中国古代测绘,甩过西方几条街
有这样一群人他们身强体壮,上山下水,犹如蛟龙出海他们玩得来计算机,写得来代码VisualStudio,MAT...
有这样一群人
他们身强体壮,上山下水,犹如蛟龙出海
他们玩得来计算机,写得来代码
VisualStudio,MATLAB,CAD,ARCGis
各种专业软件信手拈来
他们搞得懂高等数学,摸得透线性代数
用数学解译天地变幻,犹如家常便饭
你不知道他们是何方神圣
其实他们就是测绘工作人员
小编将带你看看这群低调而牛X的古代测绘人员
如何从天地万物中获取人类想要的知识
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,顺便吹一吹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。
古代水准仪
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。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。现在超过100公里的水准已经都使用电子水准仪了,可怜当时的测绘人员。
绳又是什么呢?绳就是每个测绘人员出门都要在一个绳子上两头打个结,那么这两个结之间就是固定长度了,出门比划一下就知道长短和深浅了。这就是“准绳”一词的起源。当然人们可以对更硬,受力受热变化更小的物件进行精细加工的时候,尺就渐渐的代替绳在测量中的使用。
“准绳”
“矩”就是画方型的东西,又叫曲尺。顾名思义,曲尺是直角尺,而不是弯曲的尺子。主要用来画角度,也辅助画长度,最后进化成我们常见的三角尺。
这四大简单的东西,是比较好掌握的。下面来介绍古代测绘仪器“杆”,一种时间测量仪器。What?时间也归测绘管?bingo!后文会仔细给大家介绍时间与测绘的关系。
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。
立杆见影
古代定向道具——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。
指南针
中国古代地图及房屋建筑设计图
利用相似三角形测量物体的高度、距离。
利用勾股定理测量、计算物体的高度、距离。
相似三角形和勾股定理,应该是比较熟悉的,这里就不介绍了。总之古代测量的心经《九章算术》基本等于现在初中生的奥数题,相对来说还是比较简单的。
课讲完了,再讲几个彰显中国人的智慧的案例,顺便给大家做科普,免得大家说我是中国古代测绘界的无脑粉。
首先沈括大师,在我国宋朝测绘大师沈括连续观测北极星三个多月,发现磁北方向与真北方向是有夹角的。(先科普一下,磁北方向就是我们指南针指的北方向其实是指向地磁南极。真北方向是地球自转轴的北方向,就是我们的北极。)
这个厉害之处在哪里呢?那个时候大家还认为地球是平的,如果再深入挖掘,多几个天文观测站,是有机会发现地球的真实形状。欧洲是400年之后,哥伦布横渡大西洋,发现了磁偏角。
沈括还发现了章动、岁差(这两个可以理解为地球自转轴在规律的摇摆,章动是长周期摇摆,岁差是短周期摇摆——跟我一起摇摆)以及平日时与真日时之差(可以理解为一天其实不是24小时)。
牛人代表还有元朝的郭守敬,他通过长期的观测发现了黄道与赤道的交角为23°33′05″,黄道就是地球围绕太阳旋转的轨道,赤道就不用说了,现在有科学认为黄道与赤道的交角是由于月亮的存在。
如果当时能深究这个问题,说不定就发现了万有引力,开启中国天文测量的新高度。给大家介绍一下他计算的精度,现在推算当初的角度为23°31′58″差1′07″是秒针在0.004秒走过的角度。
中国当时甩了西方几条街,吹起来都可以再写一本书,牛人代表也很多,像发明地震仪的张衡,以及他改造发明的浑天仪这些都不多说了。
总结一下,今天主要介绍了古代测绘仪器“准,绳,规,矩”,“表”,“司南”以及简单的测量计算方法,用简单的初中奥数题建立了我国千年测绘界的领先地位。
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