地球的运动
一、学习目标
1、能够用地球仪演示地球的自转和公转,并能够解释其运动规律;
2、能用简单的工具正确演示昼与夜以及昼夜更替,并能解释昼夜现象及昼夜更替现象产生的原因;
3、知道地球自转产生了哪些现象,并注意其在现实生活中的应用;
二、课前预习导学:
1、图、文、模型结合,利用刺激感官,通过合理想象理解并记忆知识。
2、正确认识地球自转、公转及其运动规律,正确认识地球自转带来的影响;
三、课堂学习研讨:
1、阅读课本P9阅读材料,人们对地球运动的认 ( http: / / www.21cnjy.com )知经历了从 到 的过程,现在通过各种手段和经验,我们得到地球的运动形式有 和 两种。
2、用地球仪正确演示地球的自转和公转,并记住其运动规律;
3、地球上为什么会有昼夜现象?又为什么会经历从白天到黑夜又从黑夜到白天的过程(即昼夜交替现象)呢?
4、读课本P10图1.18,在同一时刻,姨妈和畅畅互致问候时,为什么会有时间的差异?这种差异有何规律吗?
5、人们以一天为单位做;为起居和休息时间,这与什么有关呢?
四、课内训练巩固:
1、
方向 周期 形式
地球的运动形式
2、 差异——规律: 现象
3、地球自转的影响(意义)
五、课后拓展延伸:
1、昼夜交替现象产生的主要原因是 ( )
A. 地球围绕太阳旋转 B.地球本身不发光
C.地球绕着地轴不停地旋转 D.地球是个不透明的球体
2、地球自转的方向是 ( )
A.自西向东 B.自南向北 C.自北向南 D. 自东向西
3、地球上昼夜交替的周期是( )
A、12小时 B、24小时 C、1年 D、36小时
4、下列地理现象中,能说明地球自转的是( )
A、昼夜交替现象 B、昼夜长短变化
C、四季变化 D、某地有时气温高有时气温低
5、我们每天看到日月星辰东升西落现象是因为( )
A、太阳和星星都绕着地球转 B、地球绕太阳自西向东运动
C、地球自西向东自转 D、地球公转时,地轴是倾斜的
6、乌鲁木齐的买买提与黑龙江佳木斯的小明打电话,小明向买买提问候“早上好。”那么,买买提应如何问候( )
A、早上好 B、中午好 C、下午好 D、都可以
六、课后习得反思:
同学们,经过一节课的学习,你都学到了哪些知识呢?有哪些内容还未掌握,赶紧记录下来吧
第一章 第三节地图
一、学习目标:
1、知识与技能:能判断海拔和相对 ( http: / / www.21cnjy.com )高度,能根据等高线的疏密判断坡度的陡缓,能根据等高线的的形状判断山体的不同部位,能识别分层设色地形图和地形剖面图。
2、过程与方法:学会在等高线地形图上判断和选择,得出正确的判断。
二、学习重点:
1、根据等高线的的形状判断山体的不同部位。
2、等高线地形图在现实生活中的应用。
三、学习难点:
1、根据等高线的的形状判断山体的不同部位。
2、等高线地形图在现实生活中的应用。
自主学习(含合作探究)
学习任务一:海拔和相对高度
( http: / / www.21cnjy.com )
请观察上面地形图,把海拔和相对高度填在相应位置并回答问题,
甲山的海拔是( )米,甲山和乙山的相对高度是( )米。
学习任务二:判断山顶、山脊、山谷、鞍部、陡崖
读等高线图1—20,回答问题。
1.图中等高距是_____米,图中N处等高线的数值应是_____米。
2.图中A表示的地形是_____
3.图中B表示的地形是_____
4.图中CD表示的地形是_____
( http: / / www.21cnjy.com )
5.图中EF表示的地形是_____
6.图中G表示的地形是_____
7.图中有甲、乙两座山峰,甲比乙高出_____米。
8.对比山坡CD和山坡HI哪个_____更平缓点 判断的依据是____________________。
合作探究:
根据等高线地形图选择爬坡路线和修路路线。
能判断河流位置。
完成课本P18图1.32地形剖面图的绘制方法。
教师总结:(要求做笔记。)
等高线密集的地方坡陡,等高线稀疏的地方坡缓。
等高线向海拔低处凸出是山脊,等高线向海拔高处凸出是山谷,河流应出现在山谷。
山洪爆发,人应向山脊逃生。
教学反思:
当堂检测:(约10分钟)
1、下图是山地不同部位的等高线示意图,四图中属于山谷的是( )
( http: / / www.21cnjy.com )B.C.D.
2、等高线密集的地方坡 (填陡或缓),等高线稀疏的地方坡 (填陡或缓)。
3、在山区常有河流流过的地形是( )
A 山谷 B 山脊 C 陡崖 D 鞍部
4、读右面的等高线地形图,下列说法正确的是( )
A.甲处地形部位的名称是山脊
B.甲处的海拔约为358米
C.小河的流向是西北向东南
D.小河的流向是东南向西北
5、右图是某地等高线地形图,图中所示的地形为( )
A.高原
B.平原
C.山地
D.盆地第一章 第一节 地球和地球仪
●学习目标:
知识与技能
⑴了解人类认识地球形状的过程;会用相关数据说明地球大小;知道地球是一个不规则的球体。
⑵了解地球仪基本构造,记住地球最大的周长,平均半径,表面积。
⑶了解地球仪的作用,逐步建立地理的空间概念,学会在地球仪上识别经线、纬线的特点。
过程与方法
初步学会观察极半径示意图,说明地球的形状。通过学习经纬线,逐步建立地球空间观念。
情感态度与价值观
通过了解人类认识地球形状的过程,培养对真理勇于探索、执著追求的精神。
●教学重点:地球的形状、大小;地球上的经线和纬线。
●教学难点:经线和纬线的特征。
一、自主学习:
(一)导入部分:利用2009年7月24日的日全食引出月亮、太阳都是圆的,那么地球的形状是怎样的呢?
(二)导学部分:
1、地球的形状是个 。地球的平均半径是 千米,地球表面积
亿平方千米,最大周长约 万千米。
2、地球仪是地球的 ,在地球仪上,用不同的 、 和 来表示陆地、海洋、河湖、国家河城市等地理事物的位置、形状及名称。
3、地轴是地球的 。纬线是与地轴 并环绕 ( http: / / www.21cnjy.com )地球一周的 ,地球仪上可画出 条纬线,经线是连接 并且与纬线垂直相交的 。地球仪上可画出 条经线,北极是 。南极是 。
二、合作、探究、展示:
1、现在我们都知道地球是个球体,你能从日常生活中举出实例么?
2、人类对地球形状的认识经历了哪几个阶段 (阅读p2图1.1)
3、从人类认识地球形状的过程中,你有哪些感悟?
4、观察地球仪:地球仪由哪几部分组成?地球仪上有哪些地理事物?南北极点是如何确定的?
5、观察地球仪上的经线和纬线(或书p12图1.8、图1.9、图1.10)回答下列问题:
(1)经线成什么形状?纬线又是什么形状?
(2)比较不同的经线长度有什么变化。不同的纬线长度是否相等?
(3)经线指示什么方向,纬线呢?
小结:完成下列表格
纬 线 经 线
定 义 与地轴 并且环绕地球 的圆圈。 连接 两极并与纬线 相交的半圆。
圆弧状况
长 度 长度 , 最长,往两极逐渐缩短,最后成一点。 所有长度
指示方向 方向 方向
数 量 无 数 条 无 数 条
三、当堂检测:
1.在日常生活中,能够说明大地是球形的自然现象是()
a太阳东升西落 b站得高,看得远 c水往低处流 d日全食
2.下列关于人类对地球形状的认识的叙述中,正确的是()
a自古以来,人们就认为地球是一个球体。
b麦哲伦船队环球航行的成功,证实地球是一个球体。
c太阳、月亮是球体的,所以地球也是球体的。
d直到有了地球卫星照片,人们才认识到地球的形状是球体的
3.“坐地日行八万里”中的地是指:( )
a北极点 b南极点 c赤道任上一点 d地球上任一点
4.关于经线的叙述,正确的是( )。
a两条正相对的经线可组成一个经线圈 b全球可划出360条经线
c经线都指示南北方向 d所有经线都相互平行,永不相交
5.有关地球仪的说法,错误的是( )
a按一定比例,把地球缩小后制成 b用不同的颜色、文字、符号表示地理事物
c地球仪能真实的反映地球形状 d地球仪是地球模型
6.经过测算,地球的平均半径为( )。
a 6375千米 b 6371千米 c 6378千米 d 6336千米
7.如果一架飞机以每小时800千米的速度飞行,那么沿地球最大周长环绕地球一圈大约需要多少小时?
