古時候的人是怎樣繪製地圖的?

在歷史書上看到了許多古時候歐洲航海家所繪製的地圖,在沒有人造衛星的時代,他們是如何繪製地圖的?


不好意思,對題主所提的歐洲航海圖接觸不是很多。在此只能先講一講古代中國的地圖。


在沒有飛機、遙感數據與人造衛星的年代,「繪製地圖」看上去是一件很神秘的事情;但實際上,古人們的測繪方式卻非常樸素——說白了,就是田野作業,實地考察

古時的人們管地圖叫做「輿圖」。「輿」字的本意為「車廂、車輛」,恰好概括了那時人們測繪地圖的方式——坐在車上(或騎馬、乘船、步行等)前往尚待探索的地域,憑藉簡單的定向設備確定位置,再將親眼偵測到的地理信息記錄下來,繪製到圖上。當然了,對於沒有現代科技,不能以「上帝視角」俯瞰地面的古人們而言,採用這種原始方法所測繪出的「地圖」,繪圖的形式也與我們平時接觸到的地圖大不相同。

古代中國有以下三種比較典型的繪圖形式:以山川為基準的地圖、以行進路線(水路、道路、海洋航線等)為基準的地圖,和以客觀比例為基準的地圖。


首先介紹以山川為基準的地圖。這種地圖非常常見,比如在地方史志中所附的縣域圖、城池圖等等,基本都屬於這種形式,應該是我接觸最多的一種古地圖了。

這種「地圖」,說白了,就是給官員們的一份說明書:首先把縣城畫在中央,再把轄區內的山川、名勝按照相對於縣城的大致方位繪製出來,最後把各個村鎮填到相應的山上、河邊。

比如這份清光緒十一年版的《大寧縣疆域圖》:


這張圖並非按照典型的「上北下南,左西右東」排布方式,而是根據縣域地勢和主要河流走向,將西北設為上,東南設為下。

這與現代的大寧縣(巫溪縣)地圖相比,完全是兩個樣子(一百年間,縣治駐地、地界、水文等均會有些許改變,但疆域輪廓並沒有太大變化):

進一步對比,在電子地圖中搜索那些一百多年前的地名,發現還有許多可以對應得上。有興趣的朋友可以拿這兩份地圖做一下比較,相信你一定會轉向的。

(偷個懶,在電子地圖中不標註水系了,各位可以去Google Maps里看一下。另外,向各位老師們求一份巫溪縣水文圖……)


(註:村子間的重名、遷徙等因素未作考究)

可見,沿著同一條道路或河流的村子,之間的位置關係具有一定的準確性,這大致說明這類地圖的繪製,是依靠繪製者帶著定向設備與測距儀器,一步一步走出來的。但是由於缺乏定位技術,又沒有經緯度這樣的一套絕對坐標系統,其誤差會逐漸累積,而且地塊之間不成比例,導致人只能沿著地圖所描繪過的道路行走,否則會迷失方向。尤其是在山地地區,這種地圖對於較偏遠的村鎮來說,基本沒有參考價值。

典型的還有清同治八年的《豐都縣近城關隘圖》:

更多圖片可以去重慶圖書館的老照片板塊自助閱讀,在此不一一搬運了。


第二種是以水路、道路、海洋航線為基準的地圖,比如杭州西湖文化廣場上的一幅「京杭大運河沿線圖」的浮雕,就是很典型的以水路為基準的地圖。這幅「地圖」就是在中央畫一條河,在畫卷的首端畫上北京城;作者坐上船,把沿線經過的山川、城池一一划出,等到到達杭州後,在畫卷末端畫出杭州城,一張地圖便繪製完成了。

由於不在杭州,又暫時查不到關於那張圖的資料,先奉上一套從南京師範大學 - 地圖學國家精品課程申報網站搬運來的《京杭運河全圖》:

這種「地圖」,可以說就是一套「遊記」。以作者所在的位置為中心,看到什麼就畫什麼。富裕的地方畫大點,無聊的地方少畫點,完全不講究絕對方向與比例尺,「藝術性」要遠高於「紀實性」。想像一下,如果繪圖者的繪畫水平再高一點,或許那就是一幅可以與《清明上河圖》或《富春山居圖》相提並論的名畫了。

再比如說下面的這張《鄭和航海圖》分圖,描述的是長樂(福州)一帶的海岸線。

《鄭和航海圖》是以行船者站在船頭觀測有關景物時產生的視覺感受而繪製的,有山畫山,遇島畫島,突出了海岸線、離岸島嶼、港口、江河口、淺灘、礁石以及陸地上的橋樑、寺廟、寶塔、旗杆等沿岸航行的標誌。
《鄭和航海圖》在繪製中還採用了不同的比例,航程總圖和山陸島嶼放大圖繪在一起。
圖中,用虛線表示航線,在離岸較遠的航線上註記了針位(航向、方位)和更數(航程、距離),有時還註記出航道深度、航行注意事項,是我國最早不依附海道專書而能獨立指導航海的地圖。(北京航空航天大學 - 地圖導航技術)

