不对劲,真的不对劲!
2025年01月03日,古代测绘仪器——准绳规矩原创2022-05-06 08:48·长安今何在日影推算实地距离“圭表”是古代度量日影长度的一种天文仪器,由“圭”和“表”两个部件组成。日晷(gui三声)由圭表发展而来,便于计时。“表”就是直立于圭的杆子,“圭”就是放在地面上的土堆,用圭表测影,也叫立杆测影。用圭表测影,也叫立杆测影。表为直立的标杆,圭是平卧的尺.用其测量正午日影,可定节气和一年时长。古人利用圭表测量正午日影,来定节气和一年时长,利用的是太阳的回归运动的规律.连续两次测得表影最长值的时间间隔大致为一个回归年。《周礼?地官?大司徒》:“以土圭之法, 测土深,正日景,以求地中。日南则景短多暑,日北则景长多寒,日东则景夕多风,日西则景朝多阴。日至之景,尺有五寸,谓之地中。”所谓土圭实际上就是圭,土作“度”解,土圭即置圭度景之 意。《周礼》中载有“日至之景,尺有五寸”的记载,意思是夏至那天的中午,八尺长的杆子(表)影长,刚好是一尺五寸。古人还采用测“日影”的方式来推算实地距离:在同一天的中午,在南北方向两地分别竖起同高的表杆(通常高8尺,相当于1.88米),然后测量表杆的影子,并根据“寸影千里法则”(日影差一寸,实地相距千里)推算南北两地距离,并把夏至日影长为1.5尺的地方视为大地的中心。但“寸影千里”是相当粗略的经验值,后来被南朝天文学家何承天、隋代天文学家刘焯和唐代天文学者李淳风、僧一行、南宫说的理论和实测所否定。影长并不随南北的距离产生线性变化,即里差与影差不存在稳定的线性关系;而是里差与北极的高度差形成线性关系,即里差与极差(南北距离与纬度之差)之间则存在稳定的比例关系。即“大率三百五十一里八十步,而极差一度”。--------------------------------------古代测绘仪器——准绳规矩中国源远流长,自有文字记载就有了对于测绘的记述。要画出地图,首先要进行测量,古人的测量方法由简到繁,发展出诸多办法。《史记·夏本记》中称赞大禹:“卑宫室,致费于沟淢……左准绳、右规矩,载四时,以开九洲,通九道,陂九泽,度九山”。大禹疏浚水道,引水入海,首先要考察水势,寻找水的源头和上下游流经地域,这一切都离不开测量。规矩准绳就是最古老的测量工具。大禹治水成功,促进了农业发展,使夏朝进入盛世,各部族和九州首领向大禹进贡图画、金属等物品,禹命工匠铸成九鼎,并刻上图,图上有九州的山川、草木、道路以及禽兽的分布情况,这就是古代的原始地图,供人们外出交往沟通、狩猎时参考。图 伏羲氏手执矩,女娲氏手执规“准”是测高低的,“绳”是量距的,“规”画圆,“矩”则是画方形和三角形的,都是古代计量工具;还有个“步”,是计量单位,折三百步为一里。准——测量水平的仪器。凖者,所以揆平取正也。——《汉书·律历志上》绳——测量距离、引画直线和确定平面的工具。木受绳则直。——《孔子家语》规——校正圆形的工具。圆者中规,方者中矩。——《荀子·赋》矩——画方形的工具,也就是曲尺。古代测绘仪器“准”图 古代水准仪调节仪器保证两头水深相同,那么三个木牌连接成的线就在一个水平面上了。为什么用三个木牌?因为两个会有一定的误差,多加一个作为校准会提高观测精度。为什么木牌上面用锯齿状?因为如果木牌被磨平,那么观测对象是在木牌所遮挡的范围内,还是刚好在木牌的顶部,就无法确认了。因此锯齿的木牌就是为了提高观测精度。可以看出,当时设计任何一个部件,都要考虑两个字:精度。据说古代用这个搞跨河水准,北宋年间甚至有过八百里的水准测量。左准绳、右规矩大禹获测量工具,晋代《拾遗记》中记载了禹因神助而得测量工具的故事:“禹凿龙关之山,亦谓之龙门。至一空岩,深数十里,幽暗不可复行,禹乃负火而进。有兽状如豕,衔夜明之珠,其光如烛。又有青犬,行吠于前。禹计可十里,迷于昼夜。既觉渐明,见向来豕犬变为人形,皆着玄衣。