我是誰?我在哪兒?我要去哪裏?地圖的前世與今生

汽車之友 2024-05-17 13:54:53

我們身處何方?如何才能抵達目的地?要花多久才能到達?這是從人類誕生並邁出第一步開始,就一直萦繞于心的問題。石器時代古人外出打獵會沿途留下痕迹,狩獵後配合固定坐標物尋找回家的路。天體導航時代,羅盤、指南針、六分儀的發明不斷拓展著人類在地球上的足迹,人們開始了遠行。但每次都重新尋路效率太低,爲此地圖出現了。

人類很早就認識到地圖對于生活的重要性和價值,地圖用于展示地球表面特定區域的平面或立體圖像,本質上地圖是一種工具,對于制圖者來說是其記錄名勝古迹留存的位置;而對于其他人則是了解區域地理信息的來源。地圖通常包括地形、地理特征、交通網絡、政治邊界、人口分布等信息。被廣泛用于導航、地理信息系統(GIS)、教育、旅行、規劃等各種領域。它們幫助人們更好地了解自然地理、人文地理、政治邊界、資源分布等信息,更能指導人們到達目的地。甚至幫助人類更好地認識和理解自己生活的世界。地圖曆史可以追溯到5000多年前,至今依然是人類社會發展和生活中重要的角色。

現藏于大英博物館的古巴比倫泥板地圖

早在石器時代和青銅時代,人類就開始制作具有明顯地理標識的“地圖”。這些地圖通常是在獸皮、魚鱗或石板上繪制的簡單線條和標記,用來表示附近的山脈、河流和湖泊等地理特征。伴隨著古代文明社會如古巴比倫、古埃及和古希臘等的興起,手繪地圖成爲了當時人們對自己所在區域認知的具體表現,但這時候的地圖大多以本地區爲中心向外輻射繪制,且缺乏精確的測量和比例僅能作爲方向性參考。

托勒密的著作《地理學》

古代地圖之中最爲耀眼的莫過于古希臘天文學家、地理學家和數學家托勒密(Ptolemy)。他的主要著作是《地理學》(Geographia),這部作品收集整理了當時已知地理信息,三十萬個地名的經緯度坐標,不但是最早出現的扁平地圖,還提供了制作地圖的指導和方法。雖然在現代看來這份地圖有許多不准確和誤導性的地方,例如對地球大小和形狀的錯誤認識,但托勒密的工作爲地圖制作和地理學奠定了基礎。

作爲第一次出現的扁平地圖,首次確立了以經度和緯度爲基礎的坐標系統,將地球分爲經度和緯度,這是時至今日地圖制作中非常重要的概念,在當時更是一種創新和先進的思想。這些寶貴的知識在中世紀和文藝複興時期得到了重新發現和應用,對歐洲地理學和地圖制作的發展産生了深遠的影響。

《山海經》是早期地理著作

古代中國也有這屬于自己的地圖學說,早在春秋戰國時期,中國就開始在竹簡、獸皮或石板上用簡單的線條和標記表示地理特征繪制地圖了。《山海經》應該是中國最早的地理著作之一,《山經》描繪了中國的山脈,而《海經》則描述了中國的水系和海岸線。盡管它並非真正意義上的地圖,但其中的地理位置和地域關系對于了解古代中國的地理風俗、曆史等信息有很大幫助。而據傳秦始皇統一中國後爲了治理國家,制作了一幅巨大的疆域圖,這是中國曆史上最早的統一地圖。

赫裏福德地圖是現存最大中世紀地圖

中世紀歐洲的測繪和地理學進步較爲緩慢。由于早起大多數地圖都是在修道院內制作的,因此宗教熱情往往主導著地圖繪制。這讓許多地圖將耶路撒冷作爲地圖的中心,周邊則展示著朝聖者的旅行路線和重要地點。這也解釋了爲什麽中世紀歐洲地圖的東方(亞洲)位于地圖頂部。出于宗教與藝術相結合的原因,這一時期繪制的地圖通常被大量繪制入各種包括天使和神話怪物在內的故事細節。現存于英國赫裏福德座堂中的“赫裏福德地圖”,就是最著名中世紀世界地圖(Mappa mundi)之一,Mappa mundi是一種由TO地圖演變而來的地圖形式。赫裏福德地圖則是在1290年根據奧羅修斯的著作繪制而成,高158厘米,寬133厘米,是已知現存最大的中世紀地圖。

伊德裏西的中世紀地圖著作

反觀同期的伊斯蘭世界,地圖學和地理學的研究速度較快。西西裏國王羅傑二世宮廷中的阿拉伯學者阿爾·伊德裏西的著作就是一個很好的例子。在1154年左右的時期,他制作了許多傑出的“世界”地圖和地理書籍。在其第一本地理書籍中有一個響亮的標題:“The Amusement of him who desires to traverse the Earth(雲遊者的娛樂)”。阿爾-伊德裏西的作品影響十分深遠,一代又一代的伊斯蘭地圖制作者都使用他的設計作爲地圖的基礎。

