中國古代測繪漫談
漫談中國古代測繪
王
測繪是壹門古老的科學，在中國有著悠久的歷史。關於測繪有文字記載。《史記·夏本紀》說，公元前2200多年，於霞治水“左則衡，右則規，載四時開九州，通九路”。《山海經》還說，於霞派了兩個弟子張達和豎亥去測量世界的大小(大比例尺地圖)。這說明在4000多年前，為了發展農業，我們的祖先就已經在抗洪鬥爭中進行了大規模的測繪工作。上面說的“準”是測高度的，“繩”是測距離的，“規”是畫圓的，“矩”是畫正方形和三角形的。還有“步”，是計量單位，300步折成壹裏。禹治水的成功促進了農業的發展，使夏朝進入了壹個繁榮的時代。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，刻出九州山川、河流、植被、道路、動物分布圖。這是古代的原始地圖，供人們外出交流和狩獵時參考。
《晉書》中有記載，夏商周時期，設置“地方官司徒”官職，管理全國版圖。可見，早在3500年前，中國就已經繪制了相當數量的地圖，甚至需要專人管理。春秋戰國時期，地圖在軍事上被廣泛使用。
《管子圖》說，主力士兵打仗，首先要看地圖，了解地形，這樣才不會輸。《孫子兵法·地形》也說，沒有地圖，不了解地形，妳就失敗了。當時的地圖是刻在木板上的，包括山脈、河流、城鎮、道路等相關位置，有壹定的比例，廣泛使用圓規。
秦漢時期，統治者將地圖視為權力的象征，非常重視，以至於有了“見窮匕首”的傳奇故事。當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，“掌天下地圖以掌天下之地”。思路和概念極其清晰；而且中央政府專門由“大司徒”管理，地方政府由“地方訓練”管理(兩者都稱為管地圖官司的標題)。當劉邦進入鹹陽後，蕭何立刻把秦朝的地圖全部放在了壹個堅固的數據庫裏，這給漢朝帶來了很多潛在的好處。地圖數據的積累也促進了天文巡天的進步。西漢時期，人們已經可以用鉤、股、弦和類似三角形來計算距離，測量面積的方法也增多了，促進了測繪技術的發展。長沙馬王堆壹號漢墓出土的地形圖最能體現當時的高超水準。地圖埋在2100多年前，壹定是畫得更早。地圖比例尺約為1: 1.8萬，相當於古代壹寸十裏的比例。地圖內容詳細，山川方向和居民區位置與現代地圖相當壹致，符號設計有壹定的原則。它是當今世界上保存最早的古代地圖，比古埃及著名制圖家繪制的地圖至少早300年，地圖的內容和適用性也遠勝於古埃及。東漢前期，社會穩定，經濟發展，大規模的黃河治理工程和社會生產迅速推進，也促進了測繪技術的進步。著名科學家張衡經過長期觀察，發現地球是圓的，繞南北極軸旋轉。黃道是太陽的軌道，與赤道成24度角。這些重要的科學概念為天文大地測量和大比例尺地圖測繪提供了理論基礎。後來中國發明了米中鼓車，是利用齒輪等機械原理制作的測量距離和確定方位的工具。每走壹英裏，車上的木偶就鼓壹次，手環每走十英裏就鼓壹次。車上的指南針記錄著汽車的方向。
故宮全圖
三國之後，金朝建立，天下再次統壹。這時，著名的制圖師裴秀出現了。他在總結前人經驗的基礎上，創造了分數(比例尺)、準觀測(測量方法)、坑道(測量距離)、競賽(測量高度)、方邪(測量角度)、直線(測量曲線和直線)六種制圖體。這六條測繪原理，除經緯和投影外，幾乎都簡略地提到了現代地圖的測繪原理，在我國地圖學發展史上具有劃時代的意義，對後世的測繪產生了深遠的影響。在裴秀的指導下，他組織了大量的測量員和制圖員，編制了18幅著名的龔宇地圖，並縮減了世界地圖和方丈地圖。這些地圖很詳細，也很容易解讀，流傳了幾百年。
唐朝初期，中國疆域遼闊。為了便於統治，皇帝曾經規定全國各州、各府每年都要對地圖進行壹次修改和測量。可見當時地圖的實時概念已經確立。有壹次，德宗皇帝讓制圖師賈丹畫壹幅全國地圖。賈丹根據《地圖學六體》組織人員用16年時間完成了《中外人在海圖》。地圖覆蓋東西萬裏，南北三萬五千裏。是當時中國的版圖，相當於壹張當代的亞洲地圖。可惜這幅圖已經失傳了，但宋人參照原圖將華和圖縮小，刻在石碑上，現保存在安碑林。唐代著名天文學家張遂在世界上第壹次用科學方法測量了子午線的長度。根據不同地方的太陽陰影變化，他發現北極星的高度差是壹度，所以在地面上南北距離差是351的80步，是不均勻的。這壹發現比其他國家早1000多年。
