为什么古人没有测绘仪器

A. 古代用来测量的仪器有那些

我国古代使用的的天体测量仪器主要有浑仪、简仪等；表演天体视运动的仪器主要是浑象等。

浑天说是我国古代的一种重要宇宙理论，认为"浑天如鸡子，天体圆如蛋丸，地如鸡中黄"，天内充满了水，天靠气支撑着，地则浮在水面上。天的大圆分为365.25度，浑天旋轴两端分别称为南极、北极，赤道垂直于天极，黄道斜交着天的大圆，黄赤道交角为24度。
浑仪正是以此为基础而设计的。我国浑仪的发明大约是在公元前四世纪至公元前一世纪之间（即战国中期至秦汉时期）。早期的浑仪比较简单，经过历代天文学家的改进，到了唐代，由天文学家李淳风设计了一架比较精密完善的浑天黄道仪。整个仪器分为三层，外层叫六合仪，包括地平圈、子午圈和赤道圈。中层叫三辰仪，是由白道环、黄道环和赤道环构成。里层叫四游仪，包括一个四游环和窥管。现存明制浑仪基本就是这种结构，所不同的是取消了三辰仪中的白道环，而加上了二分环和二至环。由于浑仪的圈环过于复杂，遮掩天区，影响观测，所以元代的天文学家郭守敬将其简化，创制了简仪。

（2）简仪

元代天文学家郭守敬于公元1276年创制的一种测量天体位置的仪器。因将结构繁复的唐宋浑仪加以革新简化而成，故称简仪。它包括相互独立的赤道装置和地平装置，以地球环绕太阳公转一周的时间 365.25 日分度。简仪的赤道装置用于测量天体的去极度和入宿度（赤道坐标），与现代望远镜中广泛应用的天图式赤道装置的基本结构相同。它由北高南低两个支架，托着正南北方向的极轴，围绕极轴旋转的是四游双环，四游环上的窥管两端安有十字丝，这是后世望远镜中十字丝的鼻祖。极轴南端重迭放置固定的百刻环和游旋的赤道环。为了减少百刻环与赤道环之间的摩擦，郭守敬在两环之间安装了四个小圆柱体，这种结构与近代"滚柱轴承"减少摩擦阻力的原理相同。简仪的地平装置称为立运仪，它与近代的地平经纬仪基本相似。它包括一个固定的阴纬环和一个直立的、可以绕铅垂线旋转的立运环，并有窥管和界衡各一。这个装置可以测量天体的地平方位和地平高度。简仪的底座架中装有正方案，用来校正仪器的南北方向。在明制简仪中正方案改为日晷。

简仪的创制，是我国天文仪器制造史上的一大飞跃，是当时世界上的一项先进技术。欧洲直到三百多年之后的1598年才由丹麦天文学家第谷发明与之类似的装置

B. 测绘科学简介

测绘科学，即测量与绘图的综合领域，其核心任务是测定和推算地球表面的几何位置，以及地球的形状和重力场特性。这项学科的目的是理解和记录地球表面自然环境和人类建造的设施的精确布局，进而编制出各种比例尺的地图，为社会生活和科学研究提供准确的空间信息。

早在古代，测绘学的应用就已经显现出了它的智慧。据传说，在世界古史时期，人们就利用测绘知识来规划尼罗河泛滥后的农田边界。公元前7世纪，中国的思想家管仲在其著作《管子》中，已经收集了27幅早期地图，这标志着测绘学的萌芽。而到了公元前5世纪至3世纪，中国古代发明了利用磁石制成的指南工具——“司南”，这是最早的导航设备之一。

公元前130年，西汉初期的中国已经出现了《地形图》和《驻军图》，这是迄今为止发现的最早的地图，展现了当时测绘技术的先进水平。这些早期的测绘成就，不仅反映了古人对空间的认知，也为后世的测绘学发展奠定了坚实的基础。

传统的测绘学以地球和地球表面上的实体为研究对象，是研究对实体进行测量和描绘的科学。测绘学包括了测量和描绘两个方面。测量就是利用测量仪器测定物体的形状、大小和空间位置。描绘就是将测定的物体用地图的方式表达出来。现代测绘学研究范围已扩大到外层空间，是研究与地理空间分布有关的信息的采集、处理、管理、表达和利用的科学与技术。

C. 元朝的两都主殿根据设计要建在同一中轴线上

一、航空图上的奇怪发现

2004年，中国测绘科学研究院的研究员夔中羽想拍摄一张北京的全景鸟瞰图。他找来了一张航空影像图挂在墙上，琢磨着应当从哪儿开始下手。可是当他的视线沿着中轴线一路北上时，脑袋却一点一点地偏向了左边。

搞了很多年空中摄影的夔中羽，觉得有点不对劲。中轴线应该是正南正北的呀，怎么会歪了呢？再来一遍，结果还是一样。难道是航拍出了问题？

夔中羽马上找来北京的卫星影像图和各种版本的北京市地图核对。没想到，地图上的中轴线竟然都向着逆时针方向偏了一点点。那么多测绘专家和地图制作者不可能全都弄错，难道说中轴线真是歪的？

夔中羽不敢相信这是真的，他决定到中轴线南端的永定门去进行一次实地测量。

二、中轴线真的歪了

2004年冬季的一天，夔中羽和测绘专家们在永定门城楼下向北的甬路上，做了一个"立竿见影"的试验。他们在甬路中间立了一根2米长的杆子，又在杆子的下面，沿甬路中心线向北，粘上了一条6米长的黑胶带，黑胶带正好贴在中轴线的中心线上。

