...是如何進行地理測繪的,如何知道各個地點的相對位置的?_澎湃...

2020-12-06 澎湃新聞

葉山 2020-06-22

各大古文明對於小規模區域的測量都有各自的比較行之有效的方法。比如在中國，漢朝的《周脾算經》裡大量記載的天文、幾何和地理知識，有很多都被用於進行對土地的丈量；更早的蘇美爾人甚至使用過不成熟的三角測量法來丈量小規模區域的土地。對大區域的測量，古代人一般是以方位+行程的方法來進行，並輔以天文觀測的結果。例如在羅馬帝國時代，埃及行省的亞歷山大港圖書館館長埃拉託斯特尼就以亞歷山大港和亞斯文兩地的距離，以及兩地正午影長的差距為條件，利用幾何關係計算出了地球的周長。從那以後，人們就可以通過幾何關係，計算出地球上每條緯線的長度。並且，人們也知道了，如果通過角度（經緯度）的形式來表達地點，很容易就能求得地點之間的距離。這也為後來大規模測繪技術的發展奠定了基礎。中世紀西亞穆斯林文明區的伽色尼王國有一位著名的地理學家比魯尼，他在大規模區域測繪上做出了巨大的貢獻。為了把此前被人忽略的加茲尼地區（伽色尼王國的首都）融合進已有的經緯度體系網絡，他對西亞進行了大規模測繪。他派人分南北兩路從巴格達前往加茲尼，記錄下各地之間的距離以及太陽高度角，從而推出各地緯度。然後，他在印度河附近的一座山上（今巴基斯坦境內），利用山體的高度以及山頂遠眺地平面的視線和平行往前直線之間的夾角，用簡單的幾何關係算出的地球的半徑。根據地球的半徑、測量的太陽角度和距離，比魯尼用球面幾何推算出了加茲尼等地的經度（具體推演方法和公式，請參考我在澎湃·私家歷史連載的《地圖的歷史》系列第五篇中的幾何示意圖）。這一成果持續影響著穆斯林世界，乃至之後啟蒙運動時代的歐洲，比魯尼也被譽為大地測量學的鼻祖。更為科學的大規模測地方法是1553年荷蘭數學家傑瑪·弗裡修斯正式提出的現代三角測量法。他在比利時一帶，利用不同教堂尖頂的位置，驗證了這一方法，證實了用三角形分割土地，能對任意大小的土地進行相對有效的測量。之後，歐洲各國開始用三角測量法來測繪自己的國土，北歐的丹麥-挪威聯合王國首先在16-18世紀完成了對斯堪地那維亞的精確測量，之後法國也在包括著名天文學家族卡西尼家族等人的指導下對本土以及世界重要地點進行了測繪。清朝康熙在位期間，也委託一批來華的傳教士，利用三角測量和天文觀測相結合的方式，對包括青藏高原和臺灣在內的當時整個清王朝的轄境進行了十分精確的測量，從而完成了中國第一幅精確的、近代化的全國地圖《皇輿全覽圖》；乾隆擊敗準噶爾之後，又對新疆進行了測繪，補充到了圖上。19世紀英國人在印度進行了更大規模的三角測量，該測繪工作持續了百年，給英國帶來了當時世界上覆蓋面最大的大比例尺地形圖，而測繪中建立的南亞地理坐標系至今仍被印度、巴基斯坦和緬甸等國家所使用。到了20世紀，衛星、航空照片和遙感等高科技工具和手段被運用到了測繪上，從而形成了我們今天的測繪學。

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