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【计量知识】千里之行,始于足下——揭开地图测绘的面纱

 听涛品海 2024-07-30
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测绘,看似陌生的一个专业名词

小到目测距离、方向判断

大到国家建设、武器制导

都和它息息相关

千里之行,始于足下

今天,我们一起揭开地图测绘的神秘面纱

什么是测绘?
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测绘,是指对自然地理要素或者地表人工设施的形状、大小、空间位置及其属性等进行测定、采集并绘制成图。

测绘学,又称测量学,包括测量和制图两项主要内容。它是一门研究测定和推算地面点的几何位置、地球形状及地球重力场,据此测量地球表面自然形状和人工设施的几何分布,并结合某些社会信息和自然信息的地理分布,编制全球和局部地区各种比例尺的地图和专题地图的理论和技术学科。



世界视野看测绘


上古时代,由于人类从事生产和军事等活动的需要,原始地图诞生了。但是原始地图只是根据文字记述或见闻绘成的略图,不讲求比例尺和方位,可靠性很差。

考古工作者曾挖到公元前25世纪至前3世纪画在或刻在陶片、铜板或其他材料上的地图。据文字记载,中国春秋战国时期地图已用于地政、军事和墓葬等方面。公元前7世纪,管仲在其所著《管子》一书中已收集了早期的地图27幅。公元前130年,西汉初期便有了《地形图》和《驻军图》,为目前所发现的中国最早的地图。

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湖南省长沙马王堆汉墓出土的《地形图》

公元前3世纪,埃拉托斯特尼最先在地图上绘制经纬线。150年,古希腊的C.托勒密所著《地理学指南》一书,提出了地图投影法。168年,中国西汉绘制在帛上的地图(1973年湖南省长沙马王堆汉墓出土)已注意到比例尺方位。265年,中国的裴秀总结出制图六体的制图原则,从此地图制图有了标准,奠定了中国古代制图的理论基础。

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逸夫计量博物馆:裴秀绘制《禹贡地域图》18篇

16世纪,地图制图进入了一个新的发展时期。中国明代的罗洪先和德国的G.墨卡托都以编制地图集的形式,分别总结了16世纪之前中国和西方在地图制图方面的成就。17世纪起,西方一些国家用三角测量法进行大地测量,根据实地测量结果绘制国家规模的地形图,这些地形图有准确的方位、比例尺和较高的精度。中国清朝康熙年间完成的《皇舆全览图》,是中国历史上首次以实地测量结果绘制的地形图。20世纪初兴起的航空摄影测量方法,加上照相平板彩色胶印技术的应用,促进了地图制图的发展。20世纪60年代以后,地图制图正向计算机辅助制图方向发展。



历史上的测绘名人




传播西方测绘术最卓越的先驱者

徐光启,明代著名科学家。他师从意大利传教士利马窦,学习天文、历算、测绘等。在理论上还是在实践上,徐光启都称得上是传播西方测绘术最卓越的先驱者。

在徐光启等中国学者的要求和推动下,外国传教士才同意翻译外国科技著作,向中国人介绍西方的测绘技术。明朝后期问世的测绘专著和译著,大多与徐光启有关。他认为,《几何原本》是测算和绘图的数学基础,于是和利马窦合译了《几何原本》和《测量法义》,又与熊三拔合译了《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。此外,他还主持编写了《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。

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徐光启不仅在测绘理论上有所建树,还身体力行地在实践中积极推进西方测绘术的应用。1610年他受命修订历法,他认为,修历法必须测时刻、定方位、测子午、测北极高度等,于是要求成立采用西方测量术的西局和制造测量仪器。此次仪器制造的规模在我国测绘史上是少见的,共制造象限大仪、纪限大仪、平悬浑仪、转盘星晷、候时钟、望远镜等27件。利用这些新制仪器,进行了大范围的天象观测,取得了一批实测数据,其中载入恒星表的1347颗星都标有黄道、赤道经纬度



历史上规模最大的全国性测绘主持者

康熙帝爱新觉罗·玄烨,除了是一位雄才大略的政治家,也是一位博学多才、勇于实践的学者。在治理国家和抵御外国侵略的过程中,他发现当时的地图测绘粗略、精度不高、内容不详,深感不满。根据一些外国传教士的奏请,康熙帝决定进行全国性的大地测量。

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逸夫计量博物馆:《皇舆全览图》

由于这是第一次采用西方经纬度法测绘全国省级地图,为慎重起见,康熙帝在1707年底命传教士白晋等人在北京附近进行小面积的试验性测量,康熙帝亲自加以校勘后,认为远较旧地图精确,于是决定全面铺开,实测全国各省。经过十余年的准备,康熙四十七年至五十七年(1708~1718年)完成了全国性的大规模地图测绘,即《皇舆全览图》的测制。

作为一门技术性学科

测绘学的形成和发展

往往离不开仪器工具的创造和改革

让我们一起走进测绘工具发展史



测绘工具发展史


17世纪之前,人们使用简单的工具,例如中国的绳尺、步弓、矩尺和圭表等进行测量,以用于量测距离为主。

17世纪初,望远镜发明成功。1617年创立的三角测量法,开始了角度测量。

1730年,英国的西森制成测角用的第一架经纬仪,大大促进了三角测量的发展,使它成为建立各种等级测量控制网的主要方法。1794年德国的C.F.高斯发明了最小二乘法,直到1809年才发表。1806年法国的A.-M.勒让德也提出了同样的观测数据处理方法。

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1859年法国的A.洛斯达首创摄影测量方法。20世纪初,由于航空技术的发展,出现了自动连续航空摄影机,可以将航空摄像片在立体测图仪上加工成地形图,促进了航空摄影测量的发展。

从20世纪50年代起,测绘技术又朝电子化自动化方向发展。大地测量定位方法除了采用三角测量外,还可采用精密导线测量和三边测量。1948年起各种电磁波测距仪出现,克服了量距的困难,使导线测量得到重视和应用。

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导线测量场景仿真

大约与此同时,电子计算机问世,加快了测量计算速度,改变了测绘仪器和方法,出现了解析测图仪,促进了解析测图技术的发展。1957年第一颗人造地球卫星发射成功后,在测绘学中开辟了卫星大地测量航天摄影测量新领域。随后发展起来的甚长干涉测量技术、惯性测量技术,使测绘学增添了新的测量手段。

历史悠久的测绘学

正随着新时代科技的发展

摩擦出新的火花

这就是计量科学的魅力

它永远与时代并肩同行

在日常生活中践行自己的价值


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