中國古代測繪圈，個個都是大咖

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各種專業軟體信手拈來。

他們搞得懂高等數學，摸得透線性代數，用數學解譯天地變幻，猶如家常便飯。

但你知道古代測繪有多厲害嗎？沒有現代科技、缺乏先進設備，這些古代傑出的測繪人物，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，對測繪事業的發展作出了重大貢獻。

禹奉舜命治理洪水。在治水過程中，採用「左準繩,右規矩」，測量遠近和高低。他鑄造的九鼎圖，是最早的原始地圖。

姬姓，名旦，因采邑在周（今陝西岐山北），稱周公。公元前1112年，在河南穎川陽城（今登封縣告成鎮）建立了土圭測景台；公元前1108年營建洛邑（今河南洛陽），勘測繪製了洛邑地圖獻給成王。

漢武帝元光六年（前129），他主持開鑿漕渠，巡行穿渠，在複雜的地形中立表測量。三年渠成，長300餘里，潼關到長安漕運時間縮短一半，灌田一萬餘頃。

唐開元五年（717）到長安，充當唐玄宗顧問。在長安的十年間，創製了黃道游儀、水運渾天儀、覆矩等大型天文觀測儀器；開元十二年，發起和組織了首次大規模的天文測量，測量地點多達13處；根據南宮說測量的一組成果，計算出相當緯度一度子午線弧長（合今132公里，今值110.9公里），領先世界水平90年。

從古至今，測繪都是一個非常重要的行業。小至房屋建設，傢具安裝大至行政規劃，行軍打仗都必須有測繪人員參與。

測繪是只相信數據，不相信眼淚的職業。數據的精確度以及準確度影響到了整個測繪行業的發展。古代能夠領跑全球（據悉宋朝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，順便吹一吹古代測繪的成就。

古代三維測繪所用基本道具有「准」、「繩」、「規」、「矩」四大類。這幾個字相信大家都是比較熟悉的。「准」就是用來看看兩個點是不是在同一平面（內行人叫水準面）上的測量器具。就像家裡掛一幅畫，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

調節儀器保證兩頭水深相同，那麼三個木牌連接成的線就在一個水平面上了。為什麼用三個木牌？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。為什麼木牌上面用鋸齒狀？因為如果木牌被磨平，那麼觀測對象是在木牌所遮擋的範圍內，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。

現在給大家介紹「桿」是怎麼用的。古代人民發現任何東西都有影子，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，發明了「桿」。慢慢演變有了專業的「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一的方向，為什麼要做這一步？多次繪製地圖，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，所以大家就開始規定向上的方向必須是北方向，那麼問題來了：找不到北怎麼辦？這就是定向需要解決的問題。

▲找不著北

▲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（地磁和磁北稍後介紹）。全國統一畫圖用磁北方向作為上方。那麼這個道具的名字就叫（和我大聲一起念）：司南！！！

南北方向有什麼特殊的，為什麼都用北方向為上方，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。請問最後的位置是在最初的位置的那裡？A原點；B東邊；C西邊；D南邊；E北邊；F東邊。

為了方便後人有用水作為底座，也有不要底座用細線吊著磁鐵石的各種指南針。

▲指南針

▲古代地圖及房屋建築設計圖

感受一下：

今有望海島,立兩表齊高三丈,前後相去千步,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?

翻譯成人話：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題，沒有線性代數，沒有最小二乘，這種題對於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測繪人智慧的案例，免得大家說我無腦粉。

首先沈括大師，在宋朝測繪大師沈括連續觀測北極星三個多月，發現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年之後，哥倫布橫渡大西洋，發現了磁偏角。

跟我一起搖擺

徐光啟，他師從義大利傳教士利馬竇，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製造等。

1610年他受命修訂曆法，積極要求採用西方測量術和製造測量儀器，共製造象限大義、紀限大儀、候時鐘、望遠鏡等27年，促進了天文大地測量的開展。

牛人代表還有元朝的郭守敬，他通過長期的觀測發現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，現在有科學認為黃道與赤道的交角是由於月亮的存在。

古代測繪甩了西方一個銀河系，吹牛都可以再寫一本書！

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