地图文化__第三讲古代测绘.ppt.Convertor.doc

第三讲古 代 测 绘1人类对地球认识的发展大约公元前4世纪，柏拉图从自然哲学的观点上，最先提出了地球的概念。公元前6世纪后半叶，已有学者提出地为圆球的说法 。在1522年麦哲伦领导船队环球航行成功，激起人们对地球形状的关注。 法国科学院于1735年派遣两个测量队分赴秘鲁和北欧拉普兰进行弧度测量，证实了地扁说。即靠近两极的子午椭圆曲率小，其曲率半径大；而靠近赤道的子午椭圆曲率大, 曲率半径小。重力测量是地扁学说的很好佐证：纬度低的地方重力值小，说明地面离地心较远；纬度高的地方重力值大，说明地面离地心较近。2世界历史上最早估测地球半径的人及使用的方法公元前3世纪，亚历山大学者埃拉托色尼首先应用几何学中圆周上一段弧长S、对应的圆周角同圆半径R的关系，估算了地球半径的长度。RS 3世界上第一次实施重力测量的人及使用的方法1590年，意大利物理学家伽利略进行了世界上第一次重力测量。 他利用球在斜面上的滚动，测得球在第一秒内走了4.9米，第二秒时走了14.7米，第三秒时走了24.5米。由此推得球在二秒钟所走的距离比一秒钟增加9.8米；三秒钟所走的距离也比二秒钟增加9.8米。从而得出重力加速度的数值为9.8米秒2。4最早使用等高线显示地貌的人以等高线法显示地貌，启迪于等深线。1728年荷兰工程师克鲁基最先用等深线法来表示河流的深度和河床状况，后来又把它应用到表示海洋的深度。1729年库尔格斯首次制作等深线海图，再后来才应用到陆地上表示地貌的高低起伏形态。1791年法国都朋特里尔绘制了第一张等高线地形图，裘品-特里列姆用等高线表示了法兰西领域的地貌。 18世纪末叶至19世纪初，等高线逐渐开始用于测绘地形图中。19世纪后半叶，等高线法冲破不易识别的阻碍，取得公认。此后，等高线法才成为大比例尺地形测图显示地貌的基本方法。5世界上现存最古老的地图 世界上现存最古老的地图是在古巴比伦北部的加苏古巴城（今伊拉克境内）发掘的刻在陶片上的地图。图上绘有古巴比伦城、底格里斯河和幼发拉底河。大约是公元前2500年刻制的，距今大约四千余年。 6古老的地图巴比伦泥块地图目前已被发现的最古老地图是巴比伦地图，这“张”地图，距今大概有四五千年。考古学家推测当时的人是先在湿软的泥块上刻画上图像，再将它放在太阳下烤晒，硬化之后就成为泥块图。这一张泥块图上面，刻划的是巴比伦附近的一个城市，上面刻画着山脉、河谷及聚落。 巴比伦泥块地图7古老的地图马绍尔群岛是位于太平洋中央的一群岛屿。西方学者们发现，在这些小岛上有一种由树枝和贝壳编织成的特殊图案。原来这是一张地图，每一个贝壳是用来表示附近海域的一个岛屿，枝条则是用来代表岛屿附近的风浪形态。 马绍尔群岛树枝地图8古老的地图爱斯基摩人生活在北极地区。早期的爱斯基摩人，利用河流中的漂木，刻画出许多大小形状各不相同的小木块，并且将木块漆上不同的颜色，而后再安置到海狮皮上。这些木块分别用来表示岛屿、湖泊、沼泽、潮汐和滩地等。 爱斯基摩木块图9世界上现存最早的军用地图世界上现发现的最早的军用地图，是1973年12月在我国长沙马王堆三号汉墓出土的彩色绢绘驻军图。 这张图画在一幅绢帛上，比例尺约为十万分之一，图上分红、蓝、黑三种颜色。居民点用黑色圆圈表示，山脉用黑色“山”字形符表示，河流用青色，道路用朱红色。 第一层面表示军事要素，地理要素退局第二层面，层次分明。