四、课堂小结:
(这节课你学到了哪些知识)小组总结。
五、布置作业:完成地理活动第2—4页。
六、反思:该教案体现了新课程改革所倡导的学 ( http: / / www.21cnjy.com )生以自主学习、合作交流、共同探究为基础的“探究式”学习能力的授课方法,培养初中生学习地理兴趣,通过学生参与从远古到现在对地球形状的认识、自制地球仪。
第一节 地球和地球仪(第二课时)
复习上节课内容教师提问:1.地球的形状是什 ( http: / / www.21cnjy.com )么?
2.怎样描述地球的大小?
3.什么是地球仪?
4.地球仪与地球的区别。
导入新课,教师讲述:通过地 ( http: / / www.21cnjy.com )球仪我们可以了解地球的全貌,研究地球表面地理事物的位置及分布状况。上节课请大家回家制作一个简易的地球仪,请大家拿出来,并在小组中交流展示。
学生活动在小组中展示自制的地球仪。
教师活动:选出两到三个制作较好的地球仪并向全班展示,随后进行鼓励性评价,并拿出教具──地球仪。
教师提问:大家看看你们做的地球仪与老师 ( http: / / www.21cnjy.com )的地球仪除了大小外还有什么相同和不同呢?相同之处:地轴、南极、北极。不同之处:大家有没有发现老师的地球仪上面有很多点和线?这些线就是纬线和经线,今天,我们一起学习地球仪上的一个重要的图示──纬线和经线。
板书:一、纬线和经线
教师活动:(展示经纬仪)在经纬仪上指示纬线但不说出定义,请同学们概括什么是纬线。
学生概括,教师补充说明:与地轴垂直并环绕地球一周的圆圈叫做纬线。
活动:1.分别请几位同学上台用准备 ( http: / / www.21cnjy.com )好的细绳在地球仪上标示出几条纬线;
2.请同学们在自己制作的小地球仪上,用彩色水笔画出两到三条纬线。教师到各小组巡视,辅导同学。
(评价活动结果)
教师提问:大家有没有发现这些纬线有什么特点?(展示经纬仪并提示:纬线的形状、长度的变化规律、指示方向等)
学生思考并回答。
板书:1.纬线
(1)定义:与地轴垂直,并环绕地球一周的圆圈
(2)特点:①指示东西方向(与地轴垂直)
②每条纬线都是一个圆
③纬线的长度不相等(赤道是最大的纬线)
请同学们画出最大的纬线──赤道,并观察所画的纬线是否符合以上特点。
过渡:大家按照刚才的方法看看什么是经线,经线有什么特点,经线和纬线有什么不同?
活动:1.分别请同学上来用细绳标示出两条经线;
2.在自制的模型上画出两条经线。学生与教师共同归纳:连接南北两极并与纬线垂直相交的半圆叫做经线。
教师引导:与纬线相比,经线的特点是什么?
学生回答。
板书:2.经线
(1)定义:连接南北两极并且与纬线垂直相交的半圆
(2)特点:①指示南北方向(与赤道垂直)
②每条经线都是半个圆
③经线的长度全部相等
知道了纬线、经线的定义及他们的特点后,请问同 ( http: / / www.21cnjy.com )学们:在你们自制的地球仪上可以画出多少条经纬线(无数条),为了区别这些经纬线,我们给他们确定了不同的度数,也就是我们常说的纬度和经度。
板书:二、纬度和经度
我们先来了解纬度。
教师引导:首先我们要找到一条0°纬线,所谓“万丈高楼平地起”,那么0°纬线在哪里,它经常被人们叫做什么名字?
学生观察地球仪或课本第5页,图1.7并回答。
师生共同归纳:0°纬线就是我们早已认识的赤道。
教师活动:展示厄瓜多尔首都基多市郊赤道纪念碑的图片或课件。
学生活动:在地球仪上查找厄瓜多尔首都基多市,并在自制地球仪上标示出基多市。
教师提问:纬度是从0°纬线开始的,其度数变化有什么规律?最大的纬度是多少度?它在什么地方?
学生观察地球仪或课本第5页,图1.7并回答。
教师小结:纬度是由赤道向南北两极递增的。最大的纬度是90°,它们在北极和南极。
承转:细心的同学会发现纬度沿赤道呈两边对称,那么怎样区分两条度数相同的纬线呢?
(学生思考并回答)
教师小结:我们把赤道以北的 ( http: / / www.21cnjy.com )纬度叫北纬,用字母“N”表示,也就是英文北方“North”的开头字母;赤道以南的纬度叫做南纬,用字母“S”表示,也就是英文南方“South”的开头字母。
学生活动:在地球仪上找出30°N、30°S的纬线,同桌之间一方任意指示一条纬线,请另一方读出或写出该纬线的纬度(强调纬度的正确写法)。
教师引导提问:如果我们要选择一条纬线把地球平均分为两个半球,选择哪条纬线作为南北半球的分界线最为合适?为什么?
(学生思考并回答)
教师小结:同学们真聪明,和科学家们的想法完全一致。我们以赤道为界,把地球平均分为南北两个半球。赤道以北是北半球,赤道以南是南半球。
学生活动:教师手拿若干标 ( http: / / www.21cnjy.com )有纬度的卡片,每组两位同学任意抽取一张。同学们根据卡片上注明的纬度,按规律站成一排(教师可自标明赤道的那张卡片,协助同学一起完成这个活动),站好后,每位排队的同学说出自己所在的半球名称。
板书:1.纬度
(l)0°纬线──赤道
(2)纬度的变化规律;范围:0°~90°
(3)南北半球的划分。
教师引导:按照我们学习纬度的方法,首先我们找到0°经线,同学们找找看0°经线在哪里?
教师讲述:国际上规定:通过英国伦敦格林尼治天文台旧址的那条经线为0°经线,又叫做本初子午线。(展示有关格林尼治天文台的图片或影象)
学生活动:在自制地球仪上标出格林尼治天文台的大概位置(注意纬度就可以了),然后通过这个地方画出0°经线(本初子午线)。
教师讲授:0°经线确定了,那么,按规定0°经线以东称为东经,用字母“E”来表示,是英文东方“East”的开头字母;0°经线以西称为西经,用字母“W”来表示,是英文西方“West”的开头字母。我们看看它的范围是多少呢?如果先不考虑东西经同学们请看(展示经纬仪并演示),我可以沿地轴绕一圈,也就是说范围是0°~360°,但是由于我们分了东西经,所以经度的范围应该是0°~180°,经度的变化规律就是从0°经线向西和向东到180°经线经度逐渐增大。
学生活动:l.在地球仪上找出东经30° ( http: / / www.21cnjy.com )、西经30°、西经150°、东经150°这几条经线;
2.在自制地球仪上画出东经90°、西经90°和西经180°这几条经线。
教师引导:看看在你们找出的东经30°和 ( http: / / www.21cnjy.com )西经150°、西经30°和东经150°这两组经线都有什么特点?它们是不是分别构成了经线圈?任何一条经线都可以找出与之相对应的一条经线和其构成一个经线圈。每个经线圈都可以把地球分为两个均等的半球,同学们想想看哪条经线圈最适合作为划分东西半球的分界线?
(学生讨论并回答)
教师引导学生归纳:以西经20°和东 ( http: / / www.21cnjy.com )经160°这两条经线所组成的经线圈,作为划分东西半球的界线。因为这个经线圈大部分通过的是海洋,这样就避免了把非洲、欧洲等一些国家分在不同的半球上给带来的不便。
教师提问:1.北纬一定在北半球,南纬一定 ( http: / / www.21cnjy.com )在南半球,是否正确?
2.东经一定在东半球,西经一定在西半球,是否正确?
(学生回答)
教师巩固总结此课。
板书:2.经度
(1)0°经线──本初子午线;
(2)经线的范围(0°到180°),经度的变化规律;
(3)东西半球的划分:西经20°、东经160°所构成的经线圈。
第一节 地球和地球仪(第三课时)
复习:上节课我们学习了有关纬线和经线以及纬度和经度的有关知识,请问:纬线和经线的特点有哪些?纬度和经度的范围与变化规律怎样?
(学生回答)
游戏引课:今天我们来玩个游戏,游戏的名 ( http: / / www.21cnjy.com )字就是“找朋友”。这和我们小时候的“找朋友”游戏不同,我们要在不知道名字的情况下,找到自己想找的朋友。
教师提问:现在我们开学还没多久,老师对各位同学还不是很熟,那么老师在不知道姓名的情况下怎样找到想要找的朋友呢?