以上兩種地圖,均是從作者(旅人、水手)或讀者(縣官、船長)的主觀視角出發,以使用需求為中心,依賴實際觀測與經驗,藉助簡單的定向與測量技術(如司南和天象)所繪製而成的。這與今天嚴格按照比例尺與經緯度坐標的地圖,從理念上就大相徑庭 —— 用現代設計中的理論講,這兩種地圖很好地體現了「形式追隨內容」與「形式追隨功能」,不僅不受固定框架約束,還做到了「以用戶體驗為中心」,設計師們可以參考一下(^_^)。

雖然這兩種地圖因為技術含量太低,在現代地理學、測繪學中一般很少被提到,但是在歷史上均佔有非常重要的地位。

而與現代製圖技術相兼容的,以客觀比例為基準的第三種地圖,也是由其使用目的所決定的。

比如國家疆域圖,作為國防的重要工具之一,若是誤差太大則無法調兵遣將。其中經典的例子有馬王堆漢墓出土的,比例尺約為1:180 000的《長沙國南部地形圖》和《長沙國南部駐軍圖》,和偽齊阜昌七年所刻的《禹跡》與《華夷》兩石刻圖。

(《長沙國南部地形圖》通過粗細不同的線條來區分干、支流與上、下游,並藉助類似於等高線形狀的閉合曲線來描繪山脈,這是迄今為止,人類發現的最早的一張通過科學方法描繪地形地貌的「地形圖」。)

(《長沙國南部地形圖》通過粗細不同的線條來區分干、支流與上、下游,並藉助類似於等高線形狀的閉合曲線來描繪山脈,這是迄今為止,人類發現的最早的一張通過科學方法描繪地形地貌的「地形圖」。)

(應用了「

(應用了「計里畫方」技術的《禹跡圖》,具有相當高的數學精度。)
(計里畫方,顧名思義,以統一尺寸的方形網格為單位,圖中方格的邊長代表實際的里數,以此對測量出的地理信息進行固定比例的縮放。這是一種較為成熟的比例尺概念,在便於閱覽的同時,也大大縮減了繪圖過程中的誤差。可以拿相同時代中未採用此項技術的《華夷》圖與之對比,後者在地圖邊緣地區,如嶺南、東海海岸、膠東半島等地,均有明顯的比例失調。)

再比如城市的坊巷圖,不僅要方便市民出行,還涉及到地租、地契等事宜,必須要求方向、面積的盡量準確。以這幾張不同時期的蘇州城圖為例:

蘇州文廟中的南宋石刻《平江圖》:


清代《姑蘇城圖》


和現在的Google地圖 - 蘇州:

可見,至少從南宋起,對於蘇州城廂坊巷的描繪程度就已經近乎於極致了。(當然,也壯哉大蘇州古城保護得好,對戰亂和拆遷基本免疫)

這種地圖較之前兩種而言,更為「寫實」,與現代地圖更貼近,更容易被我們所接受。而就也意味著,這類地圖對繪製精度與嚴謹性的要求,也要遠遠高於前兩種地圖。所以這種地圖的應用範圍也受其難度所限——基本上,要麼應用於「極大」的疆域圖,可以集國家之力組織測繪,很大的比例尺也可以涵蓋精度上的缺陷;要麼就是「極小」的坊巷圖,範圍較小,容易丈量。


再介紹一種與問題關係不大的「古代地圖」,即「歷史地圖」——比如清末楊守敬先生的《歷代輿地圖》,內容上至春秋,下至元明,展現了各個朝代的政區劃分、交通路線、四鄰形勢,就是「歷史地圖」中的代表之作。而「歷史地圖」所依據的材料,並非古人所畫的地圖,更不是作者穿越回去親測的數據,而是歷代傳下來的文字記載,比如史書、地理志、民間傳說,等等。作者通過對文獻進行反覆考證,從而確定其所處的地理位置,再轉繪到當代所制的標準地圖中。

由於測繪技術的進步,加上近代以來考古學的發展,後人們所撰的「歷史地圖」,數據往往比古人為自己朝代所繪的地圖更為準確。


最後預補充一下:地圖測繪分為測量技術和繪製技術兩個方面。目前這份答案主要介紹的是「繪製技術」,對於「測量技術」講得略少一點。關於中國古代的「測量技術」,各位可以先參考@苑振宇的答案和古時候的人的地圖是怎麼繪製出來的?這個問題中@徐柯的答案,有時間我也會再寫一點。


先提出一個問題,一個表面有黑點的乒乓球,如何描述出黑點的位置?

  • 古希臘時代

確定一個位置總是需要和別的東西來對照(經緯度和坐標),所以最早的古希臘人根據兩極和赤道的一個想像網路來建立確定位置的理論。但是古希臘的測量工具和方法都是原始並且不慎準確的,所以描述位置仍然需要根據一些可觀察的地面特徵(山脈,河流)來對照。長此以往,隨著對地球表面特徵認識的不斷加深,各個相對位置就能確定出來了,同時古希臘人對天體科學的發展,也奠定了地圖繪製的基礎。