1011美国国会图书馆收藏的中文古地图中国传统的卷轴地图 12武汉略图13中国何时有了地图地图的起源，有人推测比文字的起源还要早。因为原始地图跟图画一样，把山川、道路、树木如实地画进地图里，是外出狩猎和出门劳作或旅行的指南。 千百年来，在我国民间就广泛流传着河伯献图的神话故事。 “传说”虽然不能证实地图起源的具体时代，但从侧面说明，约在四千年以前，我国先民已经使用地图了。 14中国何时有了地图据史籍记载，早在公元前一千多年以前，我国就诞生了地图。汉书.郊毅志中有：“禹收九牧之金，铸九鼎，像九州”的记载。左传中有：“惜夏之方有德也，远方图物，贡金九牧，铸鼎像物，百物而为之备，使民知神奸”。据宋代思想家朱熹推断，后来的山海经图是从夏代九鼎图像演变而来的，也是一种原始地图。由此可以说，中国在夏代已经有了原始的地图。 15计里画方“计里画方”，是按比例尺绘制地图的一种方法。绘图时，先在图上布满方格，方格中边长代表实地里数，相当于现代地形图上的方里网格；然后按方格绘制地图内容，以保证一定的准确性。据文字记载，此法始于我国晋代裴秀提出的“制图六体”原则，他曾以一寸折百里的比例编制了地形方丈图。唐代贾耽，以每寸折百里的比例编制了海内华夷图。北宋沈括以二寸折百里编制了天下州县图（又称守令图）。元代朱思本，用计里画方的方法绘制的全国地图舆地图，精确性超过前人。此法沿用1500余年，直到清初，在我国和世界地图制图学史上具有重要意义。16“制图六体” 制图六体，是晋代制图学家裴秀提出的绘制地图的六条原则。 即“制图六体”：一为“分率”，用以反映面积、长宽之比例，即今之比例尺；二为“准望”，用以确定地貌、地物彼此间的相互方位关系；三为“道里”，用以确定两地之间道路的距离；四为“高下”，即相对高程；五为“方邪”，即地面坡度的起伏；六为“迂直”即实地高低起伏与图上距离的换算。 制图六体是相互联系的，是我国明代以前地图制图学理论的基础，在我国和世界地图制图学史上有重要地位。 17我国最早的测量工具 司马迁在史记中写到大禹治水时有这样一段话：“（禹）陆行乘车，水行乘舟，泥行乘橇。山行乘撵，左准绳，右规矩，载四行，以开九州，通九道”。 “准”是古代用的水准器。 “绳”是一种测量距离、引画直线和定平用的工具，是最早的长度度量和定平工具之一。 “规”是校正圆形的用具。“矩”是古代画方形的用具，也就是曲尺。 “立竿见影”便是我国古老的测量工作。古人们用“立竿见影”来确立方向，测定时刻，或者测定节气乃至回归年的长度等等。由此可以说，中国最古老、最简单的测量工具是“表”，也就是普通的竹竿、木竿或者石柱等物。 18我国古代超视距的远距离测量 我国古代借助太阳进行超视距的远距离测量，即利用日影的长短变化进行远距离测量。 19“寸影千里”的具体方法具体方法是：在同一天（如夏至）的中午，在南北方向上的两地分别竖起同高的表杆，然后测量表杆的影，并根据日影差一寸实地相距千里的原则推算两地距离。“寸影千里”成了最早的远距离测量原则。AE、BF为同高的表杆，按影长AC与BD的差“寸影千里”推算AB两地的距离 20南朝时，科学家在进行阳城（河南登封县境内）和交州（今越南境内）的联测时，发现了“寸影千里”的不准确性。唐代一行高僧等在河南平原上成功地进行了子午线长度测量和纬度测量后，否定了“寸影千里”的测量定则。21南朝刘宋的天文学家何承天在长期观测的基础上,对寸影千里的推算法则产生怀疑,在公元442年组织了一次远距离的晷影测量,以验证自己的推断。