学生回答:相貌特征、性格爱好、座位等。
教师引导:我们可以通过座位号很准确的找到某位同学。
活动:教师说出座位号(排列号),请这位同学起立示意。
教师引导:现在我们加深难度,我们把全班分为东西各四组,南北各三组,这样能否找得到想找的朋友呢?(分东西、南北组数根据各班实际情况定)
学生回答:可以。
活动:1.教师说出东西组号和南 ( http: / / www.21cnjy.com )北组号,如“东二组、北三组”,请符合要求的同学起立示意。(学生熟练后,加快速度)
2.教师说出第一位同学的组号,由这位同学说出另一个同学的组号,依次传下去。
3.指出一名同学,其他同学说出该同学的位置。
教师引导:联系地球的经线与纬线,想想我们刚才分的组号和经纬线及经纬度有什么相同和不同之处。
活动:联系刚才我们找朋友的过程,请你们在地球仪上找到以下几个地理事物的地理位置。2001年3月23日,俄罗斯“和平号”空间站第一批碎片安全坠入44.4°S、150°W的南太平洋海域,请找出碎片的具体位置;20时,台风“桑美”的中心位置在哪里?(课本第八页)
教师评价。
学生活动:请完成课本第8页活动1.2.3。
教师提问:请你们说说对全球定位的理解。
学生回答,教师评价。
教师总结:这节课我们学习了如何利用经纬网找到某个地理事物的地理位置。学会了正确地读出某个地理位置的经度和纬度。
教学基本流程:
反思: “找朋友”等活动讲清了地球的形状,经纬线和经纬度,利用经纬网确定地理位置等重、难点知识,化难为易,深入浅出,因材施教,因课设问、因情景创设悬念,激发了学生的主动性、积极性,提高了学生的动手能力,寻找问题,讨论问题,探究结论的自主学习,提高了学生的能力。教师能有的放矢,抓住七年级学生的心理特点,利用可以利用的手段,提高教学效果,既传授了知识,又培养了学生的科学思维能力,实是求是的精神和勇于探索、敢为实践的品质。该教案书写规范,教学过程祥实,教学节奏、条理一目了然,教学手段切实可行,既可利用先进的多媒体技术,又可“土”法上马,具有平时教学实实在在的可操作性。教师对教材的处理得当,重点、难点突出,把一节课的三个难点分散在三个课时解决,易于学生接受。地球的运动
一、学习目标
1、能利用图说明各个季节昼夜长短状况及其变化规律;
2、能利用图说明,各个季节太阳直射点的移动规律;
3、能比较二分二至日是太阳直射情况的差异,说明四季的变化;
4、知道五带的界线,并能举例说明各自的特点。
二、课前预习导学:
图、文、模型结合,利用刺激感官,通过合理想象理解并记忆知识。
三、课堂学习研讨:
探究获知一:了解地球公转产生的地理现象
1、读图1.19,掌握北半球的春分日、夏至日、秋分日、冬至日的时间,太阳直射哪里;四季所包含的月份。
2、读课本P11图1.19,讨论四个节气对应的北半球、南半球的昼夜长短状况,并记住如何判断在地球公转轨道上四个节气对应的位置。
3、地球从春分日到夏至日、从夏至 ( http: / / www.21cnjy.com )日到秋分日、从秋分日到冬至日、从冬至日到春分日的运动过程中,太阳的直射点是怎样移动的,昼夜长短是如何变化的?
4、地球公转的影响: 的变化、 的变化、 的划分。
5、太阳直射点移动规律:
6、昼夜长短的变化规律:
7、从冬至到夏至,太阳直射点的移动规律: ,昼夜长短的变化规律:
探究获知二:了解地球五带的划分依据、分界线及特点
1、读图1.20,地球上分为哪五带?范围如何?分别有什么特点?
2、我们是依据什么划分出了这五带呢/
3、参照图1.21,用地球仪正确演示地球的公转
4、结合自己的生活体验,完成课本12页活动题的第2题
四、课内训练巩固:
五带名称 纬度范围 特点
五、课后拓展延伸:
1、下列地理现象不是由地球公转产生的是 ( )
A、正午太阳高度的变化 B、昼夜交替
C、二分至二至日的产生 D、四季交替
2、一年中,赤道有几次阳光直射:( )
A、一次 B、两次 C、没有 D、3次
3、当太阳直射南半球时,我国昼夜长短情况是( )
A、昼长夜短 B、昼短夜长 C、昼夜平分 D、出现极昼现象。
4、下列日期中的何时全球昼夜平分( )
A、元旦 B、夏至日 C、冬至日 D、春分、秋分日
5、一年中白昼最长的季节是:( )
A、春季 B、夏季 C、秋季 D、冬季
6、下列节日中,符合“太阳直射点正在南移,但仍直射北半球”这一事实的是( )
A、国际劳动节 B、中国建军节 C、国际妇女节 D、中国国庆节
7、我们平常所说的春季包括 、 、 月,夏季包括 、 、 月,
秋季包括 、 、 月,冬季包括 、 、 月。
六、课后习得反思:
同学们,经过一节课的学习,你可能会发 ( http: / / www.21cnjy.com )现这节课的内容比较抽象,比较难懂,也正说明你的挑战来了,那么你都学到了哪些知识呢?有哪些内容还未掌握,赶紧记录下来吧 第一章 第三节 地图
一、学习目标:
1、知识与技能:在一般地图、指向标地图和经纬网地图上判定方向;知道比例尺的表示方式,能用比例尺量算距离,比较不同比例尺的大小和用途。
2、过程与方法:学会在各种地图上判断方向,学会比例尺的图上距离和实地距离量算。
二、学习重点:
1、指向标地图和经纬网地图上判定方向。
2、能用比例尺量算距离,比较不同比例尺的大小和用途。
三、学习难点:
1、利用经纬网在地图上判定方向。
2、用比例尺量算距离。
自主学习(含合作探究)
表示范围的大或小 表示内容的详或略
大比例尺
小比例尺
学习任务一:地图的基本要素
地图是我们经常使用的学习和生活工具,你会使用吗
地图的三要素是: 、 、 。
1、比例尺:
(1)比例尺的概念:比例尺表示图上距离比实地距离缩小的程度。
(2)比例尺的表示公式:
比例尺=
(3)比例尺的公式变形:图上距离=( ), 实地距离=( )
这三个公式说明比例尺只要知道其中任意两个条件,就可以求出第三个未知条件,此公式常用于任意两点之间距离的计算。
(4)比例尺的单位:图上距离常用厘米作单位,实地距离常用千米作单位;同一个比例尺厘米换算成千米去掉5个零,千米换算成厘米加上5个零。
(5)比例尺的计算:一般是已知图上距离(已告诉或自己量)求实地距离,
实地距离=( )。
(6)完成课本P18第1题。
(7)完成课本P22活动题。
(8)比例尺的三种表示方式:
1、文字式:图上1厘米表示实地距离50千米; 数字式:1:5000000或-
1 /5000000
线段式:50千米
常用的方式是:数字式和线段 式
(9)比例尺的大小比较
①规则:比例尺实际上是一个分数, ( http: / / www.21cnjy.com )所以比例尺的大小比较和分数的大小比较是相同的,分子相同(一般是1),分母越大比例尺越小;反之分母越小比例尺越大。
②方法:若出现不同形式的比例尺,先把所有形式的比例尺换算成分数式,并把分子统一为1,然后按分数的大小比较分母就可以了。
(10)比例尺的大小与表示范围的大或小和表示内容的详或略
方向:(指向标:因为有些图上方向是以指向标的形式出现)
(1)方向有三种情况
一般地图上判断方向:根据口诀来判断:上北下南,左西右东。
有指向标的地图上判断方向:必须根据指向标来判断,记住指向标的箭头一般指向北方,其他方向可以由指向标平移推出来
在有经纬网的图上判断方向:根据经线和经度判断东西方向,根据纬线和纬度判断南北方向。
A、一般经纬网
B、同一条经线上只有南北方向,同一条纬线上只有东西方向的差异。
C、极地和极点
(2)读下图,完成表格,看看比例尺大小对地图表示范围大小、表示内容详略的影响。
( http: / / www.21cnjy.com )
3、图例:
概念:图例是地图的语言。
记住一些常见图例(课本P18图1.25)
合作探究:
一条公路的实地距离是怎么计算出来的?
要画大河中学的平面图应选择多大的比例尺?
假期去西安旅游应选择哪种地图?