可以看到埃拉托色尼是用南北線和東西線作為骨架,但是間隔確實不規則的。

可以看到埃拉托色尼是用南北線和東西線作為骨架,但是間隔確實不規則的。

  • 古羅馬時代

托勒密的研究奠定了古典地理學基礎。也給後來的地圖繪製帶來了很大影響,托勒密即日心說的提出者。
而托勒密的世界圖則已經採用了經緯度網,使每一個地點都能用數字來表達正確的位置。同時根據一些羅馬商人和軍隊收集到的新的情報,補充了許多地名。然而雖然表面上看來很正確,這幅地圖確實錯誤百出,因為在那時候緯度的決定是粗略的,而更多地航海者連少量已有的一起也沒有用上,而彼時並沒有測量經度的方法。他的子午線選擇也跟隨了一些古希臘學者,即把大西洋中的島嶼的一條南北線作為本初子午線。這樣他的經度是從西開始,越往東錯誤越大。而哥倫布就是根據托勒密的權威著作,想像亞洲必然是很靠近歐洲的西面。

  • 中世紀

中世紀的地理眼界明顯的閉塞了起來,一度相當正確的已知海岸線在地圖上不見了,地圖變成了純粹的幻想,這時期創造出了神奇的T-O地圖。
人類世界用一個四周環海的圓表示,陸地中間安排一個T型水體,T的三向分辨代表地中海、愛琴海和黑海、尼羅河和紅海。而分割的三部分即是歐亞非。T字中心的上方,是居住世界的中心的耶路撒冷(……無力吐槽)。
已知最大的TO地圖應該是赫里福德地圖。TO地圖可以說是阻礙了航海的進步,不多提。

不過中世紀的航海技術方面有幾項重要進展,在基督教歐洲出現了磁性羅盤。十五世紀時羅盤已經廣泛採用,在遠洋航海已經不可或缺了。同時星盤也有改進,作為航海的輔助工具,使得能夠正確決定北極星的高度。

十四世紀可以說是製圖的一個重要分界時間,由於航海技術方面的重要進展,羅盤星盤的普及,使得製圖技術迅速發展。最早航行使用的是波托蘭諾海圖,那時已經是海船船長的標配。

這是一幅地中海的海圖,大致是1500年繪製,他不用經緯線網路,而是用幾個中線點發射出來的交錯線網。(像不像極坐標)

這是一幅地中海的海圖,大致是1500年繪製,他不用經緯線網路,而是用幾個中線點發射出來的交錯線網。(像不像極坐標)
大家也不要覺得這個地圖奇葩,因為這個圖片上的射線和l羅盤上的十六個主要方位相吻合,每個方位和風相一致,水手們就按照這些線條來決定羅盤方位。利用這些線條從要衝地點來指明方向,讓他們把海岸線尤其是地中海附近的海岸線畫的非常準確。

與此同時不容忽視的是維京人在地圖繪製方面的成就。當然,維京人沒聽說過亞里士多德和托勒密,他們沒想過他們住的地方是不可居住的。而瑞典人蹭向東遠征,到過今日俄羅斯中部,轉過挪威北端向東深入白海。而向西他們發現了冰島,紅髮Eric相信西方還有陸地,啟航跨越北太平洋,到達格陵蘭島南端。(命名為 Greenland 也是夠黑了……也許是世界上第一個地產slogan)。

  • 地理大發現時代

出於傳教和對於黃金香料的需求,歐洲開始繼續探索海洋。
航海用的星盤也改良變成黃銅製作,對海上的星星高度測量更為準確,也有了不同季節不同緯度的星星高度對照表。
緯度的測量就是依靠星辰或者太陽高度角的觀察,而星盤是那時在海上決定緯度的唯一方法。十六世紀發明了一種十字形的標尺,將標尺的杆子直向地平面,用眼睛看著桿頭,移動標尺,使星辰或者太陽正好處於標尺頂端(沒有圖感覺根本說不清)。這種方法的困難就是需要地平線和太陽(星辰)。其後的探險家對此改進成了象限儀和六分儀,現在扔在沿用。
為了測量距離,水手開始在海上測量速度,最初在地中海等狹窄海域航行的水手還能估計船速,但是在大洋上這種估計的誤差就會非常大。為了測速,水手將一些東西從船頭丟進海里,然後用腳步的速度或者沙漏,來估計它到船尾需要的時間。後來有的稅收發明了木頭測程,用一個比較重的圓木,繫上細而且結實的繩索,丟進海里。圓木靜止,計算線上各個結之間的時段來測量航行的速度。
此時對緯度的定位已經比較準確,但是這些方法對經度測量是不夠精確的。然而除非經度能精確測定,否則航海還是會有錯誤和偏差。而測量機你孤獨需要在海上保持正確時間。希臘人採用的是在兩個地點觀察日食時間來校正經度誤差(……),可惜日食不是需要就能發生的…十四世紀人們發現只要有可靠的鐘,就可以解決經度測算。困難在於那時候的時鐘一天的誤差就要十五分鐘,部分零件隨溫度收縮,時間測定更加不可靠。隨著擺鐘的發明,陸地上能正確的記錄時間,可是在航海中無法使用。
英國的鐘錶匠發明了適用於海上的鐘後,航海家才能像測量緯度一樣精確地測量精度。

隨著黃金時代的到來和製圖學迅速發展,富有的人們不滿足於簡單的地圖,於是出現了地球儀,和更加精準的心形地圖,顯然心形地圖是為了將立體的地球投影在平面地圖上做的嘗試,但是他的經緯線都是曲線,距離和方向大為扭曲。人們也開始尋找能在平面上表示曲面的新投影辦法。


