¿Por qué la aplicación de la tecnología de posicionamiento GPS es una revolución en la historia de la topografía y la cartografía?
Ya en el año 4000 a. C., en el antiguo Egipto, después de la inundación del río Nilo, se produjo tecnología topográfica anterior en el proceso de clasificación de los límites de las tierras de cultivo. A través de observaciones astronómicas, los antiguos egipcios determinaron que un año tiene 365 días, que era el calendario universal del antiguo Egipto durante el Reino Antiguo (3000 a.C.). Determinaron su dirección mirando a Polaris. Cada pirámide del antiguo Egipto tenía dimensiones geométricas estándar, lo que indica que la gente de esa época tenía métodos más precisos para medir longitudes y ángulos. En el siglo III a. C., los científicos griegos utilizaron métodos astronómicos para medir la forma y el tamaño de la Tierra. En el año 340 a.C., el científico griego Aristóteles señaló claramente en su libro "Sobre los cielos" que la forma de la Tierra es redonda. Al observar la Estrella Polar en diferentes latitudes, calculó que la circunferencia del gran círculo de la Tierra era 4 × Stedia. Stedia era una unidad de longitud comúnmente utilizada en el antiguo Egipto y Grecia. No está claro cuánto mide Stedia.
China es un país con una civilización antigua y la tecnología topográfica y cartográfica se desarrolló bastante temprano. Se dice que los Nueve Calderos de la Dinastía Xia de más de 2000 a.C. son los dibujos originales. La "Regla izquierda" y la "Regla derecha" descritas en "Registros históricos·Xia Benji" describen la escena de medición del control de inundaciones de Dayu. Llevan cuatro horas, conducen por nueve estados, conectan nueve carreteras y miden la altura. La "cuerda" es la distancia, el "medidor" es el círculo y el "momento" es el cuadrado y el triángulo. Había otra unidad de medida en aquella época, el "paso", que convertía 300 pasos en una milla. Zhuanxu Levin (2513 ~ 2434 aC) comenzó a observar las cinco estrellas del sol y la luna y fijó la duración de un año. En la dinastía Qin (246 ~ 207 a. C.), utilizando el calendario Zhuanxu, la duración de un año era de 365 y 25 días. Alrededor del siglo VII a. C., durante el período de primavera y otoño, Guan Zhong ya había recopilado los primeros mapas en su libro Guanzi. Los mapas en libros de seda de principios de la dinastía Han Occidental, como mapas topográficos, mapas de Zhubitu, mapas urbanos, etc., desenterrados en la Tumba Han No. 3 en Mawangdui, Changsha en 1973, son los primeros mapas descubiertos en China. El "Mapa del área de Gong Yu" compilado por Pei Xiu a principios de la dinastía Jin es el atlas histórico más antiguo del mundo, y el "Mapa topográfico del abad" compilado por Pei Xiu es el mapa nacional de China y propone la teoría cartográfica más antigua del mundo. Proporciones fraccionarias, métodos de medición de distancias cuasi visuales, distancias de medición de túneles, alturas de medición de altimetría, ángulos de medición de inclinación rectangular y enderezamiento de curvas de medición y líneas rectas. Basado en la teoría de "dibujar seis cuerpos", Jia Dan compiló un mapa de chinos y extranjeros en el mar durante la dinastía Tang, que duró 17 años y el formato del mapa era de 10 pies.
Desde el siglo V a. C. hasta el siglo III a. C., China utilizó imanes para fabricar la primera herramienta guía "Sinan". En el siglo I a. C. se publicó el libro de algoritmos astronómicos más antiguo de China, "Zhou Bisuan Jing". que explicaba Un método para medir la altura y la distancia utilizando las propiedades de un triángulo rectángulo. Alrededor del año 400 d.C., China inventó el carro de tambor de arroz, una herramienta que utilizaba principios mecánicos como engranajes para medir y determinar la orientación. Cuando caminas diez millas para hacer una pulsera, la brújula del auto registra la dirección del auto. Alrededor del 720 a. C., un grupo de monjes (Zhang Sui) y otros de la dinastía Tang revisaron el antiguo calendario según las necesidades. Organizó y dirigió el primer estudio geodésico astronómico en la antigua China, desde Ulaanbaatar, Mongolia en el norte hasta Changde, Hunan en el sur. En estos lugares, midieron la duración del solsticio de invierno, la duración del solsticio de verano, la sombra del sol y la altura del Polo Norte, y trazaron las medidas. La longitud del meridiano que midieron fue la primera vez en el mundo que se midió la longitud del meridiano. Esta medición no sólo proporcionó datos fiables para la revisión del calendario, sino que, lo que es más importante, también descubrió la diferencia en la sombra del sol. Shen Kuo, de la dinastía Song, registró el fenómeno de la declinación magnética en su "Bi Tan de Meng Qian", que fue el descubrimiento más antiguo del mundo. Shen Kuo hizo grandes contribuciones al proyecto de levantamiento topográfico. Presidió la elaboración de mapas de varios países del mundo, utilizó niveles y brújulas para realizar estudios topográficos y produjo modelos tridimensionales del terreno. El "Mutu" es anterior al modelo de terreno más antiguo de Europa. Guo Shoujing, un gran científico de la dinastía Yuan, utilizó instrumentos caseros para observar la astronomía. Se encontró que el ángulo de intersección entre el plano de la eclíptica y el plano ecuatorial es 23° 33' 05", que cambia cada año. Según el cálculo teórico actual, el ángulo es 23° 31' 58", lo que demuestra que Guo Shoujing La precisión de la observación en ese momento era bastante alta. Guo Shoujing también inventó algunas fórmulas precisas de prueba de suma de ángulos interiores y fórmulas de cálculo de triángulos esféricos, que proporcionaron una base matemática confiable para los estudios geodésicos. Fue para la construcción de proyectos de conservación de agua. La carta de navegación de Zheng He de la dinastía Ming es otra obra maestra de la tecnología topográfica y cartográfica de la antigua mi país.
