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人类最早进入行星轨道的人造卫星——斯普特尼克1号(Sputnik 1) , 是苏联在1957年10月4日发射的 。 这代表人类又多了一个观察世界的视角 , 从近地表正式进入太空 。
作为人类第一颗卫星 , 斯普特尼克1号的载荷只是简陋的无线电发射器 , 真正能“看到”地球的遥感卫星是NASA在1972年7月23日发射的陆地卫星1号(Landsat 1) , 其载荷包括返束光导摄像管摄像机、多光谱扫描仪、数据收集系统三个部分 , 每天可以向地面传回188帧图像 。
从此以后 , 人类开始站在太空观察地球 。 遥感工作者将太空拍摄的图片 , 经过地理校正后 , 就能变成世界地图 。 我们也真正能准确的观察各大陆、各大洋的形状 , 一般人认为眼见为实 , 所以这样得到的地图自然是非常可靠的 。
可是 , 在没有卫星之前的时代 , 人们的地图是什么样的?和现在卫星上展示的一致吗?他们又是如何测量的呢?
一、没发射卫星前 , 人类的地图长啥样?下图是1950年的世界地图 , 距离人类发射第一颗人造卫星斯普特尼克1号还有7年 。 根据之前提供的卫星图 , 我们不难发现 , 虽然没有太空的视角 , 但是地图已经相当准确 , 各大洲的形状跟卫星图几乎相差无几 。
下图是1850年的世界地图 , 可以看到在南极和北极的区域 , 稍微有些粗糙 , 而这跟人类的足迹是密切关联的 。 要知道人类第一次到达南极点 , 是在61年后的12月14日由挪威人罗尔德·阿蒙森(Roald Amundsen)完成这一壮举的 , 所以在地图上的反映就是南极是空白区域 。
下图是1750年的世界地图 , 应该是航海家用的 , 图中可以看到在远离欧洲的北美洲部分是空缺的 , 而靠近大西洋沿岸的地图都是棱角分明的 , 这是因为当时欧洲的殖民者刚刚在大西洋沿岸建立殖民地 , 北美洲西部都是美洲原住民 , 所以这里的地图是空缺的 。
从上面的地图中可以发现 , 人类对世界的认知 , 基本和自身的足迹一致 , 也就是走到哪 , 画到哪 。 但没有“上帝视角”的辅助 , 人们是怎样看清楚我们脚下的大地是什么样呢?
二、没卫星之前 , 人们是怎样绘制世界地图的?这不得不提到一项古老的技术——三角测量 , 并且我们今天还在用它 。 在17世纪初 , 荷兰人斯涅尔(W·Snell)首次创立了三角测量法 , 在此之前 , 都是实地丈量 , 因此很多难以到达的地方都无法绘制出地图 。
三角测量的优点在于可以测量大面积区域 , 这是之前的测量方法所做不到的 。
现在简单介绍下三角测量的原理 。
测量就是用已知点的位置来测算未知点的位置 , 下图中河对岸的树C的位置是未知的 , 而架设测量仪器的AB点的位置是已知的 , 如果按照过去实地丈量的方法 , 因为无法过河 , 所以根本做不到 。
三角测量是怎么测的呢?目前已知AB长度 , 测站A只需要先瞄准测站B , 然后转动一定角度瞄准树C , 就能获得角A的角度 , 同样的方法可以获得角B的角度 。
在ABC三点组成的三角形中 , 已知两角一边 , 就能根据正弦定理 , 计算其余未知的角和边 , 这样就获得了整个三角形边和角的数据 。 如果AB两点的坐标知道 , 那么就能很容易地计算出C点的坐标 。 然后将其描绘到地图上 。
上述方法最大的特点是 , 已知AB距离 , 以及未知点相对于已知点的角度 , 也被称为方位 , 再加上高度这个数据 , 就得到了测量三要素:距离、方位、高度 。
有了测量三要素 , 我们可以把任何未知点都精确地描绘在地图上 。
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