宋朝王安石變法期間，進行了大規模的農田水利建設。新法實施的六七年間，興修水利10多萬項，灌溉農田3000多萬畝，其間進行了大量的調查和測繪工作。大科學家沈括曾經主持管理壹條840多英裏長的運河。他采用“分層堰施工法”，測量出長渠兩端的高度差為19英尺、4英尺、8分6英寸。沈括還下令12年修訂天下郡縣地圖，將地圖方位由8個增加到24個，提高了地圖的精度。特別值得壹提的是，沈括在觀測北極星三個多月後，繪制了200多幅北極星和磁北向的地圖，並找到了磁偏角。這是壹個前所未有的發現，具有重大的測繪科學價值，比哥倫布橫渡大西洋時發現磁偏角早400年。
元代大科學家郭守敬用自制儀器觀測天文學，發現黃道面與赤道面的交角為23° 33 ' 05 "，每年都有變化。按照現在的理論，這個角度是23° 31 ' 58”，說明當時郭的觀測精度相當高，而張衡在此之前認為這個角度是24°。幾千年過去了，精度提高了近30’。雖然兩者沒有內在聯系，但也算是中國測繪史上的壹段佳話。郭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，他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。值得記住的是，在中國乃至世界歷史上，郭守敬是第壹個用平均海平面作為高程起始面的人。
明代鄭和航海圖是我國古代測繪技術的又壹傑作。鄭和七下西洋，遠達索馬裏、阿拉伯和非洲紅海，使明初沿海地區超過漢唐時期。鄭和第七次下西洋的航海圖壹直保存到近代。它是中國最著名的古代海圖，也是中國最早的亞非地圖。
清朝的康熙皇帝是測繪發展的領軍人物。他反對外國傳教士的陰謀活動，並利用傳教士的科學技術為他的統治服務。康熙出生在指揮戰爭、鞏固政權的時代。他領導了國家大地測量和地圖測繪工作。他首先統壹了國家測量中的長度單位，並根據子午線弧長的測量結果，親自決定用200裏來滿足地球的經度壹次，每裏長1800英尺，每英尺是經度的百分之壹秒。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，他先後繪制了華北、東北、內蒙古、東南、西南、西藏等地區的地圖，然後編制了帝國地圖。乾隆即位後，編制了《西域圖》和《亞洲全圖》，這是當時世界上極為重要的測繪成果，表明中國的測繪技術曾壹度走在世界前列。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，可以知道它的進步和發展幾乎沒有系統性和連貫性，也缺乏完整的記載。就算有壹些系統的積累和聯系，也真的太少了。在幾千年的歷史長河中，它的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。然而，基於歷史的測繪成果無壹不是熠熠生輝，光彩奪目，包括出土的測繪文物，以及龐大的地下宮殿、城墻、城市遺址——雖然隱藏在背後，看似毫無痕跡，但實際上是規劃設計，大量的測繪放樣工作更是鮮為人知...
中國古代的測繪成就令人驚嘆。幾千年來毫不留情的閉關鎖國和封建文化意識，令人壓抑和悲哀！
測繪在中國是壹門古老的科學。雖然在歷史上缺乏應有的聯系和連貫性，但絕不是某些人說的。它是從希臘和埃及傳入的。它是我們的祖先在開荒、墾荒、水利建設和古代城市建築規劃設計的生產實踐中產生的，並隨著政治、經濟、軍事的需要而發展和完善。古代的許多測繪科技成果在當時處於世界領先地位。從清末到民國，由於軍閥政權和國民黨政府的腐敗，中國的測繪科學落後於西方資本主義國家。
今天，強大的祖國正在迅速崛起，測繪科學技術發生了革命性的變化。測繪工具也從手工、機械、光學儀器發展到航測、遙感、激光、紅外、電子等自動化儀器。我們可以生產出更多、更快、更準確的測繪成果，為四化建設服務。作為測繪工作者，我們要以古代科學家為榜樣，勇於實踐創新，在新的長征路上貢獻自己的才能和力量。
鄭和航海圖