何承天派人到交州(今越南河内附近),在夏至这一天测量日影。日影在表杆的南侧,长3.2寸。同时有人在阳城(今河南登封县)测量日影。日影在表杆的北侧,长15寸。交州测取的日影与阳城测取的日影长度相加为18.2寸,按照寸影千里的法则推算,阳城到交州应为1.82万里。实际上,两地距离只有1.082万里,合600里影差一寸。这样何承天就用事实否定了沿用多年的寸影千里的推算法则。 22我国最早应用的长度标准远古时期，人们以“身（身体的某一部分）为度”，因此，我国商代骨尺长16厘米，恰好相当于正常人的手张开大拇指和中指的一作扎之长。汉代有“十二栗而当一寸”的记载。 汉书律历志记载，西汉末年，刘韵为首的百余名学者考证历代度量衡制度，首次提出以固定音频和口径的黄钟律管作为长度标准，实际上是以声波长度为长度标准。 23我国古代的时间测量漏刻是我国最古老的测时设备。漏，是漏水的壶，借助水漏出的多少来计量时间的流逝，是守时设备；刻，是带有刻度的标尺，用来标明漏水所反映的具体时间，是报时设备。将漏和刻结合起来，就产生了测时设备漏刻。漏刻24古代的地图载体在我国地图学数千年的发展历史过程中，地图的载体多种多样，主要有木牍、缣帛、铜器、纸笺、石碑等形式。 济南府长清县灵岩寺明昌五年上奏断定田园记碑阴界至图本 25中国最早的地理记录现已发现的十几万块甲骨卜辞材料，是中国现存的最早的系统文字材料，所记录的内容十分可观，其中地理一项，所含信息不少，可以说是中国地理知识记录史的第一篇。 在所发现的甲骨文，仅仅是商代文字的一部分，就已经有上千个地名。 甲骨文中的地名有自然的山河名称，有多样的风向说明。26我国现存最早的实物地图1986年我国甘肃省天水放马滩秦墓出土的地图，是迄今为止我国发现的最早的一幅实物地图。放马滩出土的地图共七幅。分别绘在四块大小相等的木板上。据有关专家论证，它的绘制时间为公元前300年左右的战国后期 。今天渭水支流以及该地区的许多峡谷在该地图中都可以找到，与水经注一书的记载相符。 27我国现在的最古老的测量标石以埋石法长久地标示测量点位，在我国最迟到汉代就出现了。陕西省咸阳市附近的汉代阳陵的罗经石（前153年），是目前发现的最古老的测量标石。 罗经石上方平面图28我国最早的测算专著 三国时期（公元3世纪），出现了第一部测算专著海岛算经。 该书全部9个算例均涉及测高望远及其计算问题。9个算例分别是：测量海岛的高度（望海岛），测量山上的松树的高度（望松），测量城市的大小（望邑），测量涧谷的深度（望谷），居高测量地面上塔楼的高度（望楼），测量河流的宽度（望波口），测量清水潭的深度（望清渊），从山上测量湖塘的宽度（望津），从山上测量一座城市的大小（临邑）。29唐代一行高僧对测绘科学的贡献 一行高僧原名张遂，是唐代著名的天文学家和测量学家。在一行的支持和领导下，于开元十一年（公元723年），用铜铸造成黄道游仪。这台仪器既可以用来测定每天太阳在天空中的位置，也可以用来测定月亮和星宿的位置。同年,一行和梁令瓒等人在继承张衡“水运浑象”理论的基础上又设计制造了“水运浑天仪”。水运浑天仪上刻有二十八宿，注水激轮，每天一周，恰恰与天体周日视运动一致。整个水运浑天仪既能演示日、月、星辰的视运动，又能自动报时。 一行根据修改旧历的需要，于公元724年，又组织领导了我国古代第一次天文大地测量，也是一次史无前例、世界罕见的全国天文大地测量工作。 