教师总结反思:(要求做笔记。)
当堂检测:(约10分钟)
1、地图的基本要素: 、 和 。
2、在比例尺为1∶10000000的地图上测得甲乙两地的距离为5厘米,那么甲乙两地的实际距离是多少千米?( )
A.50 B.500 C.5000 D.50000000
3、地图上的指向标的箭头指向说法正确的是( )
A.东方 B.西方 C.南方 D.北方
4、下列比例尺中最大的是( )
A、图上1厘米表示实地距离10千米 B 、1:100000000
C、一千万分之一 D、1:1000
5、在一张一定大小的图纸上,若比例尺大 ( http: / / www.21cnjy.com ),图上所画的地区范围就_________,图的内容就______;若比例尺小,图上所画的地区范围就_______,图的内容就______。
6、在地图上定方向的方法有三种:① ( http: / / www.21cnjy.com )一般的方法是面对地图,____ _____;②在有指向标的地图上,要根据_____ __来定方向,指向标的箭头总是指向_______方;③在有经纬网的地图上,应利用___ ___ 和____ __ 来定方向,经线表示 方向,纬线表示________方向。地形图的判读学案
【导学目标】
1.掌握地面高度的测量方法,即海拔和相对高度。
2.理解等高线的概念,等高线形态与地势高低、坡度陡缓的关系。
3.区别五种基本地形的特点,学会在等高线图上识别各种地形。
4.初步掌握分层设色地形图的判读。
5.掌握地形剖面图的绘制方法。
【导学重难点】
1.学会在等高线图上识别各种地形。
2.掌握地形剖面图的绘制方法。
【导学流程】
第一课时
一、合作探究
1.海拔(也称绝对高度):以___ ( http: / / www.21cnjy.com )___为起点,测出地面某个地点突出海平面的______。在地图上用海拔表示的地面高度。如下左图甲的海拔高度为______米,乙的海拔高度为______米。
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2.相对高度:某一地点高出________的垂直距离。在地图上用相对高度表示地面起伏大小。如下左图甲乙的相对高度为________米。
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3.黄山比泰山高出349米,这是黄山与泰山的()
A.绝对高度B.相对高度C.海拔高度D.一般高度
4.某盆地底部比海拔768米的山峰低900米,盆地底部的海拔是()
A.-132米B.1668米C.132米D.900米
5.常见的地形类型有_______、______、______、______和等五种地形。
6.在地图上,将______相同的各点连接成的线,叫做等高线。用等高线表示地表高低起伏的地图,叫做______地形图。
明确:
①等高线地形图的数字表示的是该点的______,单位是______。
②同一等高线上各点的海拔______。
③在同一等高线地形图上,任意相邻两条等高线间的高度差______,叫做______。
7.写出下列两幅等高线地形图的等高距。
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山脊:等高线由高处向低处凸出山谷:等高线由低处向高处凸出
山顶:等高线中间高,四周低,反之是盆地鞍部:两个山顶中间
陡崖:等高线重合
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8.某中学地理课外研究小组,对附近的山峰进行了一次考察活动。为选择正确的路线,该小组展开了讨论,结合图2-2,你认为说法正确的是()
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A.从甲处攀登山峰最近、最费力
B.从乙处攀登山峰较远、摄省力
C.从丙处攀登山峰较远、最费力
D.从丁处攀登山峰最近、最费力
明确:坡度缓的地方,等高线稀疏;坡度陡的地方,等高线密集。
9.图中等高线X的数值最有可能是()
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A.200mB.300m
C.400mD.500m
10.分层设色地形图的判读:
(1)在分层设色地形图的一角都附有高度与颜色对照表,根据此表判断图中某地的海拔高低。
(2)在分层设色的地形图上:
蓝色表示水体、(海洋、河湖),
绿色表示平原
黄色表示山地、高原
第二课时
读等高线地形图,完成1~2题。
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1.李村所处的地形类型是()
A.高原B.盆地C.丘陵D.山地
2.①②③④四地中,适合攀岩运动的是()
A.①B.② C.③D.④
3.下图是某地等高线地形图,图中所示的地形为()
A.高原B.平原C.山地D.盆地
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读上面等高线地形图,回答4-5题。
4.图中甲处地形部位的名称是()
A.山顶B.鞍部C.陡崖D.山脊
5.小河的流向大致为()
A.自东向西B.自西北向东南C.自南向北D.自东北向西南
6.读下等高线图,下列说法正确的是()
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A.L1为山脊,L2为山谷B.a为山顶,d为陡崖
C.b处比c处更陡D.e处气温c处高
7.读图判断分析,叙述正确的是()
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A.A表示的是山顶,虚线表示的是山谷
B.B.C两地的温差约为2.1℃
C.C处为鞍部
D.如果在D坡和E坡选择一处开垦梯田,应该选择D坡
8.读“等高线地形图”,完成:
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(1)图中甲地在乙地的_________方向,河流丙的流向大致是________。
(2)图中B点海拔是________米,A点和B点的相对高度大于________米而小于________米。
(3)甲乙两地的实地直线距离是________米。
(4)如果C、D两条虚线中有一条表示小河,该小河应位于________(C或D处)。
(5)如果在甲地拟建一座工厂,有人建议建化工厂,也有人建议建自来水厂。你认为哪个建议合理?并说明理由。
9.读“汶川某地震灾区等高线地区图”,回答问题。
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(1)图中A处为山洪形成的堰塞湖,如果湖水再涨,大坝再加高10米,甲、乙、丙三村庄有可能被淹没的是()
A.甲村B.乙村C.丙村D.甲和丙村
(2)甲村与乙村的相对高度大约是_________米,甲村要向乙村转移的方向是________。
(3)地震塌方导致D处公路受阻,要立即打通这段公路,施工人员测得B、C两处的图上距离为2.5厘米,实际距离为________千米。
10.阅读“右图”,完成下列各题。
(1)如果暖湿气流来自西南方向,那么B、E、F三点中降水最多的是________。
(2)在“图7”中沿直线DE绘制地形剖面图。
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地理博览
地球的演变与生命的诞生
46亿年前,地球诞生了。
刚刚诞生时候的地球与今天大 ( http: / / www.21cnjy.com )不相同。根据科学家推断,地球形成之初是一个由炽热液体物质(主要为岩浆)组成的炽热的星球。随着时间的推移,地表的温度不断下降,固态的
地核逐渐形成。密度大的物质向地心移动,密度小的物质(岩石等)浮在地球表面,这就形成了一个表面主要由岩石组成的地球。
地球自诞生以来就在不间断地向外 ( http: / / www.21cnjy.com )释放能量。由高温岩浆不断喷发释放的水蒸气、二氧化碳等气体构成了非常稀薄的早期大气层——原始大气。随着原始大气中的水蒸气的不断增
多,越来越多的水蒸气凝结成小水滴,再汇聚成雨水落入地表。就这样,原始的海洋形成了。
海洋的形成和一些其他物质(甲烷、硫化铁、二氧化碳)为生命的诞生提供了必要的条件。大约在38亿年前,最原始的生命体在海洋中诞生。
为了证明生命起源,人们不断通过实验和推测等研 ( http: / / www.21cnjy.com )究方法,提出各种假设来解释生命诞生。1953年美国青年学者米勒(StanleyL.Miller)在实验室用充有甲烷(CH4)、氨气
