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发明飞行器和人造卫星之前,人们是怎样精确绘制地图的

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文章摘要:发明飞行器和人造卫星之前,人们是怎样精确绘制地图的,复活节岛美国航空无益,年月里三套香蒲。

2016-12-20 18:48| 发布者: 365外围投注| 查看: 1587| 评论: 0|原作者: 转载

摘要: 发明飞行器和人造卫星之前,人们是怎样精确绘制地图的 首先要说精确一词,是相对的,即使在遥感技术成熟的今天,基于各种因素,我们看到和使用的地图,也只会是精确度极高,而不存在绝对精准。在明确这个前提下, ...
发明飞行器和人造卫星之前,人们是怎样精确绘制地图的

首先要说精确一词,是相对的,即使在遥感技术成熟的今天,基于各种因素,我们看到和使用的地图,也只会是精确度极高,而不存在绝对精准。在明确这个前提下,我们再说,绘制地图的关键,在于获得每个地点的准确位置。其实土地测量学起步得很早,古巴比伦和古埃及的时候就出现了,技术也一直在不断地进步。对于制作地图来说,最常用的方法应该是 “三角测量”(triangulation),利用其它地点的已知位置,来判断目标的位置(或者说经度、纬度和海拔),地点与地点之间的距离和角度,也都可以通过进一步的计算来得出。

这是一个简化的用三角测量法来判定位置的例子(图片来源网络):

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从小船上测量到的船与岸边的两个物体之间的角度为 α 和 β。在已知两个物体的坐标,或者它们之间的距离 l 的情况下,可以利用三角函数计算出小船的位置(坐标和距离 d)。如果把这个方法应用到尺度较大的事物上的话,比如地球上的不同地点之间,可能需要套用球面三角学的公式。

在大地测量中,一般使用经纬仪来获取角度,操作起来就像这样(图片来源网络):

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小时候一直把这种东西当成摄像机,365外围投注:实际上是一个相当精密的望远镜。现在,更加高级的“全站仪”除了可以测量角度之外,还能计算距离和进行数据处理等等。
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美国的第一任总统乔治·华盛顿的本行就是一个测量和地图绘制员。油画上,他面前的应该是一部十八世纪左右的测量设备,三脚架上只有罗盘和金属的照准具。


三角测量需要相关的物体能够被观察到,因此在陆地上最为合适。在海上的时候,测量人员一般会使用六分仪之类的设备,选择天体来作为参照物。比如,如果处于北半球的话,可以通过观测北极星的高度来确定自己是在哪个纬度上,北极星的位置越高,纬度就越高。

很长一段时间,在海上进行远距离的航行的时候,判断经度都是一件十分困难的事情,得到的结果也非常不准确。这主要是因为地球的自转,导致在东西方向上没有可靠的天体参照物。也正是由于这个原因,很多早期的地图在我们看来,虽然南北方向上与今天的地图差不太多,但是东西方向上的比例和细节都显得非常失调和怪异。

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这是一张法国人绘制于十六世纪的世界地图(Nicolas Desliens,1566),当时的大部分地图都存在上面提到的那个毛病,因为经度不容易测量,所以在东西方向上很不准确。另外,地图上还有很多明显的缺失,比如大部分的澳大利亚和日本,那时候的欧洲人还没有把世界探索完全。

一直到十八世纪的时候,英国钟表匠约翰·哈里森(John Harrison)才解决了在远洋航行中的经度测量问题。他发明了一种航海用的天文钟,可以以出海港口的时间,或者格林尼治(零度经线)时间来作为标准,然后在航行的过程中与当地的时间作比较,经过计算,得出船只所处位置的经度。这个发明不仅使得远洋航行变得更加安全,也解决了地图绘制中在东西方向上的准确度的问题。

可以看出,问题描述中的那张出自十九世纪的东亚地图,之所以在各个方向上的比例都十分精准,很大程度上应该是得益于这个重要的技术进步。

把在各处所做的测量结合成复杂的网络之后,人们就可以用得到的数据来绘制出整个地区的大比例地图。比如,十九世纪的时候,英国东印度公司曾经出资组织过一个特别庞大的,针对整个印度次大陆的精确测量和地图绘制项目,总共用了大约70年时间才彻底完成。如果放在今天的话,利用人造卫星和航拍应该可以很快地完成这个任务。

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英国东印度公司当时使用的遍布整个印度次大陆的三角测量网络,有些测量塔现在还保留着。

看看实际的一些成果:

1869年,洋人绘制印行的【中國地圖】
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光緒十一年(1885年)【大清廿三省輿地全圖】
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