墨卡托利用自己的理論首次創作了等比例縮放的精確的大洲地圖。到後來墨卡托投影已經替代了所有其他投影,用於低緯度和中緯度的航海,迄今它也仍然是用於這方面的唯一投影法。
墨卡托投影上,一個羅盤的方向可以直線表示,航海家不需要再把航程畫成曲線。
下圖其實找的不是很合適,因為墨卡托本身並不喜歡這種在地圖空白畫的亂七八糟的行為……


這個可以更好理解墨卡托(麥卡托)投影的網站~
http://gmaps-samples.googlecode.com/svn/trunk/poly/puzzledrag.html

彼時托勒密的一些錯誤思想還在影響著歐洲大陸,許多歐洲人仍然相信南大陸的存在,當然阿拉伯人早就知道印度洋的南面是開放的,可是很多歐洲人不了解甚至不相信。葡萄牙的航海者開始為了自己去弄清楚別人早就知道的事情。庫克船長的三次航行最後畫出了太平洋的輪廓,算是推翻了托勒密的南大陸說。

所以古代的航海家大概就是這麼畫地圖的,再後來就是近代啦~


好吧,作為GIS專業(準確地講,應該是地圖學與地理信息系統專業,不過地圖學倒是已經很弱化了)的學生,也只能翻了翻書以後來簡單回答一下吧,也僅說說中國古代的地圖。
1 早期地圖及測量技術(漢代之前)
在沒有測量技術的情況下,人們對地理位置的感覺和表達只能出於直覺,但並不是說任何工具都不使用。
相傳大禹治水時,「左準繩,右規矩」,其中「准」、「繩」是測定物體平、直的工具,「規」是矯正圓的工具,「矩」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不算世界的大小,「豎亥右手把筭「算」,左手青邱北」,儘管這些工具並不一定發明於大禹時代,但至少說明在上古時代人們已經掌握了一些基本的量算工具。
而《周髀算經》和《九章算術》證明,最遲到西漢,人們已經能使用多種方法測量山高、谷深、距離,這是地圖測繪的理論基礎。指南車和記里鼓車最遲在漢代已經出現,這為大規模、長距離測量提供了有利條件。我國古代發達的天文學還為人們提供了利用天象來定位的條件。這些理論、技術和工具為地圖的出現和進步提供了條件。
附幾張早起的地圖
比較出名的是甘肅天水放馬灘的戰國地圖

2 漢至南北朝時期
到了公元前202年至公元220年的漢代,地圖的繪製已經達到了很高的水平,地圖的運用更加普遍,地圖的形式也變得多種多樣。文獻記載的主要有地形圖、疆域圖、政區圖、城市圖、宮殿圖等。這裡就直接上圖,比較出名的是長沙馬王堆漢墓出圖的地圖:
地形圖

地形圖的復原圖

地形圖的復原圖

駐軍圖

駐軍圖


駐軍圖復原圖


這一時期值得大家記住的一個人就是裴秀,他的「製圖六體」應該是最早的地圖學理論,@EracQ 提到的 古代的人是如何繪製地圖的?裡邊已經也有介紹,這裡不再贅言。
3 隋唐至宋時期
隋唐時期出現了以文字為主、地圖為輔的地理書——圖經;對各級行政區的圖經編纂和地圖的繪製唐朝政府已有明確的規定。以州府為單位繪製的地圖每三年要上報一次,兵部設有專門管理全國地圖的官員——職方郎,在州府地圖基礎上,朝廷定期繪製全國性地圖。這一時期的地圖學家賈耽和他的《海內華夷圖》也可參見古代的人是如何繪製地圖的?
到宋朝已經開始普遍使用「水平」、「望尺」「干尺」來測量高差。由於戰事不斷,五代到宋時期軍事地形得到了很大的重視。宋朝規定每逢閏年上報一次各州的地圖,城市特別是首都地圖的繪製也一直受到重視。印刷技術的發展,使得這一時期還出現了我國也是世界上第一幅印刷地圖,楊甲的《六經圖》,下圖為《六經圖》所載《地理之圖》:


這一時期較為著名的是《禹跡圖》,其採用「計里畫方」的方法,橫方70,豎方73,共計5110方,每方折百里,大約相當於1:150萬的地圖,繪製的已經相當精密

這一時期的

這一時期的沈括不僅是我國歷史上最卓越的科學家之一,同時也是一位傑出的地理學家和地圖學家。其曾奉命編繪了《天下州縣圖》,可惜這套圖已經失傳,他發展了裴秀的「製圖六體」,取消了「道里」,增加了「互同」。沈括將「道里」看作地圖上的距離,認為有了比例尺後,圖上距離自然就有了;至於「互同」,很有可能就是現代地圖中使用的等高線標記。
4 元明時期
這一時期主要提兩個重要的人物:郭守敬 和 利瑪竇
郭守敬是上知天文下知地理的奇才,當他受命編製新曆後,就認識到「歷之事,在於測驗,而測驗之器,莫先於儀錶」,他首先致力於創製儀錶,簡儀、高表、仰儀、立運儀、景符等十幾種專用儀器,還為野外觀測設計了丸表、懸正儀、座正儀等儀器(ps:這些東西具體指什麼,我也不是很清楚,應當同現代的測量儀器相仿)。
利瑪竇在中國待了28年,繪製了10多種世界地圖,為中國人帶來了新的地理知識。首先就是西方地圖投影方法傳入了中國,大家都知道,地球是個球體,要將地球表面的曲面轉換到地圖的平面上,投影是其基礎和根本。他還測定了中國許大城市的經緯度坐標,翻譯了許多世界各地的地名,有的甚至沿用至今。
5 清朝時期
好吧,到清朝也就超不多了,東西方科技發展水平開始拉大了,中國的測圖技術也遠遠地落在了西方人的後面,只能看看清朝的版圖:


最後只能提一下中國歷史地圖集大成之作——楊守敬的《歷代輿地圖》:共線裝34冊,上啟春秋,下迄明代,全部採用古今對照,朱墨套印,凡見於《左傳》、《戰國策》和各部正史《地理志》中的地名,基本上都編繪入圖,比以往任何一種歷史地圖集都要詳細豐富,直到20世紀50年代還沒有哪一種歷史地圖集足以取代它。
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以上內容改編自葛劍雄的《中國古代的地圖測繪》
圖片及部分介紹來自網路
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更新20130721
感謝大家的贊,有點驚喜,更有些惶恐。
第一次看到一個問題是我認為自己應該擅長的領域,但要答題的時候發現自己其實也都不是很清楚,也只能翻翻我們的教材才能去回答。而我的答案幾乎完全脫胎於《中國古代的地圖測繪》這本小冊子,內容的真實性完全依賴於這本冊子,部分圖片是我從網上搜到,直接拿來用的,如有錯誤之處還請大家及時提醒我更正。


好問題,扯遠了,各位直接看末尾總結。

人類天生就有認識周遭世界的好奇心,甚至在未有文字出現之前,就有了通過繪製簡易的地圖說明問題的實例。再往後,地圖成了古代貿易與戰爭成敗的關鍵因素,地圖從此籠罩上了權利與威望的政治色彩。荊軻刺秦,獻的是將軍人頭與燕國地圖。


誕生
每逢雨季,古埃及尼羅河洪水泛濫,沖刷形成了大量良田,農業生產中便有了丈量土地的需要,這帶動了幾何學、天文觀測、製圖技術的發展。為地圖的誕生打下了基礎。最初的地圖,是聲明個人對土地的佔有,而不是出於出行導航的需要,統治者對於自己所管轄的土地常有前一種心理。

發展
古希臘重視海上航行,畢達哥拉斯和一些天文學家早已認識到地球是球形,經緯度的概念應運而生(埃拉托色尼推算地球大小是在公元前200年左右),地圖測繪基本建立在天文-大地測量基礎上,地圖表達已經有了透視投影的概念。托勒密的名著《地理學指南》就有指出地理學的任務在於「提供一副地圖觀察整個地球」,在《地理學指南》後六卷中,記錄了8000個地點的經緯度記載,附了27張地圖。托勒密可是公元100年左右的人。

(1482年翻印的《地理學指南》插圖,太令人驚訝了。)

(1482年翻印的《地理學指南》插圖,太令人驚訝了。)

停滯
中世紀,歐洲人的「世界觀」又回到了「圓盤狀」。地圖籠罩上了宗教色彩。

此圖下部是地中海,與中間尼羅河組成T形分割三大洲,外圍是環形海洋。世界就被如此簡化成了TO狀的地圖,稱TO。Wiki:

此圖下部是地中海,與中間尼羅河組成T形分割三大洲,外圍是環形海洋。世界就被如此簡化成了TO狀的地圖,稱TO。Wiki: TO地圖 維普:現存最大的歐洲中世紀T-O地圖:赫里福德地圖

地理大發現後的突飛猛進
麥哲倫的環球航行無可辯駁的證明了地球是一個球體的事實,歐洲人開始重新認識托勒密的地理學說。資本主義萌發,海上貿易興起,殖民擴張,這些因素無比有力的推動了測量技術與地圖製圖技術的發展。這一時期的特點是,光學儀器與航空攝影測量陸續面世,地圖的製版刻圖技術、印刷技術提高。地圖的測繪基本上完善了。

關於我國的地圖發展
有名的《禹跡圖》,所謂禹,大禹者。此圖是根據記載大禹遊歷中國的《禹貢》繪製,由此可見地圖繪製工作中對歷史資料借鑒的重要性,這幅圖太厲害了,資料上說採用「記里畫方」的方法繪製,具體怎樣操作的,不得而知。山脈70餘座,河流80餘條,行政區民380多個,海岸線輪廓準確性之高,嘆為觀止。

中國國家地理:

中國國家地理:地圖的進步(一)

很有名的是《坤輿萬國全圖》,此圖是利瑪竇於神宗萬曆三十年(1602年)所制的世界地圖,是第一幅出現美洲的中文地圖。依據歐洲地圖資料而繪製的世界地圖。

Wiki:

Wiki:File:Kunyu Wanguo Quantu (坤輿萬國全圖).jpg 高清大圖值得收藏
故事:坤輿萬國全圖

後來,在清朝,康熙下令,在全國範圍內使用西方儀器與技術開展大規模的測繪工作,以經緯線分幅,測定了許多城市的經緯度。歷時十年,最終製成了康熙皇輿全覽圖,是中國第一幅繪有經緯網的全國地圖,流傳甚廣,影響深遠。