(NH3)、氢气(H2)和水(H2O ( http: / / www.21cnjy.com ))的密闭装置,以放电,加热来模拟原始地球的环境条件,合成了一些氨基酸、有机酸和尿素等物质,轰动了科学界。这个实验的结果更具说服力
地表明,早期地球完全有能力孕育生命体,原始生命物质可以在没有生命的自然条件下产生出来。
一些有机物质在原始海洋中 ( http: / / www.21cnjy.com ),经过长期而又复杂的化学变化,逐渐形成了更大,更复杂的分子,直到形成组成生物体的基本物质——蛋白质,以及作为遗传物质的核酸等大分子物
质。在一定条件下,蛋白质 ( http: / / www.21cnjy.com )和核酸等物质经过浓缩、凝聚等作用,形成了一个由多种分子组成的体系,外面有了一层膜,与海水隔开,在海水中又经历了漫长、复杂的变化,最终
形成了原始的生命。
生命自从诞生以来,就一直在往更高级、 ( http: / / www.21cnjy.com )更复杂的方向进化。1859年,查尔斯·罗伯特·达尔文(CharlesRobertDarwin,1809~1882年)发表了《物种起源》,解释了生命进化的
原因。达尔文认为生命都存在变异,同种个 ( http: / / www.21cnjy.com )体之间并不都是一样的。正是因为变异与遗传,拥有差异的生物个体越来越多。在一定的自然条件下,不适应环境的生物种群会被淘汰
,而比较适应环境的生物种群就得以生存繁衍 ( http: / / www.21cnjy.com ),这一理论被称作自然选择(NaturalSelection)理论。正是因为自然选择,生命不断变异、繁衍、遗传和淘汰,地球上的生命种类
才能发展到今天数百万种。今天,达尔文的自然选择学说已被人们普遍接受。
总之,地球的演变使得生命诞生。
地球仪的分类
按用途分类地球仪有以下几种类型:
1.经纬网格地球仪,在它的球面上只有经纬网格以及度数的注记,也称经纬仪。
2.政区地球仪,球面光滑的表示行政区划分的地球仪。
3.地貌地球仪,是球面光滑的表示自然面貌的地球仪,有些还带有季风变化图、洋流图等。
4.立体地球仪,是表示地形的模型,球面是起伏不平的。
按产品材料与功能分类有纸质地球仪、全塑地球仪、树脂立体地球仪,宝石地球仪、实木地球仪、磁悬浮地球仪、古典工艺地球仪等。
目前,中国对地球仪的出版发行实行行政许 ( http: / / www.21cnjy.com )可管理。国家测绘部门负责审核地球仪的地图内容,审核通过,发放审图号;国家新闻出版部门负责管理地球仪出版发行需要的书号。
国内出版发行的地球仪有1600多种款式规格。
世界首个地球仪的发明
世界最早的地球仪是由德国航海家、地理学家贝海 ( http: / / www.21cnjy.com )姆于1492年发明制作的,它至今保存在纽伦堡博物馆里。1480年,贝海姆(1459年~1507年)作为佛兰德斯贸易商人初次访问葡
萄牙时,自称是纽伦堡天文学家米 ( http: / / www.21cnjy.com )勒的学生,所以成为约翰二世的航海顾问。当时航海者用星盘来测定日、月、星辰的高度,以推算时间和纬度。用黄铜代替木制星盘,可能是由
他开始的。他可能航行到非洲西岸(1 ( http: / / www.21cnjy.com )485年~1486年)。1490年回纽伦堡后,在画家格洛肯东的协助下,开始绘制他设计的地球仪,1492年完成。他当时所画的世界地形既不准确
又已过时,在这个地球仪上,印 ( http: / / www.21cnjy.com )度洋是向东西扩展的海洋,特别是非洲西海岸,错误之多实在惊人。不过有趣的是,在发现北美洲的前夕他绘制的地球仪,为当时的人们提供了关
于地理上的一些有益设想。
1492年,也就是克里斯多夫·哥伦布横越大西 ( http: / / www.21cnjy.com )洋的那一年,马丁·贝海姆在纽伦堡完成了一架直径20英寸的地球仪。因为这架地球仪是根据托勒密《地理学指南》中的地图制成的
,所以贝海姆所描绘的亚洲比实际上的向东延长 ( http: / / www.21cnjy.com )了许多,于是大西洋也比实际上的窄了许多。早期地球仪的制作过程是这样的:先印刷出狭长的三角形图块,然后将这些图块剪下
来,粘贴在木球上。德国最有名的地球仪制作者,是纽伦堡学者琼汉恩斯·肖纳。他在16世纪早期制作的两个地球仪保存至今。
地球的自转
很多人都读过毛泽东同志的诗《送瘟神》,其中一 ( http: / / www.21cnjy.com )句“坐地日行八万里,巡天遥看一千河”写得极有气魄。而这“坐地日行八万里”又是怎么来的呢 原来,这与地球的自转运动
有关。
地球在绕太阳公转的同时,还在以 ( http: / / www.21cnjy.com )它的自转轴为轴自西向东不停地自转着,地球自转一周是一昼夜。地球是一个略扁的球体,赤道半径平均为6378千米,极半径平均为6357千米。
我们任意选择赤道上的一个点,当地球自转一周时 ( http: / / www.21cnjy.com ),这个点就随之运行了一个以6378千米为半径的大圆圈,其圆周长约40054千米,折合成华里就是约八万里。“坐地日行八万里
”的奥秘就在这里。
地球的自转轴是通过地球北极 ( http: / / www.21cnjy.com )和南极的一个假想的轴,简称地轴。地轴所指天球上的两个点,叫做北天极和南天极,离北天极最近的那颗最亮的星,习惯上被称做北极星。
我们生活在地球上,但是根本 ( http: / / www.21cnjy.com )感觉不到地球的自转运动。用什么方法能够证明地球的自转运动呢 “傅科摆”是一种很直观并且很有说服力的方法。傅科是法国物理学家,1851年
,他在巴黎一座博物馆高60多米的大厅 ( http: / / www.21cnjy.com )天花板上悬挂了一个重20千克的金属球,给这个金属球一个外力,让它摆动起来,由于悬挂的绳子长,金属球本身的质量又大,它会长时间
摆动而不至于很快停下来。人们发现,这个金 ( http: / / www.21cnjy.com )属球的摆动平面在不断地沿着顺时针改变方向。这个结果就说明了地球是在沿着逆时针方向不停地自转。后来人们就将这一位置称为
“傅科摆”。
为什么傅科摆沿顺时针改变摆动方向说 ( http: / / www.21cnjy.com )明了地球在沿逆时针方向自转呢 这是由单摆的物理特性得出的结论。在一个可以在地面转动的摆架上安一个摆球并让它摆动起来。让摆架
平稳地沿逆时针方向转动起来。这时你 ( http: / / www.21cnjy.com )会发现,摆球摆动的方向始终不会改变,然而相对于沿逆时针方向转动的摆架它却是沿着顺时针方向转动了一定的角度。同样的道理,傅科
摆摆动起来以后并不改变摆动方 ( http: / / www.21cnjy.com )向,然而我们站在沿逆时针方向转动的地球上,看不到地球的转动,却看到傅科摆是在沿顺时针方向不断地改变它的摆动方向。
傅科摆摆动方向的变化速度与当地的地理纬度有关,纬度越高的地方变化的速度越快,在北极,它24小时转一圈,而在北京就约需37小时才转一圈。
地球公转的奥秘
1543年著名波兰天文学家哥白尼 ( http: / / www.21cnjy.com )在《天体运行论》一书中首先完整地提出了地球自转和公转的概念。地球公转的轨道是椭圆的,公转轨道半径长为149597870公里,轨道的偏心率
为0.0167,公转的平均轨道速度为 ( http: / / www.21cnjy.com )每秒29.79公里;公转的轨道面(黄道面)与地球赤道面的交角为23°27',称为黄赤交角。地球自转产生了地球上的昼夜变化,地球公转及黄赤
交角的存在造成了四季的交替。
从地球上看,太阳沿黄道逆时针运动,黄 ( http: / / www.21cnjy.com )道和赤道在天球上存在相距180°的两个交点,其中太阳沿黄道从天赤道以南向北通过天赤道的那一点,称为春分点,与春分点相隔180°
的另一点,称为秋分点,太阳分别在每 ( http: / / www.21cnjy.com )年的春分(3月21日前后)和秋分(9月23日前后)通过春分点和秋分点。对居住的北半球的人来说,当太阳分别经过春分点和秋分点时,就
意味着已是春季或是秋季时节。太阳通过春分点到达最北的那一点称为夏至点,与之相差180°的另一点称为冬至点,太阳分别于每年的6月22日前后和12月22日前后通过夏至点和
冬至点。同样,对居住在北半球的人,当 ( http: / / www.21cnjy.com )太阳在夏至点和冬至点附近,从天文学意义上,已进入夏季和冬季时节。上述情况,对于居住在南半球的人,则正好相反。
地极移动