古騰堡爲文藝複興時期歐洲發明印刷機

文藝複興時期是大航海時代的開始,不但爲歐洲帶來了巨大變化,也極大影響了地圖繪制。其中約翰內斯·古騰堡 (Johannes Gutenberg) 于1440年發明了印刷機,意味著修道院等宗教團體不再主導地圖制作。歐洲航海家開始進行大規模的探險和航海活動,發現了許多新大陸和海洋航線。特別是美洲的發現以及對東方的接觸擴大,令人們對遙遠的地方和移民可能性産生了更大的興趣。這些新的地理發現極大地豐富了人們對世界地理的認識,更激發了對地圖制作的熱情。伴隨出版社團體的出現,地圖已經從曾經的精英階層專用逐步成爲尋常人用品。1666年在新成立的法國科學院等機構對科學研究的大力鼓勵下,測繪和導航制圖技術大幅提升。

1440年古騰堡的印刷機

在集合了所有優勢後,地理知識和地圖繪制進入了大規模擴展。早期地圖仍然是簡單的“黑白”地圖,顯示海岸線、國家邊界、山脈、河流、地名等。爲了能讓成品具有顔色感,大多情況下這些地圖采用“手繪”方式。18世紀末,針對記錄特定“事件”的專用地圖開始出現,例如傳染病人群的位置或洪水的流經路線。慢慢地在如前面提到的托勒密所著《地理學》等衆多古代地理學著作啓發下,文藝複興時期地圖變得越來越複雜、也越來越准確。而隨著人們對地球、數學和地理了解的不斷擴大。地圖不再僅限于歐洲,逐步涉及到世界不同區域的地圖制作與合並。

1550 年的巴黎地圖

也正是在這個時期,當地球出現了坐標系與足夠用的測量技術之後,地圖真正出現了了2D與3D轉換的難題,如何從一張紙到一個球體的轉換,讓制圖者絞盡腦汁。理論上可能有人想過把一個橙子皮扒開再壓平,只需要親身試一次就會知道最終效果。最正確的方式即是將地球縮小成爲一個地球儀,因爲除了縮小體積之外,其一切幾何特性與關系均可保持不變。

然而以地球儀作爲地圖之用,亦有許多不便之處,因其爲三度空間的圓球體,不便攜帶與儲藏。若將地球儀轉變爲平面,則可以解決以上之困難。地圖投影即是按照一定的數學法則,將地球表面經緯線網相應投影到平面上的方法。目前常用的投影有莫卡托投影(正軸等角圓柱投影)、高斯-克呂格投影(等角橫切圓柱投影)、UTM 投影(等角橫軸割圓柱投影)、Lambert 投影(等角正割圓錐投影)等,可是沒有任何一種投影方式是完美的,爲此地圖制作者必須選擇最適合自己需求的一種。

文藝複興時期的航海地圖

18世紀至19世紀,隨著歐洲各國探險家和地理學家的活動增多,範圍增大,憑借准確測量經緯度方法和使用更精確的儀器地圖制圖技術得到了進一步改進,精度和准確性得到提高,開始出現了更加詳細和精美的地圖作品。20世紀初,航空攝影技術的出現使得從空中獲取地表圖像成爲可能。這些圖像經過逐漸機械化和電子化的制圖工藝,被用來制作高分辨率的地圖。

20世紀中期,衛星技術帶來了衛星地圖。衛星地圖可以提供全球範圍內高分辨率的圖像,在同期蓬勃發展的計算機技術加持下,地圖制圖過程更加自動化和精確化。計算機輔助地圖制圖(CAD)和地理信息系統(GIS)技術的應用,也使得地圖數據的管理、分析和展示更加便捷和靈活。衛星地圖除了精度高以外,另一個優點就是更新速度快,至今仍被用于導航、規劃、資源管理等領域。漸漸的時間到了21世紀,數字地圖全面興起並逐漸取代傳統的紙質地圖,存儲更方便、傳輸和更新更快,同時也爲地圖數據的可視化和分析提供了更多可能性。讓數字地圖成爲社會主流。

美國國會圖書館國會制圖項目

當代地圖制圖技術發展從未停歇,現如今高精度地圖和實時地圖成爲了研究和應用的熱點。高精度地圖利用先進的傳感器和數據處理技術,實現對地圖數據的精確和細致制作;實時地圖則通過衛星遙感、車載傳感器等技術,提供了更加實時和動態的地圖數據。

通過衛星掃描方式采集數據

地圖發展曆史反映了科學技術的進步和地圖制圖技術的不斷革新,爲人類提供了更准確、更全面的地圖信息,推動了地理科學和相關領域的發展。突然發現一個有趣的事情,那些曾經不斷詢問“我們身處何方?如何才能抵達目的地?要花多久才能到達?”的路癡人類,自打地圖這種工具出現之後已經越來越少了。反倒是越來越多車輛來詢問這個問題,難不成它們也是路癡麽?如何才能用它們明白的方式解決這個問題,大家不妨在後面的文章找找答案。

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