没有⼈造卫星的古代,⼈们怎么画地图?

作者: 呜喵王·⽂和

来源: 果壳

发布日期: 2023-02-12 16:00:11

本文探讨了在没有⼈造卫星的古代,⼈们如何通过简单的⽅向、距离和路线要素来绘制地图,以及随着技术的发展,地图绘制如何从⼈⼒测量发展到依赖卫星测绘的过程。

地图,不管是纸质的,还是电⼦化的,我们都⾮常熟悉。在城市地图⾥,我们能看到去电影院要⾛哪条街,在世界地图中,我们也可以知道从上海到⻢达加斯加要往哪个⽅向拐。别忘了,这些地图的制作,都依赖卫星测绘这样的技术。在更早之前的古代,那时候的⼈们很难站在⾼处⼀览城市全貌,更⽆法借助⾼⾄地球轨道的⼈造卫星开启上帝视⻆来绘制世界地图。所以,古⼈到底是怎么画地图的?

古代画地图:握紧3要素。

最早的地图可以追溯到⼏千年前,深埋在美索不达⽶亚平原,⼏⼗个世纪后出⼟发现,⽯板上的地图依然清晰可⻅。下⾯的陶⼟碑是古巴⽐伦的⼀副地图,以及把其中的地图信息提炼出来的样⼦。公元前700年到公元前500年的古巴⽐伦世界图。地图还原图。上图中的1指的是⼀座⼭,14、15、16、17组成的圆圈指的是海洋,7是沼泽,9是运河,图中央的13是巴⽐伦,其他⼩圆点,就是周围的其他城市了。看着太简陋了是吧?

但这些信息对于古⼈来说也够⽤了,他们能知道哪个要去的城市在哪个⽅向,离⼭有多远,⼤河的对⾯有哪些城市,等等。

那这个地图是怎么做出来的呢?我们做⼀个简单的实验。把⼿机的屏幕想象成⼀块⼟地,我们站在⼿机左下⻆的位置。现在我告诉你要去找⼀个宝藏:先向右上⽅45度的⽅向⾛,直到⼿机右侧边沿;然后沿着右侧边沿向上⾛两厘⽶处就到了。相信⼤家基本上都能很快找到,找不到的同学请⾃⼰去拿量⻆器和直尺。

这个实验涉及了⽅向,距离和路线,这实际上就是地图最核⼼的东⻄,古代如此,现在也⼀样。你看,只要有了这3个要素,制作地图并不⼀定需要卫星测绘,稍微有⼀丢丢⼏何学知识就够够的了。

把地图画起来。东⻄⽅在早期的地图制作过程中,基本思路都是⼀样的。⽅向怎么搞?靠指南针、司南、天体⽅位、树⽊年轮、枝叶⻓势等等分辨;距离呢?

可以靠数⻢⻋的轮⼦转了多少圈,然后乘以⻋轮的周⻓就可以了,古代中国还发明了⼀种叫做记⾥⿎⻋的器械,可以通过⾥⾯的⼀套⻮轮系统记录⾏驶的⾥程,叫它计程⻋问题也不⼤。徒步的话就数步数,要是距离太远,就每隔⼏华⾥(1华⾥为500⽶)打个⽊桩或放个⾥程碑。⾄于路线,就是把⽅向和路线结合起来。这种纯靠⼈⼒(有时辅以⻢⼒)的地图,只要肯下功夫、精细测量,就可以得到⽐较精细的地图。

⽐如下⾯这张⻢王堆汉墓出⼟的⻄汉初期地图,标注的城市、驻军位置、河流、湖泊、道路和⼭川等信息相当准确。同为古代地图,如果说古巴⽐伦地图是⽮量图,这张可以说是4K超清电视了。

绘制更⼤的地图。上⾯提到的古代地图,都绘制的是局部区域。如果古⼈需要更⼤的地图怎么办呢?找很多⼈⼀起,⽤同样的⽐例尺画不同区域的地图,然后拼起来。这个办法简单,但也粗暴。下图是⼀张北宋时期的地图。

图中中国的海岸线与现在的地图差异不⼩,这⾥有测绘技术落后的原因,也有海岸线随时间变化的原因,但主要原因还是因为地球是球体,在纵横上千公⾥的地图所涵盖的范围内,地球表⾯已经出现了明显的弧度。想想包裹着橘⼦果⾁的橘⼦⽪,本来是个球形,⼀旦被剥下来压平展开,就会四分五裂开来。藏于⻄安碑林的北宋《禹迹图》碑的拓⽚。

没有地图投影理论的指导,地图就会出现这种变形的情况,所以即使发展到明清时期,中国古代的地图看起来仍然与⻢王堆汉墓出⼟的地图处于同⼀⽔平上,没有质的突破。

在地球另⼀边,欧洲⼈开始意识到地球是球形。以托勒密为代表的的古代科学家们不仅着⼿计算地球的半径和周⻓(这是个漫⻓却有趣的故事,挖个坑,有机会再讲),还开始使⽤经纬度来确定坐标,尽管设想还很原始,但也为后来⻄⽅的⼤航海时代打下了基础。

14世纪,罗盘和六分仪的⼤规模应⽤让航海者们可以在没有地表的茫茫⼤海确定⾃⼰的位置,使得远洋航线成为了可能。配合经纬度,再加上使⽤六分仪,船员可以通过观察天体来确定⾃⼰的位置。在这之后,东⻄⽅地图的最⼤区别就是⻄⽅的地图已经出现了经纬⽹。经线衡量东⻄⽅向。⼈们从北极到南极、途经英国格林尼治天⽂台划了⼀根线,作为0度经线,也就是本初⼦午线。以这根线为基准,向东的180度叫东经,向⻄的180度⻆⻄经。

纬线衡量南北位置。以⾚道作为⾃然起点,向北90度的叫北纬,向南90度的叫南纬。这样,地球上任意⼀个平⾯上的点,都可以⽤⼀组经纬度来表示。有了这套系统的辅佐,地图变得更加准确和精致,达到了前航天时代的⾼峰。⼀位卖家挂出的19世纪时期的古董地图,上⾯可以看到明显的经纬⽹格。

再后来,传统的地图绘制地图终于被⼈造卫星替代。冷战时期的两⼤阵营都想要侦查对⽅的虚实,间谍卫星应运⽽⽣。1959年2⽉28⽇,美国加利福尼亚州范登堡空军基地⾥,⼈类历史上地⼀颗间谍卫星进⼊了太空。⼈们将卫星照⽚与地图结合,诞⽣了历史上第⼀张卫星地图。之后卫星照⽚的分辨率越来越⾼,⽽且成本越来越低,我们普通⼈现在也可以在家⾥⽤⾃⼰的电脑或是平板⼿机,像上帝⼀样俯瞰地球。

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