地极移动,简称为极移,是地球自转轴 ( http: / / www.21cnjy.com )在地球本体内的运动。1765年,欧拉最先从力学上预言了极移的存在。1888年,德国的屈斯特纳从纬度变化的观测中发现了极移。1891年,
美国天文学家张德勒指出, ( http: / / www.21cnjy.com )极移包括两个主要周期成分:一个是周年周期,另一个是近14个月的周期,称为张德勒周期。前者主要是由于大气的周年运动引起地球的受迫摆动,后
者是由于地球的非钢体引起的 ( http: / / www.21cnjy.com )地球自由摆动。极移的振幅约为±0.4角秒,相当于地面上一个12×12平方米范围。由于极移,使地面上各点的纬度、经度会发生变化。1899年成立
了国际纬度服务,组织全球的光学天 ( http: / / www.21cnjy.com )文望远镜专门从事纬度观测,测定极移。随着观测技术的发展,从20世纪60年代后期开始,国际上相继开始了人造卫星多普勒观测、激光测月
、激光测人卫、甚长基线干涉测量、全球定位系统测定极移,测定的精度有了数量级的提高。
根据近一百年的天文观测资料,发现极 ( http: / / www.21cnjy.com )移包含各种复杂的运动。除了上述周年周期和张德勒周期外,还存在长期极移,周月、半月和一天左右的各种短周期极移。其中长期极移表
现为地极向着西经约70°~80°方向 ( http: / / www.21cnjy.com )以每年3.3~3.5毫角秒的速度运动。它主要是由于地球上北美、格陵兰和北欧等地区冰盖的融化引起的冰期后地壳反弹,导致地球转动惯量变
化所致。其他各种周期的极移主要与日 ( http: / / www.21cnjy.com )月的潮汐作用以及与大气和海洋的作用有关。岁差与章动在外力的作用下,地球的自转轴在空间的指向并不保持固定的方向,而是不断发生
变化。其中地轴的长期运动称为岁差,而周 ( http: / / www.21cnjy.com )期运动称为章动。岁差和章动引起天极和春分点位置相对恒星的变化。公元前二世纪,古希腊天文学家喜帕恰斯在编制一本包含1022颗
恒星的星表时,首次发现了岁差现象 ( http: / / www.21cnjy.com )。中国晋代天文学家虞喜,根据对冬至日恒星的中天观测,独立地发现了岁差。据《宋史·律历志》记载:“虞喜云:‘尧时冬至日短星昴,
今二千七百余年,乃东壁中,则知每岁渐差之所至’。”岁差这个名词即由此而来。
时间与历法
以地球自转为基础的时间计 ( http: / / www.21cnjy.com )量系统称为世界时系统。日、月、年、世纪的时间计量属天文学中的历法范畴。以地球自转运动为基础的时间单位称为日,以月球绕地球公转运动为基
础的时间单位称为月,以地球绕太阳公转运动为基础的时间单位称为年。
天文学以恒星为标准量度地球自转的周期,叫做地球自转的恒星周期,也就是一个恒星日。1恒星日=平太阳日的23小时56分4秒,是地球真正的自转周期。以太阳为标准量度地球
的自转周期叫做真太阳日。由于地球公转的原 ( http: / / www.21cnjy.com )因,真太阳日并不等于地球自转一周所需的时间(恒星日),而是比恒星日约长3分56秒。又由于地球公转轨道是椭圆形的,在近日
点的运动快于在远日点的运动,因此 ( http: / / www.21cnjy.com )一年之内不同季节其运动并不是匀速,所以每个真太阳日的长短也不相等。我们生活中使用的是平太阳日(所谓平太阳是天球上一个假想的点
,它按真太阳一年中运动的平均速度均匀运动)。
地球公转的平均周期是恒星年,1恒 ( http: / / www.21cnjy.com )星年=365日6时9分9.5秒。而我们通常所说的回归年是指地球从这一次春分日到下次春分日的平均时间间隔。1回归年=365日5时48分45.6秒,比
1恒星年略短一些。因为气 ( http: / / www.21cnjy.com )候的变化以回归年为周期,所以天文学家把历年的平均长度安排得尽可能接近回归年的长度。阳历把1年定为365日,所余的时间约每四年积累成一天,
加在能被4除尽的公历年份的2月 ( http: / / www.21cnjy.com )份里,如1992,1996年。加天的年叫闰年。农历把一年定为354日或355日,所余的时间约每三年积累成一个月,加在某一年里。
地图的类型区分
(1)按其区域范围分为:世界图、半球图、大洲图、大洋图、大海图、国家(地区)图、省区图、市县图等。
(2)按其专题学科分为:自然地图、人口图、经济图、政治图、文化图、历史图。
(3)按其具体应用分为:参考图、教学图、地形图、航空图、海图、海岸图、天文图、交通图、旅游图等。
(4)按其使用形式分为:挂图、桌面图、地图集(册)等。
(5)按其表现形式分为:缩微地图、数字地图、电子地图、影像地图等。
(6)按其印刷开本分为:16开、8开、4开,对开,全张、两全张、三全张、四全张,九全张。
(7)按地图分类:地图集,电子地图,三维地图,卫星地图,影像地图等。
按照地图的内容,地图可分为普通 ( http: / / www.21cnjy.com )地图、地形图和专题地图三种。普通地理图(GeneralMap)是以同等详细程度来表示地面上主要的自然和社会经济现象的地图,能比较全面地反
映出制图区域的地理特征,包括水系、 ( http: / / www.21cnjy.com )地形、土质、植被、居民地、交通网、境界线以及主要的社会经济要素等。它和地形图的区别主要表现在:地图投影、分幅、比例尺和表示
方法等具有一定的灵活性,表示的内容比同比例尺地形图概括,几何精度较地形图低。地形图(TopographicMap)是指国家几种基本比例尺(1∶5千,1∶1万,1∶2.5万,1∶5万
,1∶10万,1∶25万,1∶50万,1 ( http: / / www.21cnjy.com )∶100万)的全要素地图。它是按照统一的规范和符号系统测(编)制的,全面而详尽地表示各种地理事物,有较高的几何精度,能满足多方面
用图的需要,是国家各项建设的基础 ( http: / / www.21cnjy.com )资料,也是编制其他地图的原始资料。专题地图(ThematicMap)是着重表示一种或几种自然或社会经济现象的地理分布,或强调表示这些现
象的某一方面特征的地图。专题地图的主题多种多样,服务对象也很广泛,可进一步分为自然地图和社会经济地图。
地图的基本简史
在史前时代,古人就知道用符号来记载或说 ( http: / / www.21cnjy.com )明自己生活的环境、走过的路线等。现在人们能找到的最早的地图实物是刻在陶片上的古巴比伦地图。据考,这是4500多年前的古巴比
伦城及其周围环境的地图,底格里斯河和幼发拉底河发源于北方山地,流向南方的沼泽,古巴比伦城位于两条山脉之间。
留存至今的古地图还有公元前1500年绘制 ( http: / / www.21cnjy.com )的《尼普尔城邑图》,它存于由美国宾州大学于19世纪末在尼普尔遗址(今伊拉克的尼法尔)发掘出土的泥片中。图的中心是用苏美尔文标
注的尼普尔城的名称,西南部有 ( http: / / www.21cnjy.com )幼发拉底河,西北为嫩比尔杜渠,城中渠将尼普尔分成东西两半,三面都有城墙,东面由于泥板缺损不可知。城墙上都绘有城门并有名称注记,城
墙外北面和南面均有护城壕沟并有名称标注,西面有幼发拉底河作为屏障。城中绘有神庙、公园,但对居住区没有表示。该图比例尺大约为1∶12万。
留存有实物的还有古埃及人于公元前1330~前1317年在芦苇上绘制的金矿山图。
希腊的托勒密(公元90~168年)是第一个用普通圆锥投影绘制地图的人。
我国关于地图的记载和传说 ( http: / / www.21cnjy.com )可以追溯到4000年前,《左传》上就记载有夏代的《九鼎图》。古经《周易》有“河图”的记载,还有“洛书图”,表明我国图书之起源。传世文献《
周礼》中有17处关于图的记载,图又与周官 ( http: / / www.21cnjy.com )中14种官职相关联,如“天官冢宰·司书”“掌邦中之版,土地之图”;“地官司徒·大司徒”“掌建邦之土地之图,与其人民之数以
佐王安抚邦国。以天下土地之图,周知九州 ( http: / / www.21cnjy.com )之地域,广轮之数,辨其山林川泽丘陵坟衍原隰之名物,而辨其邦国都鄙之数,制其畿疆而沟封之,设其社稷之 而树之田主”;“地
官司徒·小司徒”“凡民讼,以地比正之, ( http: / / www.21cnjy.com )地讼,以图正之”;“地官司徒·土训”“掌通地图,以诏地事”;“春官宗伯·冢人”“掌公墓之地,辨其兆域而为之图”;“夏官