又见一神,蛇身人面。禹因与语,神即示禹八卦之图,列于金版之上。又有八神侍侧。禹曰:“华胥生圣子,是汝耶?”答曰:“华胥是九河神女,以生余也。”乃探玉简授禹,长一尺二寸,以合十二时之数,使量度天地。禹即执持此简,以平定水土。蛇身之神,即羲皇也。”以上大致意思是:禹为开凿龙门,走进一个深数十里的岩洞,当“幽暗不可复行”时,出现形如豕的野兽,口衔夜明珠其光如烛光。又有青犬犬吠在前引路。大禹计算大致走了十里,迷惑不知昼夜。渐渐发觉前面明亮起来,见形如豕之兽和青犬变为人形,皆穿着玄色衣裳。又见一位神,蛇身人面,禹与其交谈,神即给大禹展示了金版之上的八卦之图。他身侧有八位神。大禹说:“华胥生圣子,那是你吗?”神回答说:“华胥是九河神女,生下的就是吾。”便拿出玉简交给禹,长一尺二寸玉简,刚好和一日十二时辰之数,使大禹量度天地,禹即持此简,顺利的平定水土。蛇身之神,即是伏羲。“矩”即后来称之为曲尺,又叫鲁班尺,用一把曲尺可以测量高、深、广、远。“绳”实际上是一种尺度。《淮南子》中说大禹治水时,禹命他的大臣太章、竖亥以步作为单位来测量距离,还用规矩、准绳作为测量工具,用规画圆,用矩作方,用准定平,用绳量长短。《淮南子·墬形训》:“使竖亥步自北极,至於南极,二亿三万三千五百里七十五步。”《山海经·大荒东经》:“帝命竖亥步,自东极至于西极,五亿十选九千八百步。竖亥右手把算,左手指青丘北。”就是说:天帝命令竖亥用脚步测量大地,从最东端走到最西端,是五亿十选九千八百步。竖亥右手拿着算筹,左手指着青丘国的北面。可见当时步量(踏勘)是大地测量的基本方法之一,以至于几千年之后,还有人把地图命名为《禹迹图》,意即大禹的足迹。图 东汉伏羲女娲画像砖大禹治水,“行山表木,定高山大川”。亲自率领氏族村民去勘探地势,测量高山、河流,树干立标,把测量数据一一记录下来,制订出“疏川导滞,钟水丰物”的治水方案。《尚书·益稷》说:“(禹)予乘四载,随山刊木。”《史记·夏本记》也说:“(禹)行山表木,定高山大川。”,其中“刊”和“表”在此都有刻划的意思,都是说治水过程中,在各个测量点竖立起刻划了一定数度的标杆,这种在高山河流处设置各种高程标志,有如今天大地测量技术中采用的标杆方法。准绳规矩测量大地《史记·夏本纪》云:禹“左准绳,右规矩。”、“载四时以开九州,通九道,陂九泽,度九山。”都是说一切均以勘测为主,用准定平直,“绳”测长短,“规”画圆,“矩”画方。“矩”还可以用来定山川之高下,大地之远近,那么一根矩尺是怎样来测量大地的呢?《周髀算经》开篇中假设了周公跟商高的一段问答。周公问商高,大意是说:天没有台阶,人不可能登上去,地这么广大,不可能一点点去测量,那么测量的结果是怎样得出来呢?商高说:“平矩以正绳,偃矩以望高,覆矩以测深,卧矩以知远……夫矩之于数,其裁制万物唯所为耳。”,“偃”是仰卧,指股在下,勾直立以测高,“覆”是指倒立,将矩倒立就可以测深了。“卧”是平放,指测水平方向宽远的方法。只要知道直角三角形,就可以摸索出对一些不可直接测量物进行测量的办法了。所以商高说:运用“矩”通过测算就可以把握万物数量的关系,这样就可以无所不为了。故赵君卿在《周髀算经注》中说:“禹治洪水,决疏江河,望山川之形,定高下之势,除滔天之灾,使东注海,无浸溺之患,此勾股之繇生也。”据他推断,运用矩尺的勾股原理测量距离、水平和高程,早在大禹治水时已经萌生了。《尸子》(辑本)卷下说:“禹理水,观于河,见白面长人鱼身出,曰‘吾河精也。’授禹河图,而还于渊中。”《博物志·异闻》解释了这个河精是谁,曰:“禹理水,观于河,见白面长人鱼身出,曰‘吾河精也。’盖河伯也。”这里河伯所献大禹的“河图”,一说可能是河图洛书,另一说可能是治河的地图。两种说法可能都存在吧。
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