30九鼎见天下 九鼎图是地理调查的结果大禹将华夏大地破天荒地浓缩在九鼎之上 31贾耽绘制的海内华夷图有什么特点 贾耽是唐代地理学家、地图制图学家，他一生先后采用裴秀制图法，撰成古今郡国县道四夷述、陇古山南国、贞元十道录、皇华四达记及吐蕃黄河录等。他在55岁时组织画工绘制海内华夷图，花了17年的时间，才完成了这个巨幅唐代中国全图。它有两个特点：一是注重外国部分，虽然是采访材料，但注重实际，修正了不少错误；二是注重历史地理的考证，古今地名分别用不同颜色绘注，开创了我国沿革地图的先例。3233宋代沈括在地图测绘方面的成就 梦溪笔谈涉及天文、历法、地理、数学、物理、化学、生物、文学、史学、音乐、艺术等多方面的理论和现象的观察。在地图测绘方面的主要贡献是制作了地图模型和编制了天下州县图。关于地图模型，沈括在梦溪笔谈中有过详细的记载。他在巡行边防时，将看到的山川道路先后用木屑、面糊和熔蜡制成地图模型，皆不理想，后用木头雕刻成地图模型，这大概是我国地图制图历史上有记载的地图模型的创始。 34元代郭守敬在测绘上的建树 郭守敬在测绘上作出的最大贡献，是他首创的以我国沿海海平面作为水准测量的基准面。据元朝名臣事略记载，郭守敬“又尝以海平面较京师至汴梁地形高下之差，谓汴梁之水去海甚远，其流峻急，而京师之水去海至近，其流且缓，其言倍而有微，此水利之学，其不可得也”。这是我国史书上第一次记载利用海平面作为基准来建立统一的高程系统，创立了“海拔”这一科学概念。35明代罗洪先的广舆图的军事特色 明代罗洪先将朱思本舆地图加以改绘,取名为广舆图）。刻图由45幅地图组成图集，其中包括九边图、海防图、江防图等幅，具有明显军事性质。 九边图是明朝为了防御北方瓦刺族骚扰，东起鸭绿江，西至嘉峪关，将所设的9个边防重镇（即辽东、宣府、大同、延绥、宁夏、甘肃、蓟州、太原、固原）分别刻绘一幅地图。 海防图也是明代一种军事地图。海图内,不仅有倭寇入侵沿海的路线图，而且有沿海沙山图，刻图绘有沿海城镇、烽堠、岛屿、山、海、沙滩、海岸线以及屯兵营地等要素。 江防图也是明代出现的一种军事地图。它同海防图如同一对孪生姐妹，现存较完整的明代江防图是郑开阻杂著中的江防图。图内绘有长江两岸的地形、居民地、城镇和城墙、城楼、江中岛屿、江防兵要说明等。 3637利玛窦在我国传播世界测绘、地理知识 利马窦（15521610年）原名玛太奥利奇MatteoRICCi），意大利人。明朝万历十年（1582年），30岁的利玛窦受耶稣会的派遣来中国传教。利玛窦除了传教以外，还对西方的一些科学技术进行了传播。 测绘、地理知识方面的贡献 一是绘制世界地图 二是测量经纬度 三是译定地名 四是传播新地理知识 在确定五大洲的概念和地带的划法等方面也做出了突出贡献 38徐光启是在中国传播西方测绘术的先驱者 徐光启是明代著名科学家，他师从来到中国的意大利传教士利马窦，学习天文、历算、测绘等。明朝后期问世的测绘专著和译著，大多与徐光启有关。徐光启和利马窦合译了几何原本和测量法义，与熊三拔合译了简平仪说。为了融通东西，他撰写了测量异同，考证中国测量术与西方测量术的相同点和不同点。他主持编写了测量全义，这是集当时测绘学术之大成的力作，内容丰富，涉及面积、体积测量和有关平面三角、球面三角的基本知识以及测绘仪器的制造等。徐光启还身体力行，积极推进西方测绘术在实践中的应用。 39明代战备图边防图、海防图、江防图可以统称为战备图。明代战备图在一定程度上反映了明代军事制图的状况。 