司马·司险”“掌九州之图,以周知其山林川泽之阻,而达其道路”;“夏官司马·职方氏”“掌天下之图,以掌天下之地,辨其邦国都鄙,四夷八蛮、七闽八貉、五戎六狄之人
民,与其财用,九谷六畜之数要”。1954年6月,我国江苏丹徒县烟墩山出土的西周初青铜器“宜侯矢”底内刻铸的120字铭文有两处谈到地图,即“武王、成王伐商图”和“东国
图”。该文记载周康王根据这两幅地 ( http: / / www.21cnjy.com )图到了宜地,举行纳土封侯的册命仪式。曰:“唯四月辰在丁未,王者武王遂省、成王伐商图,遂省东或(国)图。王立(位)于宜,内(纳)土,
南乡(向)。王令虞侯曰:‘ ( http: / / www.21cnjy.com )繇,侯于宜。’”据考证,该图成于公元前1027年或稍晚。这些记载足以说明,我国西周时期已有土地图、军事图、政区图等多种地图,并在战争、行
管、交通、税赋、工程等多方面得到应 ( http: / / www.21cnjy.com )用。这些地图显然已经脱离了原始地图的阶段,具有了确切的科学概念。只可惜我国至今还没有见到过这些地图实物,有待地下考古的发现
。
中国西晋裴秀(公元223~2 ( http: / / www.21cnjy.com )71年)编制了《禹贡地域图》和《地形方丈图》,并总结了“制图六体”。唐贾耽(公元729~805年)用朱墨二色分示古今地名编制的《海内华夷图》
传世500年。北宋沈括(公元1031~ ( http: / / www.21cnjy.com )1095年)编制“二寸折百里”的《天下州县图》二十幅,是当时最佳全国地图。元代朱思本(公元1273~1333年)绘制了长宽各7尺的全国地图
《舆地图》二卷。
中国古代地图的遗存与记载
由于生活和生产的需要,在尚未创造文字以前, ( http: / / www.21cnjy.com )原始人类就知道在地面上或石板上绘画简单的图形或用石块、贝壳来模拟所看到现象的形状、大小、方向或相对位置等。在我国已
发现的6000多处原始社 ( http: / / www.21cnjy.com )会人类活动遗址中,有多处在陶钵或甲骨上刻划着几何形线条或多种多样的图案和图象,可以认为这是原始形态的简陋地图。现在能看到的最古老的地图,
大约是公元前2500年前制作在粘土片上的古代巴比伦地图,图上表示了山脉、四个城镇、流入海洋的河流及其他地理特征,这是古代地图中有代表性的作品。1955年美国著名学者
克拉默(Kramer)在耶鲁大学发现了公元前 ( http: / / www.21cnjy.com )1500年前画在泥板面上的《尼普尔城邑图》。尽管它们的内容和表示方法很简单,但已反映出地图与人类生活和生产的密切关系。
中国古代,据《世本八种》记载,黄帝同蚩尤打仗,曾使用了表示“地形物象”的地图。
春秋战国(公元前770~前22 ( http: / / www.21cnjy.com )1年)时期,出于军事、政治、丧葬以及社会经济的需要,地图品种也随之增多,在《周礼》中曾有十几处记载有:“司徒所掌之图”(这是掌管土地和
矿产用的专题地图)、“冢宰之图”(这是表 ( http: / / www.21cnjy.com )示疆域户籍的行政区划图)、“司马之图”(这可能是全国性地图)、“宗伯之图”(这是表示墓地范围的地图)。1972年在山东临沂的银
雀山西汉墓中发现的《孙膑兵法》残 ( http: / / www.21cnjy.com )简上,除了刻有讲述地形、地图对用兵重要性的文字外,还有“附地图九卷”之说。上述这些地图,都由于历史久远已经失传。能够见到的战
国时期的地图,是1977年 ( http: / / www.21cnjy.com )发掘中山王墓葬时发现的镌刻在铜版上的“兆域图”,这是用金银镶嵌的墓葬平面图,长94厘米、宽48厘米、厚约1厘米。图上标明有宫垣及坟墓所在的
地点,建筑物各部分的名称、大小、位置和它们之间的相互关系,绘制时间在公元前299年前后,证实了《周礼》的记载是可信的。
到了西汉时期,国家统一,农业、水利和 ( http: / / www.21cnjy.com )工商业进一步发展,加上军事扩张,地图测绘出现繁荣。当时已有了简单的测量工具和测算学,可以测定“高、远、深、宽”,绘制了不
少地图,这在史书上都有记载, ( http: / / www.21cnjy.com )但无实物保存。1973年12月在发掘湖南长沙马王堆三号墓时,发现了两千一百多年前(公元前168年)绘在帛上的三张彩色地图,分别为地形图、驻
军图和城邑图。图上包括的范围大致是现今的湖 ( http: / / www.21cnjy.com )南、广东、广西三省(区),比例尺约为1∶18万,内容和现代地图大致相同。水系比较详细,主支流区分明显,按流水方向用线划
符号由细到粗表示生动自然;用 ( http: / / www.21cnjy.com )封闭曲线描绘地形山体及走向;居民地按行政单位以不同符号表示县、乡、里三级;道路用实线与虚线表示出不同等级,内容十分丰富,表示方法
与绘图工艺水平都较高。在《驻军 ( http: / / www.21cnjy.com )图》上还用颜色按两层平面表示,这些都与现代地图的表示方法相近似。因此,该图在国内外的地图发展史上享有很高的声誉,是研究古代地图
发展的极为宝贵的实物资料。
中国古代著名地图学家是西晋的裴秀(公 ( http: / / www.21cnjy.com )元223~271年),他主持编制了《地形方丈图》和《禹贡地域图》18幅,总结了前人的制图经验,创造了著名的地图绘制原理“制图六体”
。在《晋书·裴秀传》中记有“制图之 ( http: / / www.21cnjy.com )体有六焉:一曰分率,所以辨广轮之度也;二曰准望,所以正彼此之体也;三曰道里,所以定所由之数也;四曰高下,五曰方邪,六曰遇直
,此三者各因地而制宜,所以校夷险之异也。有 ( http: / / www.21cnjy.com )图象而无分率,则无审远近之差;有分率而无准望,虽得之于一隅,必失之于他方;有准望而无道理,则施之于山海隔绝之地,不
能以相通;有道里而无高下、方邪、遇 ( http: / / www.21cnjy.com )直之校,则径路之数必与远近之实相违,失准望之正矣。故以此六者,参而考之,然远近之实,定于分率;彼此之实,定于道里;度数之实
,定于高下、方邪、遇直之算。故虽有峻山 ( http: / / www.21cnjy.com )矩海之隔,绝域殊方之迥,登降诡曲之因,皆可得举而定者。准望之法既正,则曲直远近,无所隐其形也”。这里的第一项分率即比例
尺,它是用来辨别地域面积大小的准 ( http: / / www.21cnjy.com )则;第二项准望,是用来订正彼此间方位关系的准则;第三项道里,是用来计算交通路线及其里程的;第四、五、六项高下、方邪、遇直是指
随着不同的地形情况,道路有上山岗、下 ( http: / / www.21cnjy.com )平野、垂直、斜行、曲折的区别。这六个方面是相互联系相互制约的,依此可以绘出比较精确的地图。裴秀的制图六体奠定了中国古代制
图的理论基础,他们采用的计里画方方法,影响我国1400年间(西晋至明末)绘制地图的格局。
唐代的地图制作,由贾耽集其 ( http: / / www.21cnjy.com )大成。贾耽(公元730~805年)是一位对地图发展有卓越贡献的人,他的代表作品是采用朱墨二色表示古今地名的《海内华夷图》,流传五百年之久。
该图在南宋(公元1136年)经缩小刻石的《华夷图》一直保存到现在,内容丰富,位置比较准确。
唐代在地图测绘上另一杰出成就,是开始了子午线 ( http: / / www.21cnjy.com )实地测量。这一测量工作是僧人一行(名张遂,公元673~727年)主持的,于724年与南宫说在黄河以南的白马(滑县)、浚仪(开封
西北)、扶沟(扶沟孙)和武津(上蔡)一 ( http: / / www.21cnjy.com )带五百余里的地面上,用水准、墨绳和八尺之表观测日影长度差(晷差),并实地丈量距离,还观测了四地的北极高(纬度)分别为35°3’、34
°8’、34°3’、33°8’,四点间的距 ( http: / / www.21cnjy.com )离为198里179步、167里281步、160里110步,共实测距离为526里270步,晷差为二寸余,经换算按当今的计量单位得子午线上纬度相差一
度的距离为132.03公里。这是科学史上划时代的创举。
宋代在地图学方面取得了重大成就,宋王朝建立不 ( http: / / www.21cnjy.com )久就曾下令各州县绘制本区地图。太宗淳化四年(公元993年)“令画工集诸州国,用绢百匹画之,为天下之图,藏秘府”,就是
《淳化天下图》,这些图现已不存。现存的宋代地图有:华夷图、禹迹图、九域守令图、地理图等。