正午，太阳缓缓地爬到了最高点，木杆向北投下了一条长长的黑影。此时木杆投下的影子应该就是永定门所在位置的子午线--真正指向南北方向的线。可一看，在场的人都愣住了：木杆投下的影子和黑胶带并不重合，中轴线确实歪了！

歪了多少呢？2度多。根据这个结果一推算，位于中轴线北端的钟楼已经偏离地球仪上连接南北两极的经线--子午线300多米了。

三、猜不透的谜团

中轴线为什么会偏呢？人们一时议论纷纷。

有人说中轴线之所以会偏，是因为地球两极的位置发生了变化。可是天文学家马上就否定了这种说法。因为地球两极的位置虽然会发生变化，但那是在非常漫长的时期内才可能发生的，不会在几百年内看出什么变化。要说是地震影响什么的，应该也不会，因为北京地处平原，很少发生大地震。

有人说这可能是当时的建造者使用磁针定位法造成的误差。可是我国古代的工匠很早就掌握了精确测量的方法，比如唐朝的学者在河南已经非常准确地测量出了子午线，宋代的科学家也已经发现了磁偏角。而主持兴建元大都城，也就是老北京城的刘秉忠和郭守敬都是当时杰出的科学家，他们应该有精度很高的测量方法，而不至于使用当时就被证明误差很大的磁针定位法。

不是技术的原因，不是自然的原因，难道是有人故意这样做的？元朝的统治者是蒙古族，他们对汉人实行了很多民族压迫政策。难道身为汉人的刘秉忠和郭守敬是故意把中轴线弄偏了，想以此来反抗元朝的统治吗？没有任何证据。

四、到北京之外找答案

为什么？为什么？就在夔中羽的思路走进死胡同的时候，朋友的一番话让他的脑筋来了个急转弯。

那是一个关于阿房宫的传说，据说秦始皇当年修建的阿房宫没有大门，而远在河北秦皇岛的海边有两个大石柱，正好在阿房宫中轴线的延长线上。于是人们传说，那两个大石柱就是阿房宫的大门。

这个传说让夔中羽思路大开，既然现在的北京城是在元大都的基础上修建的，而元大都又是元朝的第一个皇帝忽必烈建的，那么北京城和忽必烈以前的生活会不会有某种联系，而中轴线的偏移就和这种联系有关呢？

忽必烈是蒙古人，于是夔中羽找来了北京至内蒙古的所有地形图。当他把那些地形图一张张连接起来看的时候，一个从来没有注意过的地方跳了出来：把北京中轴线一直向北延伸，它的延长线竟然直指古开平。而古开平曾经是元朝的元上都，那里正是元世祖忽必烈的发祥地！

在元朝，元上都和元大都都是首都，因为忽必烈实行的是"两都制"：冬天在元大都办公，而夏天则跑回元上都避暑。更让夔中羽没想到的是，元上都的设计者竟然也是刘秉忠。这样看来，会不会是刘秉忠按照忽必烈的意思，把上都和大都的连线当做了北京中轴线的基准线呢？

五、寻古元上都

夔中羽决定到元上都遗址去考察一下。

元上都遗址位于内蒙古自治区锡林郭勒盟正蓝旗上都镇的东北面。历经几百年的风风雨雨，元上都古城早已成为一片废墟。夔中羽行走在这个已经辨不清原貌的古城遗址上，不断用GPS卫星定位仪寻找着从北京延伸过来的那条无形的线。他既盼望又担心，如果北京中轴线的延长线和元上都遗址的距离相差太远，那么自己的推测可就不成立了。

当夔中羽手中的GPS仪显示出东经116度12分的时候，所有参与寻找的人都激动得差点跳起来，这就是北京中轴线的延长线，它和元上都遗址的经度只差1分，也就是几百米的距离。不过从北京到这里的直线距离有270千米呢，这几百米的误差实在是微不足道。要知道那条看不见的延长线可是几百年前的古人用简陋的仪器测量出来的哦。

由于中轴线的事情在历史上没有任何记载，所以在那33位所谓的"真命天子"中，也许除了忽必烈以外，谁都不知道自己的龙椅是"歪"的。

当然了，北京中轴线的偏离是不是真的为了连接元上都，还有待于进一步考证。

D. 古人是如何绘制出精确的地图的

制图学在东西方都是古老的学科，可上溯至史前关于渔猎之域的描绘。简单来讲，在卫星发明之前，聪明的古人已经懂得利用比例以及网格等方法做地图，当时在精准度上与卫星测绘有很大的差距，但是却是人类认识自己所处环境的极大的进步，许多制图法到现在都有极高的借鉴意义。

简单来说裴秀的理论可以概括为“制图六体”，即制图时要考虑的六方面因素：分率（比例尺）、准望（方位）、道里（道路里程）、高下（地势高低）、方邪（角度）、迂直（弯曲度）。根据以上理论，聪明的古人又进行不断地完善，从而衍生出“计里画方”之法，就是为使地图图形正确缩小尺寸而设计的按比例绘格网的纤此圆方法。先在图上布满方格，方格边长代表实地里数；然后按方格之框定绘制地图内容。