九边图局部40明代战备图筹海图编中的广东沿海山沙图 江防海防图局部 41我国历史上最大规模的全国性测绘 中国历史上一次规模最大的全国性测绘是由清朝康熙皇帝亲自主持进行的。康熙四十七年至五十七年（17081718年）完成了全国性的大规模地图测绘，即皇舆全览图的测制。 42黄炳与余姚县境经纬度分开方积里图 据史料记载，清同治三年（1864年），朝廷饬令东南沿海各省滨海府县测绘精确舆图，浙江省有二十六州县先后开展测绘，余姚县因测绘学家黄炳的直接参与而率先完成余姚县境经纬度分开方积里图。余姚县境经纬度分开方积里图为木刻雕版印刷的单幅挂图，宽55厘米，高98厘米，图面上方约占全图27幅面为知县陶云升所作的序，详细述说了测绘该图的缘由，以及该图的观后感 。43我国第一部世界地图集 近代爱国思想家和著名地理学家魏源（17941857年），在林则徐主持编译四洲法的基础上，编纂了海国图志100卷。 海国图志是我国自编的第一部世界地图集，对于当时广大人民了解世界形势，实行“师夷之长技以制夷”的战略具有重要的作用。44余姚县境经纬度分开方积里图秉承我国传统的计里画方法测绘，以里为长度计量单位，每里计纵黍尺180丈，每方十里。图内山以象形符号勾绘，居民地以实心小圆点表示，河流分别以单、双线绘出，桥和堰分别用长方形和实心长方形符号绘出，道路以小圆点虚线表示，地名采用横、竖、斜列式注记。 余姚县境经纬度 分开方积里图45浑仪和简仪 浑仪是用来测量天体球面坐标的一种仪器。浑仪结构复杂，是由一环套一环的同心圆环构成，好像一个镂空的球体，这些圆环分别代表地平圈、子午圈、赤道圈、赤经圈、黄道圈和白道圈。浑仪46浑仪和简仪简仪在浑仪的基础上，减少了白道环和黄道环。分解成由赤道环和赤经环组成的赤道经纬仪和由地平环及地平经环组成的地平经纬仪两个独立的仪器。加了观测的视野 ，提高了观测精度。观测时只要转动赤道经纬仪的赤经双环和窥管，就可以观测到天球上任何位置的星星，并从赤经双环刻度上读得该天体的去极度。至于天体的赤经值，则可在转动南端的赤道环上求得。 简仪47中国古地图的雕版印刷地图编绘后要提供各方面的各种应用，必须进行复制。 自有石刻拓印法之后，为大幅面的地图进行石刻创造了条件。石刻地图保存下来，成为研究地图史的重要史料，是极其宝贵的文物。雕版印刷出现以后，在木板上雕刻比在石板上雕刻容易得多。到宋代雕版印刷已经兴盛起来。4849中国古地图的雕版套印 宋代因雕版印刷术的兴盛，使许多地图得以传世，但书中的地图都是单色印刷的。由于无法解决套印精度问题，使得彩绘地图，无法多色印刷。现今能见到的最早的雕刻朱墨两色套印地图是明代今古舆地图。 但是仍然存在着很大的偏差。其原因是：一是描绘的红、黑两版稿纸贴到木板上时，因纸张受潮产生不均匀的变形；二是在套印时手工作业，虽有工具将纸夹在工作台上作为规矩，但图框仍不易对准，遂有朱墨两色图框不能全部重合，或两色图框大小不一的现象出现。 50世界航海图的形成和发展早在古文化时期，生活在岛屿上和海岸边的人们为了出海捕食，出现了原始的海图。 专用于航海的航海图，出现较晚，形成于中世纪。13世纪，出现了著名的“波托兰海图（Portulanchart ）”。1569年，墨卡托编成世界地图，首次使用了墨卡托投影，奠定了现代航海图的数学基础 。 1921年国际海道测量局成立，标志着航海图测绘进入到现代化阶段。 51世界上最早的海洋地图是14-17世纪的波特兰型海图，专门供航海用，图上布满放射状的方位线，航行者借助这些方位线和罗经仪，可以随时测定船在海洋上的方