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中国古代的“测绘”黑科技

文章来源:地质博物馆  发布时间:2018-12-07  点击次数:1216

中国古代的“测绘”黑科技
今年刚刚过去的8月29日是第15个全国测绘法宣传日,是自然资源部组建后的首个测绘法宣传日。关于“测绘”,你知道多少呢?
 
测绘
Geomatics
测绘,指的是测量和绘图。
 
我们的祖先在很久以前就开始以简单的图画或符号记载周围的地理环境,用于军事和城市建设等活动,发展至今已有几千年的历史。那么,智慧的古人们使用过哪些测绘工具呢?
 
1
准绳与规矩
 
“准绳”和“规矩”是我们非常熟悉的词,用来表示标准、规则,它们在古代其实是测量工具:
 
准——测量水平的仪器。
凖者,所以揆平取正也。——《汉书·律历志上》
绳——测量距离、引画直线和确定平面的工具。
     木受绳则直。——《孔子家语》
规——校正圆形的工具。
圆者中规,方者中矩。——《荀子·赋》
矩——画方形的工具,也就是曲尺。。
 

伏羲氏拿着“矩”,女娲氏拿着“规”进行观测


2
星座定向
 
中国人从很早开始就仰望星空,探索宇宙的奥秘,并根据许多颗星星构成的形状做出的星宿划分。
“维南有箕,不可以簸扬;
维北有斗,不可以挹酒浆”
——《诗经·小雅·大东》(约公元前684年)
 
译:南方的形如簸箕的箕星,并不能用来簸扬谷糠;北方的状似长柄杓的斗星,也不能用来舀酒浆。
 
战国时期的《尚书·尧典》中记载的方位已有东、西、南、北四个,《尚书·禹贡》中增加到八个。
1977年在安徽阜阳西汉汝阴侯墓出土的西汉初六壬式盘上,由八干、四维组成了12个方位。
 

六壬式盘:天盘直径9.5厘米,由里向外依次为北斗七星、十二月次、二十八宿;地盘边长13.5厘米,由外向里依次为二十八宿、十二地支、十天干。
 

3
太阳的影子
 
古人常常通过观察物体的太阳影子长度变化,来确定物体所在的时间和地理位置,最广为人知的就是日晷
 
日晷在我国秦汉时代已广为应用,它利用太阳的投影和地球自转的原理,通过盘中指针所指的位置来表示时间。铜制的指针叫做“晷针”,石制的圆盘叫做“晷面”
晷针的上端指向北极,下端指向南极。正午时太阳照射,针的影子正好落在正北方向。
 

故宫的日晷
 
晷面有上下两侧,上侧的时辰从早到晚是逆时针转动,下侧则顺时针转动。每年的春分以后需要看上侧的影子,秋分以后则看下侧的影子。


4
磁石定向——司南
 
定向仪器“司南”发明于公元前三世纪,司南即“指南”之意。古人在在采矿和冶炼工作中,通过铁矿石认识了磁石,并发现磁石具有吸引铁的性质。
后来的指南针就是在司南的基础上加以改进而成的。三国时期,魏国扶风(陕西岐山县)人马钧又制造了指南车
 

50年代,司南复原模型
 
需要注意的是,司南的“汤勺”形状是四、五十年代由历史学者王振铎根据古代文献所复原的,由于迄今并没有出土司南实物,所以真实的司南究竟是不是这样,并无学界共识。
 

5
记里鼓车
 
记里鼓车发明于公元400年,是中国古代用来记录车辆行过距离的马车。有关记道车的文字记载最早见于西汉。到后来,因为增加了“行一里路,敲一下鼓”的装置,故名“记里鼓车”。它与指南车都是天子大驾出行时的仪仗车
 
记里鼓车的原理是利用车轮的周长记录车行的里数:车轮的周长是恒定不变的,车行一里轮子转动的圈数也是不变的,只要记住车轮的圈数,行驶里程也就会得到了。这一原理与汽车上的里程表原理相同,是近代里程表和减速器的先驱
“记里鼓车,驾四,形制如司南。其中有木人执槌向鼓,行一里则打一槌。”——《晋书·舆服志》




 
6
浑仪、简仪
 
唐贞观七年(633年),天文学家李淳风制造了测量天梯球面坐标的仪器——浑天黄道仪,随后又制成一架铜制浑仪
 
浑仪的关键部件是“窥管”,就是一根中空的管子,好像现代的望远镜,但是没有镜头。人眼在管的一端,通过窥管看见天上一个小的部分,窥管放置于不同方向就能看到天上不同的区域。可谓“以一管窥全天了”。所以,浑仪就是用来给肉眼所能看见的天体测定坐标的仪器。
 

南京紫金山天文台明正统二年(1437年)的浑仪
这架青铜仪器结构牢固,工艺华美,近看高大,远看玲珑,堪称我国古代科学技术、工艺、美术、铸造技巧、机械构造等多方面高度发展的结晶。是古代浑仪发展的顶峰。
 
1279年,元代汉族天文学家郭守敬在浑仪的基础上进行简化改造,创制简仪。它可以测量天体的赤道坐标和地平坐标,互不干扰。欧洲直到三百多年之后的1598年才有天文学家第谷发明与之类似的装置。
 
南京紫金山天文台,明正统年间的浑仪。八国联军入侵北京时,被法军掠至德国公使馆,1905年归还我国。
 
 

 
湖南省地质博物馆
正在快马加鞭地闭馆装修中


并且新开设了测绘地理信息展厅
更多有趣的知识
敬请期待哟
 
湖南省地质博物馆 胡曼梓
 
 
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