■摘自《中华遗产》
在人们印象中,中国古代地图以形象感和美感很强的示意图居多,不能精确反映地理地貌。其实数学家的智慧、科学家的研发仪器,在地图学家的精心创意与整合下曾创出无数杰作。
汉代张衡对记道车进行了改造,使之成为“计里鼓车”。计里鼓车实际上是由一套复杂的齿轮组操纵的,车轮滚动分别带动控制鼓人和镯人的大、小平轮,根据平轮转动的周期来实现记录里程的需要,所以叫“计里鼓车”。
测量的距离越来越准确,这又对计算方法的演进提出了高要求。中国古代最著名的一本数学书——《周髀算经》应运而生,它用分数运算及勾股定理等数学方法阐述了“盖天说”。这就使得后来测量有高度的地形变得容易。西晋时,中国第一个也是对后世最具影响力的制图理论诞生了——这就是裴秀提出的“制图六体”。“制图六体”对前代丰富的测绘经验进行了总结,它分别论述了比例、方位、距离、高程、地形等地图绘制所应具备的数学要素。六体各项中前代惟一没有确立起来的即是“分离”——比例尺。裴秀提出了“计里画方”之法,即:纬度测定与天文密切相关。绘图时,先在图上布满方格,方格边长代表实地里数,然后按方格绘制地图内容,以此保证准确性。
经纬度测量法其实在更早时候就已在中国产生。纬度测定与天文技术密切相关,我国的天文学自古就非常发达,其中一项重要的科技成果就是牵星术。牵星术直接说来是测量星辰地平高度的一种方法,借在不同地点观测同一颗星所得不同地平高度,又可推算出各地点的不同纬度。这一方法特别应用于航海定位中,进而在海图绘制中起作用。元代著名的科学家郭守敬也是利用不同地点星辰的不同地平高度测算该地点纬度的。