB=123步;DE=127步;AD=1000步。
問AN=?;NM=?
這個應該就是當時測繪界頂級算數(shù)題,沒有線性代數(shù),沒有最小二乘,這種題對于測繪界人士來說滿滿的都是關愛。
科普完了,剩下給大家講幾個彰顯中國測繪人智慧的案例。
首先沈括大師,在我國宋朝測繪大師沈括連續(xù)觀測北極星三個多月,發(fā)現(xiàn)磁北方向與真北方向是有夾角的。(先科普一下,磁北方向就是我們指南針指的北方向其實是指向地磁南極。真北方向是地球自轉軸的北方向,就是我們的北極。)
歐洲是400年之后,哥倫布橫渡大西洋,發(fā)現(xiàn)了磁偏角。
徐光啟,他師從意大利傳教士利馬竇,和利馬竇合譯了《幾何原本》和《測量法義》,與熊三拔全譯了《簡平儀說》。為了融通東西,他撰寫了《測量異同》,詳細考證了中國測量術與西方測量術的相同點和不同點。他主持編寫的《測量全義》,是集當時測繪學術之大成的力作,內容豐富,涉及面積、體積測量和有關平面三角、球面三角的基本知識以及測繪儀器制造等。
1610年他受命修訂歷法,積極要求采用西方測量術和制造測量儀器,共制造象限大義、紀限大儀、候時鐘、望遠鏡等27年,促進了我國天文大地測量的開展。
大咖代表還有元朝的郭守敬,他通過長期的觀測發(fā)現(xiàn)了黃道與赤道的交角為23°33′05″,黃道就是地球圍繞太陽旋轉的軌道,赤道就不用說了,現(xiàn)在有科學認為黃道與赤道的交角是由于月亮的存在。
中國古代測繪甩了西方一個銀河系!
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