地圖製圖技術的進步歷程


地圖是以圖形作為地理信息的載體。

小範圍的地圖,是以類似於繪畫的方式記錄地形地貌。一般而言,對精度無特別要求,沒有統一坐標系、比例尺的概念,更像是一幅畫。至多靠結繩、記步等簡單方式。《清明上河圖》,也是可以算是「汴京城的地圖」


大範圍地圖繪製,需要幾何學基礎、對地理天文的基本認識,以及必要的測量儀器與方法。因此古代地圖的繪製者基本上都為精通數學、地理、天文的博學多識者。

古代沒有精密測量儀器,方位辨識主要依靠山脈河流,沿江而下,依次是哪個城市是不會錯的,在山的這一面還是那一面也不會有錯,探險考察,充分參考歷史資料,依靠一定的天文觀測,整理出一副大範圍的手繪地圖也就八九不離十了。總體上,對地形地貌的表達,已經擺脫了繪畫的視角,大都從天空透視,而且有了一定的比例尺,坐標系統。這時的地圖仍存在不少錯誤,距離很主觀(險要難走的地方會被放大,平原會被縮小)因此古代打仗,有地圖不夠,還得有對地形熟悉的本地人作嚮導。

至於航海則主要依靠天文知識。「大海瀰漫無邊,不識東西,唯望日、月、星宿而進。」不同緯度地區的人所看到此北極星的高度是不一樣的,基於此原理形成了一種叫做「牽星術」的天文航海導航技術,利用牽星板來測定海平面到北極星的角度,估計船舶所在的緯度。鄭和船隊在印度洋航線時就以「星斗高低,度量遠近」。而經度的確定,只能靠船隊行進速度依經驗推斷。最終按照航行路線,形成了大致的航海圖。後來出現了六分儀,原理是一樣的,不過公式化了,能夠準確算出緯度。

地理大發現後,數學基礎、測量儀器、測量方法才足夠完善,角度與距離的測量是地理信息準確表達的關鍵因素。遠距離距離準確測量一直是測量工作的難點。法國人最早在地圖測繪中應用的三角測量法(1740年,確定了地球橢球半徑),三角測量法直到現代都在應用,我國國家平面坐標系就是以三角網的形式全國範圍布設的。從此有了各式各樣的批量印刷的精緻地圖,人口圖、水系圖、語言圖、海洋圖無數有趣的專題圖集。1915年在歐洲開了個製圖學的會議,會議各國達成了共識,繪製全球的地圖,採用統一的數學基礎(坐標系統、比例尺、投影)與地圖語言。

至於信息時代。紙質地圖,呃,差不多到說再見的時候了。

推薦BBC紀錄片地圖:權利、掠奪和佔有


課代表對於古代歐洲航海地圖所知甚少,在這裡也只能回答一些關於中國古地圖的知識點。

中國古地圖一般指晚清前沒有利用現代精密儀器測繪的地圖,在方位、比例上都與我們熟悉的地圖有明顯的差別。在受到西方影響之前,古地圖的視覺呈現蘊含著科技、藝術、文學、政治、哲學的多重元素,繪製者一定是博學的。

地圖還是山水畫?傻傻分不清楚
古代地圖以形象感和美感很強的示意圖居多,講究意境,與山水畫有著千絲萬縷的聯繫,沒有把實用性和藝術性明顯地區分開來。

圖片來源:「江西省輿圖」(局部),清初絹本彩繪,藏於台北國立故宮博物院

上圖為台北故宮館藏的「江西省輿圖」。乍看之下,這幅古地圖像是山水畫:湖水的波紋、山邊的雲霧都描繪得非常細膩。博物院在賞析中寫道:
「使用山水畫中的金碧山水畫法,使用泥金勾染山石輪廓、坡腳、宮室、樓閣等建築物。山的描繪高處為藍、低處為綠、山形並描有金邊;城池畫法則屋頂為黑、屋檐為金、樑柱為紅;水的描繪並有紋路,此為明代畫法之特色,可看出此圖為流傳之摹本……」
凡是用中國畫顏料中的泥金、石青和石綠作為主色的山水畫,被稱為金碧山水。它比青綠山水多泥金一色,泥金一般用於勾染山石雲霞,以及宮室樓閣等建築物。「江西省輿圖」共十四頁,與一般古地圖「詳於水而窮於山」不同,採用實景描繪,對名勝古迹著墨不少,上圖中便標出了廬山香爐峰等景緻。

在古地圖裡,你可能「找不到北」
與現代地圖「上北下南、左西右東」的慣例不同,中國古代地圖並沒有這方面的製圖限制。「江西省輿圖」採取的便是上南下北,左東右西的設定,所以鄱陽湖位於地圖底部:

圖片來源:「江西省輿圖」(局部),清初絹本彩繪,藏於台北國立故宮博物院

古代的大幅地圖繪製較之現代耗時更久,且多由臣子獻於皇帝,這類也稱官繪本。「上南下北」的設定可能與皇帝「坐北朝南」不無關係,如此正好方便使用者觀看。
還有些古地圖是上西下東。清朝的「各省沿海口隘全圖」,描繪了橫跨江蘇、山東、浙江、福建等沿海七省的地理概況:

圖片來源:「各省沿海口隘全圖」(局部),陳枚,長卷絹本彩繪,藏於台北國立故宮博物院

圖中上方為黃色陸地,下方為綠色海洋,上西下東,以方塊、圓圈、菱形等不同符號標註行政區劃分。把頭右傾45度看圖,是不是立刻就對那時的「上海縣」地形熟悉了一點?
完整的「口隘全圖」里記錄了沿岸山河、港口、暗礁等情況,重要之處寫有行船須知、海防守則等細節。這也體現了中國古地圖多文字說明的特點。

還有的古地圖能讓多人同時閱覽。下圖是明代「南京至甘肅驛鋪圖」卷尾部分,以驛路為中心,兩側山脈上下倒置,大家可以分立兩邊一起觀看。

圖片來源:「南京至甘肅驛鋪圖」(局部),明朝,長捲紙本彩繪,藏於台北國立故宮博物院

晉朝的高科技:裴秀與「製圖六體」:
最原始的時候,人們以步行丈量天下;後來發明了車,大大提高了勘測效率,這也是古地圖多被叫做「輿圖」的由來,「輿」即車的底座。
到了明清年代,地圖學已經大有發展,出現了水道、邊防、驛鋪、宮殿等各種專題性地圖。而這一切都不能不提西晉地理學家——裴秀提出的六項製圖原則。
裴秀曰「製圖之體有六焉」:「分率」類似今天我們說的比例尺,「准望」即方位,「道里」用以確定兩地間的距離,「高下」指地勢起伏,「方邪」指的是坡度傾斜角度,「迂直」即實地高低起伏與圖上距離的換算。六者相互關聯制約、綜合運用才能保證地圖的準確性。
「製圖六體」後來一直沿用到清朝,雖然在古地圖製作中「時隱時現」,但稱之為彼時的「高科技」一點都不為過。

如今,我們有衛星遙感技術製作精細的網格地圖,計算機製圖的快速發展不再要求繪製地圖者有繪畫基礎,而現代地圖也早已脫離水墨、詩詞等文化意象。然而地圖終究是記錄環境的載體,其本質在於使用者,從這個理念上看,中國古地圖依然氣韻萬千。
(配圖中古地圖的完整版都可在台北故宮博物院網站 http://npm.gov.tw 上看到。)


原文鏈接:地圖湃 | 山水相逢:在中國古地圖裡「找不到北」
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我是學測繪的,但僅僅在測量學概論裡面大致了解過中國古代測量學發展。不實之處請指出。
1、測量學
要繪圖首先要測量,我這裡有個問題:中國古代何時確立了「上北下南的走向來繪製地圖」。因為繪製一幅全國大小的地圖和繪製一幅戰場地圖完全是兩個級別的測繪工作。
一樓的眾多圖很明顯可以顯示出:大概在明清的時候,無論是大比例尺的城市地圖,還是小比例尺的全國地圖,都採用了上北下南的方法繪製,這和清朝時候天文曆法、地球基本知識的成熟有關,也就是傳教士帶給中國的。用此種方法測圖,地球的基本參數、以及投影概念的運用都是很重要的,但此處也有例外,比如清朝繪製的台灣地圖:

此圖即測繪者站在福建的角度東望而畫。由此可見清朝測繪還沒有完全統一思想,測圖始終沒有達到一個國家標準。

此圖即測繪者站在福建的角度東望而畫。由此可見清朝測繪還沒有完全統一思想,測圖始終沒有達到一個國家標準。
像以上那種測量,在中國很古代就已經確立了,九章算術、海盜算經等著作中實質上已經提出了三角測量的基本方法,各種測量的基礎理論都已經出現,裴秀所在的漢晉時期,已經具備了測繪大比例尺地圖的技術。但是還是基於小範圍內的相對位置測量
由於大比例尺地圖,即小範圍內的地圖,10公里範圍內地球曲率對距離影響可忽略不計,而古代地圖對高程要求幾乎為零(此處可能不妥,請指正),所以按照裴秀的製圖原理,做出的圖是有很高精度的。
綜上所述:中國古代大概以唐朝中期為界,繪製南北向地圖逐漸出現、小範圍相對位置地圖測繪逐漸精確。要知道繪製一幅全國地圖沒有基本天體運動理論和基本地球參數是不可能的,這也和唐朝後僧一行、郭守敬等一波天文學家的奮鬥是離不開的。
2、繪圖學
中國古代地圖應用于軍事較多,因此地形圖的發展比較久遠,但是在繪製小範圍地圖時,由於方位角理論沒有形成,更不要談直角坐標系,因此方位誤差很大,所以,當時的測繪學家採用了以河流和山脈走向來表示方位的方法,在全國地圖中則加上了以海岸線表示方位,等到南北向製圖法確立後,以上北下南表示方位,三種方位確立法合一,使得明朝的圖看起來就很正規了:

由於人力物力所及,即便是緯度經度、黃赤交角、赤道長度、子午線長度都已經測出的情況下,也無法繪製更大的地圖了,所以基本都是以中國為中心,四周國家嚴重變形,這也不妨看作是高斯投影中一帶的投影。

