没有计算机的年代和古人是如何进行测绘的?

古往今来 , 说到测绘 , 就绕不开禹 , 禹奉舜命治理洪水的故事更是无人不知无人不晓 。 用“左准绳,右规矩” , 测量远近和高低 。 他用这项技术铸造的九鼎图 , 是中国最早的原始地图 。


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另外一重点需要讲的就是西周初期的周公了 , 姬姓 , 名旦 , 是古代著名的政治家、军事家、思想家、教育家,被尊为元圣 。 公元前1112年 , 在河南颖川阳城(今登封县告成镇)建立了土圭测景台;公元前1108年营建洛邑(今河南洛阳) , 勘测绘制了洛邑地图献给成王 。


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春秋战国的郑国 , 一个人 , 在公元前246年(秦王政元年)郑国受韩国命令 , 费时十年 , 打造了西引泾水东注洛水 , 长达 300 余里的郑国渠 , 也是中国四大古渠之一 。


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到了汉武帝期间 , 西汉时期的著名水工徐伯 , 根据大司农郑当时的建议 , 由齐人水工徐伯主持、动员兵卒数万人开挖漕渠 。 历时三年 , 终于开凿成历史上的第一条关中漕渠 , 西起汉长安城西南的昆明池 , 经汉长安城东南(今西安城北向东) , 沿途纳浐、灞诸水 , 依山傍渭 , 直通黄河 , 全长300多里 。 为长安城运送粮草发挥了重要作用 。

隋朝年间 , 著名建筑家宇文恺 。 他勘测、设计建成了大兴城(今西安) 。 在设计大型宫殿建筑时,使用了比例尺,绘有平面图;并且建成大兴城到潼关引渭入黄的广通渠,长300余里;于炀帝二年(605)三月到次年正月,建成东都洛阳城 。 著有《东都图记》20卷、《明堂图仪》2卷 。

唐朝中期 , 有一位宰相很厉害 , 充分的诠释了不想当地理学家的文人不是好宰相 。 贾耽(730年-805年) , 字敦诗 , 唐朝中期宰相 , 杰出的地理学家 , 曹魏太尉贾诩之后 。 编绘有《关中陇右山南九州图》、《海内华夷图》,并撰写了《关中陇右山南九州别录》6卷、《古今郡国县道四夷述》40卷等 。

从古至今 , 测绘都是一个非常重要的行业 。 小至房屋建设 , 家具安装大至行政规划 , 行 军打仗都必须有测绘人员参与 。

测绘是只相信数据 , 不相信眼泪的职业 。 数据的精确度以及准确度影响到了整个测绘行业的发展 。 古代中国能够领跑全球(据悉宋朝GDP一度达到全球35%)测绘贡献了其不可磨灭的力量 。

今天介绍古代测绘的道具 , 计算方法 , 顺便说说中国古代测绘的成就 。

中国古代三维测绘所用基本道具有“准”、“绳”、“规”、“矩”四大类 。 这几个字相信大家都是比较熟悉的 。 “准”就是用来看看两个点是不是在同一平面(内行人叫水准面)上的测量器具 。 就像家里挂一幅画 , 要“放平”否则就不好看 , “放平”的意思就是在一个水准面上 。


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▲古代水准仪

调节仪器保证两头水深相同 , 那么三个木牌连接成的线就在一个水平面上了 。 为什么用三个木牌?因为两个会有一定的误差 , 多加一个作为校准会提高观测精度 。 为什么木牌上面用锯齿状?因为如果木牌被磨平 , 那么观测对象是在木牌所遮挡的范围内 , 还是刚好在木牌的顶部 , 就无法确认了 。 因此锯齿的木牌就是为了提高观测精度 。

可以看出 , 当时设计师设计任何一个部件 , 都要考虑两个字:精度 。 更多干货敬请关注公众号:GIS前沿 据说古代用这个搞跨河水准 , 北宋年间甚至有过八百里的水准测量 。

下面来介绍古代测绘仪器“杆” , 一种时间测量仪器 。

现在给大家介绍“杆”是怎么用的 。 古代人民发现任何东西都有影子 , 影子随着太阳的变化而周期位移 , 大家常说的“立竿见影”就是这个意思 。 为测定太阳的位置也就是时辰 , 发明了“杆” 。 慢慢演变有了专业的“杆” , 叫日晷(gui三声)以及圭表 。


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▲立杆见影

说完了这个测时间的方法 , 我们再来介绍一下定向的道具 。 科普一下 , 所谓定向就是找到统一的方向 , 为什么要做这一步?多次绘制地图 , 要保证各张图可以拼接起来 , 或者使用起来更方便就要把图向上的方向统一 。 不能你拿着的地图向南我拿着的地图向东 , 所以大家就开始规定向上的方向必须是北方向 , 那么问题来了:找不到北怎么办?这就是定向需要解决的问题 。


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▲古代定向道具——司南

底座是青铜磨得亮晶晶 , 上面是个带磁性的勺子 , 用地磁找到磁北方向(地磁和磁北稍后介绍) 。 全国统一画图用磁北方向作为上方 。 那么这个道具的名字就叫:司南!!!

南北方向有什么特殊的 , 为什么都用北方向为上方 , 而不用东方向呢?给大家出个题或许就明白了:在北半球向南走100KM(还是在北半球) , 再向西走100KM , 再向北走100KM , 再向东走100KM 。

请问最后的位置是在最初的位置的那里?

A原点;B东边;C西边;D南边;E北边;F东边 。

为了方便后人有用水作为底座 , 也有不要底座用细线吊着磁铁石的各种指南针 。


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▲指南针


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