穿越到過去，探索古代的測量科技

　　現代測繪科技進步神速，包括北斗在內的四大導航系統（BDS、GPS、伽利略系統、格洛納斯）服務全球，如同天眼，精密程度極高，那么如果在古代，測繪和定位這類需要精密儀器的工作怎么開展呢？一起來看一下吧。

　　現在北斗衛(wèi)星導航（BDS）、GPS、全站儀、測距儀已經是大家非常熟悉的測繪儀器，那么千百年前的古代，當時是用什么工具測量的呢？

　　①.準繩與規(guī)矩

　　據《史記》載,早在公元前2000多年, 相傳夏禹在陜西龍門、華陰一帶治水時,創(chuàng)造并使用了準、繩、規(guī)、矩四種測量工具。“左準繩，右規(guī)矩”；就是說，他左手拿著準和繩，右手握著規(guī)和矩。“準”和“繩”是測定物體平、直的器具，“規(guī)”是校正圓的工具，而“矩”則是畫方形的曲尺。《山海經》中也說大禹曾派他的兩名助手大章和豎亥去步量世界的大小，“豎亥右手把筭〔suan算〕，左手指青邱北”。

　　《周髀》首章記述:“平矩以正繩,偃矩以望高,復矩以測深,臥矩以知遠”,說明“矩”在古代是測量高、深、平、遠的工具。“矩”的發(fā)明更具有重大意義，因為“矩”可以構成直角，而只有構成直角，才可以從事測量。

　　伏羲氏手執(zhí)矩，女媧氏手執(zhí)規(guī)▲

　　《詩·大雅·公劉》有“既景乃岡”的記述,即公元前15世紀末,周族公劉在陜西彬縣一帶勘測地形,立表測影以定方向,使用了簡單的測量工具“表”。戰(zhàn)國時期《考工記·匠人篇》有把表立起,用掛著重物的繩子校準表垂直于地面,觀測表影測繪地形的記載。

　　②.星座定向--六壬式盤

　　《詩經》中《小雅·大東》中“維南有箕”(啊，南有箕星！)、“維北有斗”(啊，北有斗星！)這樣的詩句，這首詩大致作于公元前684年前，證明當時人已經知道利用星座的位置來確定方向。

　　《尚書·堯典》中記載的方向已有東、西、南、北四個，《尚書·禹貢》中增加到八個。1977年在安徽阜陽西漢汝陰侯墓出土的西漢初的六壬式盤上，由八干、四維組成了12個方位。

　　六壬式盤示意圖▲

　　③.通過太陽的影子測量--土圭，日晷

　　在周代還制造了與“表”相似的“土圭”。據《周禮》載:“土方士掌土圭之法,以致日景,以土地相宅,而建邦國都鄙。”大意是說,土方氏研究晷影測量方法確定日影的長度,并用以測量土地,建立邦國都邑。

“日晷”大約發(fā)明于漢代以前，是觀測陽光投影方向的計時器▲

　　④.磁石定向--司南

　　公元前三世紀,發(fā)明了定向儀器司南。司南即指南之意,后來發(fā)明的指南針都是在司南的基礎上加以改進的定向儀器。三國時期,魏國扶風(陜西岐山縣)人馬鈞又制造了指南車。

　　指南針與指南車▲

　　成書于西漢前期(公元前一二世紀間)的《淮南子》一書的《天文訓》中，已出現了24個方位的將式盤和指南針組合，就能成為測量方位的儀器，可以測出山川城郭的具體位置，比較精確地表示在平面圖上。

　　⑤.十字儀

　　“十字儀”或測距儀曾經是歐洲中世紀最重要的測量工具，一般認為，是由普羅旺斯的猶太學者利瓦伊·本·格爾森在1321年首先提到的。它最簡單的形式就是一根約四英尺長、帶有刻度的矩形桿，矩形桿上還有一條與它始終保持直角的橫桿，可以與矩形桿前后滑動。這種測距儀可以用來測量那些無法到達的或不能進行步測的線段的長度。然而北宋科學家沈括卻發(fā)現，早在公元2世紀末，用十字線網格測量距離的原理在我國已經得到運用。

　　⑥.記里鼓車與壺漏

　　公元400年，中國發(fā)明了記里鼓車。記里鼓車是中國古代用于計算道路里程的車，由“記道車”發(fā)展而來。有關記道車的文字記載最早見于漢代劉歆的《西京雜記》：“漢朝輿駕祠甘泉汾陽……記道車，駕四，中道。”可見至遲在西漢時期，即已有了這種可以計算道路里程的車。到后來，因為加了行一里路打一下鼓的裝置，故名“記里鼓車”。

　　“壺漏”又稱“漏壺”，大約發(fā)明于公元前五世紀。它是用漏水的方法,觀測“刻箭”的晝夜計時器。▲

　　⑦.渾儀

　　唐貞觀七年(633),天文學家李淳風制造了測量天體球面坐標的儀器,稱渾天黃道儀,隨后又制成一架銅制渾儀。

　　開元十二年(724),唐玄宗詔修編新歷,張遂（即一行禪師）便設計了一種叫做“復矩”的天文大地測量儀器,據《舊唐書》記載,“以復矩斜視,北極出地”,說明用復矩可測定北極的高度和天文緯度。

　　唐代制造的渾儀經過北宋的改進,為元代郭守敬制造世界上第一臺經緯儀和赤道儀即簡儀。

　　清光緒十六年(1890),為測繪陜西輿圖,制造了測繪器具,據《測繪淺說》的“說器十一則”中記載:“一造測量各器,皆須謹遵工部營造尺。不得雜用他尺,以致紊亂。”,“一造指北針匣,用測方向”,“一造矩度合象限儀,用測高深”,“一造三足活架,以置儀器”等。

　　中國教育器械館,于光緒二十一年在上海成立,是中國制造科學儀器及測量儀器(小平板儀)最早的公司(2)。民國29年(1940),經濟部籌建儀器制造廠,制造小平板儀、手水準儀、各種標尺和儀器腳架。

　　中華人民共和國成立后，我國測繪事業(yè)有了很大的發(fā)展。在測繪儀器制造方面，從無到有，現在不僅能生產系列的光學測量儀器，還研制成功各種測程的光電測距儀、衛(wèi)星激光測距儀和解析測圖儀等儀器。

　　近年來，我國測繪科技發(fā)展更快，經緯儀、全站儀、 GPS全球定位設備已隨處可見，北斗衛(wèi)星導航系統從2012年正式運行，目前已在各行各業(yè)得到廣泛應用，并開始走出國門，成為國家名片。