Dos. Topografía moderna
A principios del siglo XVII, con el surgimiento de la revolución de la etapa de activos, la ciencia de la topografía y la cartografía, al igual que otras ciencias, logró grandes avances al adaptarse al desarrollo de la productividad. A principios del siglo XVII, el holandés Hans inventó el telescopio y Sjol inventó el método de triangulación. En 1683, realizó mediciones de arco en Francia y demostró que la Tierra es una esfera elíptica con polos ligeramente aplanados. Como todo el mundo sabe en Francia, Trier propuso utilizar curvas de nivel para representar accidentes geográficos, y el científico alemán Gauss propuso la teoría de los mínimos cuadrados. Luego propuso la teoría de la proyección cilíndrica transversal, que hizo que las mediciones cartográficas fueran más precisas. El método de nivelación apareció en el siglo XVIII y mejoró la precisión de los levantamientos topográficos y los mapas. El establecimiento de la Convención Métrica Internacional en 1875 dio como resultado una unidad de longitud unificada internacionalmente, con 1 m definido como una cuadragésima parte de la longitud del meridiano que pasa por París. La teoría de la fotogrametría se desarrolló en 1899. Después de la invención del avión en 1903, la fotogrametría aérea se utilizó para estudiar y trazar mapas topográficos.
Alrededor de la década de 1950, el rápido desarrollo de la electrónica, las computadoras, la óptica moderna y la tecnología aeroespacial abrió un nuevo camino para el desarrollo de la ciencia topográfica y cartográfica. La aparición de ondas de luz entre 65438 y 0947 provocó un gran cambio en la medición de la distancia. En la década de 1940, apareció el nivel Baianping, que hacía que la medición de nivel fuera más conveniente y rápida, y apareció el teodolito electrónico. El método de lectura se ha mejorado enormemente y los datos de observación se pueden registrar y procesar automáticamente, lo que mejora enormemente la eficiencia laboral. El hombre es el cielo del satélite terrestre, lo que dio lugar a la disciplina topográfica y cartográfica de la geodesia por satélite. El posicionamiento por satélite es frecuente. Los satélites toman fotografías de la Tierra, monitorean los cambios en los fenómenos naturales y examinan de manera efectiva montañas profundas, desiertos y océanos. La aparición del giroteodolito ha mejorado la precisión de la orientación de las minas, las estadísticas de probabilidad, el álgebra lineal, etc. . y las teorías y métodos de las matemáticas de ingeniería.
Desde principios del siglo XVII, la industria topográfica y cartográfica de China se ha desarrollado. El emperador Kangxi de la dinastía Qing dirigió el trabajo nacional de levantamiento geodésico y cartográfico. Primero unificó la unidad de longitud en las mediciones nacionales y, basándose en los resultados de la medición de la longitud del arco del meridiano, decidió personalmente fusionar los meridianos de la Tierra en 200 millas, cada milla tiene 1800 pies de largo y cada pie es una centésima. de un segundo de la longitud del meridiano. No utilizó misioneros para cultivar talentos, comprar instrumentos y realizar estudios y mapas del norte de China. Los mapas del noreste de China, Mongolia Interior, el sudeste de China, el suroeste de China, el Tíbet y otros lugares, y más tarde el "Mapa completo de Asia", fueron resultados de topografía y cartografía extremadamente importantes en el mundo en ese momento. Desde finales de la dinastía Qing hasta la fundación de la Nueva China, la industria topográfica y cartográfica de mi país se desarrolló lentamente.
Después de la fundación de la Nueva China, la industria topográfica y cartográfica de mi país se desarrolló rápidamente, y la industria de fabricación de instrumentos topográficos y cartográficos creció desde cero. Diversos instrumentos de precisión han permitido la fabricación y construcción de la red geodésica astronómica nacional, la red de nivelación de precisión y la red de cuchillos pesados de alta precisión, y se ha preparado mapas topográficos básicos a escala 50.000 y 1/100.000 y mapas de muestra de pequeña y mediana escala. terminado. La industria de la topografía y la cartografía se está desarrollando muy rápidamente.
Tres. Topografía y cartografía contemporáneas
El símbolo principal de la topografía y la cartografía contemporáneas es el sistema GPS. El sistema de navegación y posicionamiento por satélite global GPS es una nueva generación de sistema de posicionamiento y navegación por satélite. Fue desarrollado por los Estados Unidos en la década de 1970. Tardó 20 años y costó 20 mil millones de dólares estadounidenses en completarse en 1994. Tiene capacidades integrales de navegación y posicionamiento tridimensional en tiempo real en tierra, mar y aire. Las características del GPS son todo clima, alta precisión, automatización y alta eficiencia. Se ha ganado la confianza de la mayoría de los trabajadores de topografía y cartografía y se ha utilizado con éxito en geodesia, topografía de ingeniería, fotogrametría aérea, sistemas de gestión y navegación de vehículos, monitoreo del movimiento de la corteza terrestre, monitoreo de deformaciones de ingeniería, exploración de recursos, geodinámica y otras disciplinas, brindando Grandes beneficios para el campo de la topografía y la cartografía. Ha llegado una profunda revolución tecnológica. Con la mejora continua de los sistemas de posicionamiento global y la mejora continua del software y hardware, los campos de aplicación se han explorado continuamente y ahora se han extendido a diversas industrias de la economía nacional y han penetrado gradualmente en la vida diaria de las personas.