由於人力物力所及,即便是緯度經度、黃赤交角、赤道長度、子午線長度都已經測出的情況下,也無法繪製更大的地圖了,所以基本都是以中國為中心,四周國家嚴重變形,這也不妨看作是高斯投影中一帶的投影。
但是因為沒有投影理論和技術 精度無從談起,沒有一個歸算過程,也沒有地圖分幅理論,因此繪圖方法應該是在確立了南北、經度範圍、河流走向、山脈走向,海岸線走向之後,按照相對位置粗略標註城市和其他地物地貌點的方法繪圖


我叫恩斯特·洛佩斯,今年23歲,很想出去看看。

我的朋友梅爾卡特給了我一艘船,讓我幫助他搜集資料繪製地圖。於是,我就成了洛佩斯船長。

梅爾卡特只給了我一艘船和一點錢而已,而他想要的是繪製世界地圖,那是要大量的錢的。水手的工資、食物、船隻修補,還有抵抗海盜的炮彈,這些都要錢。我找到了一條發財致富的途徑,在伊斯坦布爾和雅典之間倒賣美術品和絨毯。很快,我就腰纏萬貫了。

可以去探險了。

這天,在大不列顛島的南岸,水手忽然叫到,「船長,發現村莊。」哦?我讓船靠岸,組織了一隻探險隊去看看。很快,在村民的幫助下,我找到了巨石陣。

幾年後,我已經繪製好了幾乎整個歐洲的地圖。還在阿姆斯特丹的酒館裡結識了一個女孩子,勞拉,一個失去了記憶的美麗的女孩。

那麼,去非洲吧。

埃及,亞歷山大燈塔指引著我駛入尼羅河。幾個月的航行之後,我開到了一個大湖,湖的最南邊,是一個瀑布。原來,尼羅河是這麼發源的。

北非、中非、南非。我抵達了好望角,卻遇到了風暴。那麼掉頭,去美洲,跨越了大西洋……

我不停地考察各地的地理,繪製地圖,報告給梅爾卡特。

又過了幾年,在許多港口我都聽到消息,梅爾卡特依靠地圖賺了很多錢,大副和水手長都很為我不平。我無所謂,我是為了遊覽世界而出海,又不是為了賺錢。出發。

又到了好望角,這次我帶著聖香油,風暴能耐我何?

又是一個新的世界,印度,香料群島,日本,中國。

這天,我們來到一個大河口,勞拉忽然說,她的家應該就在這條大河上游。那麼,溯河而上吧。幾天後,我們到了長安。

這裡的人們和勞拉一樣,黑頭髮、黑眼睛,勞拉竟然會說他們的語言。沒錯,這裡就是她的家鄉了。我們挨家挨戶地問,終於找到了勞拉的家。

勞拉回家了,我應該為她高興,可我為什麼高興不起來了呢?

上船吧,我也該回家了。港口,我竟然看到了勞拉,她要和我一起航行下去。

「船長,這是要出海啊。」

出發!


航海家會帶六分儀和《天文年鑒》,根據這兩樣東西確定緯度,然後根據所在地時間和出發地時間的比對確定經度,這樣就可以確定任何地方的經緯度了


參見古代的人是如何繪製地圖的?
via北方之鹽


想起今晚剛讀過的《百年孤獨》中的一段:

「很長時間內,馬孔多處在一個半島上成為根深蒂固的觀念,這源於何塞?阿爾卡蒂奧?布恩迪亞遠征歸來後武斷繪出的地圖。他繪時滿懷怒氣,故意誇大交通的困難,以此來懲罰自己竟如此荒唐地選擇了這樣一個地方。」

所以從這部分小說里看出以前的地圖就是靠繪圖者一步一步走出來的,一筆一筆畫出來的…

好吧這只是小說,醬油求摺疊。


羅馬技術紀錄片有介紹,比較平直的道路可以修,所以羅馬橫行歐洲,利用重鎚調整水平的


古代的地圖屬於軍國秘密。

掌握地圖基本就可以成立新的帝國了。


突然被受邀,我很惶恐。雖然我是個測繪工作者,但是僅於中國古代測繪有些簡單了解,沒有過多深入,實在有愧。在果殼上曾經看到過一篇相關介紹,就給個鏈接吧古代的人是如何繪製地圖的?


有一個紀錄片是 《把地球繪進地圖》 裡面講的蠻不錯的 古代是有位置比較精確的地圖的


方向和距離是繪製地圖的兩大要素。所以指南針和大概的速度測量工具的應用是古代人繪製地圖的前提。
當然精度並不可靠。可能很多人聽說過哥倫布版世界地圖,美洲的位置和大小都誤差很大。
現代人繪製地圖要簡單的多。有飛機航拍和精確的制導測量工具,地圖的誤差幾乎可以忽略。
至於地圖上商店的標註,在有了地圖之後,那是水到渠成的。


聽過元代郭守敬的「天地大測繪」嗎?這還是發展了的技術,之前中國古代的天文地理都已經是杠杠的了!


其實前面的都說了很多,但事實上說到畫地圖,人們並沒有那麼嚴謹
以日導向,以步測距(或是車馬),以形作物,如此而已
有點像極坐標系


大型地圖一般採用步行活著車,小型地圖就用尺,太多我也不想打了,反正很多方法的。


古代不知道地球是園的,怎麼畫出的地圖還和投影有關係啊


有高山可以俯瞰 或者後來有了熱氣球?或者孔明燈?


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