《禹迹图》是我国迄今发现最早的“计里画 ( http: / / www.21cnjy.com )方”地图。图上有横70、竖73、共计5110个方格,每方折百里,比例尺约为1∶180万。图上着重表示水系,有黄河、长江、珠江及其支
流形状,洞庭湖、鄱阳湖、 ( http: / / www.21cnjy.com )太湖、洪泽湖等大湖的位置以及海岸线的轮廓,比华夷图细致,黄河在开封东北折向北流,至天津附近流入渤海,与今图上表示的形状比较接近。
《九域守令图》是在四川荣县发掘的北宋末 ( http: / / www.21cnjy.com )年的石刻地图,比例尺为1∶180万左右,是一寸折百里地图。该图的特点是以行政等级作为居民地分级的标准,府、州、军为一级,监
、县为二级,以不同大小字级来 ( http: / / www.21cnjy.com )区分,总体反映的是政区情况,表示出京府4个,次府10个,州242个,军27个,监4个,县1118个,是已传世的地名最多、时间最早的全国政区地
图。
《平江图》是南宋绍定二年 ( http: / / www.21cnjy.com )(公元1229年)郡守李寿明主持刻绘在石碑上的地图。该图以中国传统流行的平面与立体形象相结合的地图画法,描绘了城市的布局及各种建筑物,是我
国现存的最完整的一幅古代 ( http: / / www.21cnjy.com )城市规划图。图上表示的城廓、道路、河道、桥梁和重要建筑物以及城外山湖风光的布局等,与现在的苏州城对照,位置是比较准确的。
北宋沈括(公元1031~1095年)编制了“ ( http: / / www.21cnjy.com )二寸折百里”的《天下州县图》20幅,是当时最好的全国地图。除此之外他还在根治汴渠时进行过840余里的水准测量,利用木屑、浆糊、
熔蜡及木刻等制作地形立体模型,并在长期实践中发现了磁针偏角现象,是一个博学多才的科学家。
元代的地图成就,主要是扎马鲁丁的地球仪和朱思本的《舆地图》的绘制成功并在当时形成朱思本地图体系。
扎马鲁丁是西域波斯科学家,于至元四年( ( http: / / www.21cnjy.com )公元1267年)撰万年历,在北京建立观象台,制造天文观测仪器7种。其中他制造的“地球仪”是我国最早的地球仪。据《元史·西域仪
象》记载,“其制以木为球,七分为水,其色绿; ( http: / / www.21cnjy.com )三分为土,其色白。画江河湖海、脉络贯于其中。画作小方井,以计幅原之广寰,道里之远近。”对中国地图学的发展,做出了
重要贡献。
朱思本(公元1273~13 ( http: / / www.21cnjy.com )33年)是元代地图学家,曾于公元1311—1320年间完成了长宽各7尺的全国《舆地图》二卷。他以计里画方之法绘制各地分图,然后汇编成全国地图,内容丰
富翔实,宁缺毋滥,制图非常 ( http: / / www.21cnjy.com )严谨,是贾耽以来重要制图作品,曾被多次摹绘,流传至明代,后经罗洪先(公元1504—1564年)增补修编成《广舆图》,又以“画方易编简”的道理
,将大幅分成小幅,制成了我国最早的综合性地图集。
总之,裴秀以后千余年间,由于不同历史时期的社 ( http: / / www.21cnjy.com )会需要,地图曾被广泛应用于土地管理、外交活动和军事斗争等各个方面,尤其唐、宋两代,官府的制图事业曾盛极一时,裴秀
的“制图六体”也同时得到了广泛应用与发展。
明代郑和(公元1371—1435年)是我国 ( http: / / www.21cnjy.com )著名航海家,在公元1405~1433的28年间,七次下西洋,历经30余国家,最南到了爪哇,最西到了非洲东岸的蒙巴萨,并绘制了一卷《郑和航
海图》。该图原名为《自宝船厂开船从龙江关出 ( http: / / www.21cnjy.com )水直抵外国诸番图》,载于《武备志》。原图24页,序1页,地图20页,过洋牵星图2页,空白1页。原图按一字展开式绘制。收入
《武备志》时改装为青本式。地图上详细记录了开船时间、停泊地点、浅滩、礁石和500余地名,其中外域地名达300余。
《郑和航海图》的绘制方法,不采用传统的“计 ( http: / / www.21cnjy.com )里画方”法,而用形象的“对景图”。山形及具方位意义的地物,按其特征形象绘制。此图各处的比例不甚准确,方位也有差误,
但并不能轻视郑和是我国最早的航海图的制图学家和他在中国地图学史上的伟大贡献。
古埃及人利用星座当最原始的地图
在非洲的尼罗河流域,曾有过繁荣的古代 ( http: / / www.21cnjy.com )埃及文明。埃及的观天工作最初是由僧侣们担任的,他们注意观测太阳、月亮和星星的运动,并从很古老的时代起就知道了预报日食和月
食的方法。可惜,这种方法是严格保密的,详细情况不得而知。
古代埃及人制定了自己的历法。马克思说 ( http: / / www.21cnjy.com ):“计算尼罗河水涨落期的需要,产生了埃及的天文学。”这就是说,天文学知识产生于对自然界的观察。每年6月,尼罗河洪水泛滥,
从上游冲来肥沃的土壤,使农作物得以茁壮成长。由此,埃及人产生了“季节”的概念。
古埃及的历法是从观测大犬座 ( http: / / www.21cnjy.com )星得到的。大犬座星(在我国被称为天狼星),在古埃及则称为“索卜乌德”,就是水上之星的意思。上面说过,古埃及的文明和尼罗河的泛滥有密
切的联系,他们发现三角洲地区尼罗河涨水 ( http: / / www.21cnjy.com )与太阳、天狼星在地平线上升起同时发生,他们把这样的现象两次发生之间的时间定为一年,共365天。把全年分成12个月,每月30天
,余下的5天作为节日之用;同时还把一年分为 ( http: / / www.21cnjy.com )3季,即“泛滥季”、“长出五谷季”、“收割季”,每季4个月。希罗多德说:“埃及人在人类当中,第一个想出用太阳年计时的
办法……在我看来,他们的计时办法,要比希腊人的办法高明,因为希腊人,每隔一年就要插进去一个闰月,才能使季节吻合……”
在公元前三四千年的时代,每当到夏天,天狼星 ( http: / / www.21cnjy.com )在黎明前从东方升起来的时候,尼罗河就开始泛滥。埃及人把这看作是圣河泛滥的预告,因而视天狼星为神明,顶礼膜拜。他们修
造庙宇,祭祀天狼,祈求丰收。埃及女神爱西斯的庙门正对着天狼星升起的方向。也有人认为著名的埃及金字塔就是用来观测天狼星用的。
非常有趣的是,天狼星的埃及象形字也是三 ( http: / / www.21cnjy.com )角形的,很像金字塔的形状。古埃及人把这一次黎明前天狼星从东方升起,到下一次黎明前天狼星又从东方升起之间的时间定为一年,
并把黎明前天狼星升起的一天定为岁首 ( http: / / www.21cnjy.com ),这叫做狼星年。狼星年的长度是365.25天,于今天的精密数字365.2422天很接近。这是人类历史上最早的太阳历,是现行公历(又称阳历
)的祖先。
埃及人把昼和夜各分成12个部分,每个部分 ( http: / / www.21cnjy.com )为日出到日落或日落到日出的时间的1/12。埃及人用石碗滴漏计算时间,石碗底部有个小口,水滴以固定的比率从碗中漏出。石碗标有
各种记号用以标志各种不同季节的小时。
古埃及的占星学是很发达的。正如古埃及文明的特色一般,他们的十二星座也是以古埃及的神来代表的。
埃及人除了知道北极附近的星 ( http: / / www.21cnjy.com )星之外,从出土的棺盖上所画的图象可以肯定,他们认识的星象还有天鹅座、牧夫座、仙后座、猎户座、天蝎座、白羊座以及昴星团等。埃及人认星
的最大特征是把赤道附近的星星分 ( http: / / www.21cnjy.com )为36组,每组可能是几颗星,也可能是一颗星。每组管10天,所以叫做旬星。当一组星在黎明前恰好升起的时候,就标志着这一旬的到来。现在
已发现的最早的旬星文物是属于第三王朝的。(公元前3000年~公元前332年,埃及共经历了31个王朝。)
古埃及人的宇宙观
古埃及人有几种关于天地的 ( http: / / www.21cnjy.com )“创世神话”,但不论哪一种都认为最初的原始世界是由混沌的水构成的。在古埃及木乃伊的棺木上就绘画着埃及人对天地的看法:大地是身披植物的
斜卧男神西布的身躯、天穹则是曲身拱腰、姿态优 ( http: / / www.21cnjy.com )美的女神吕蒂。最初,吕蒂和西布是相互联合在一起、静止于原始水中的。在创世之日,一个新的大气之神舒从原始水中出现,
它用双手把天盖之神吕蒂承托在上, ( http: / / www.21cnjy.com )而吕蒂也就双手伸开、叉开双腿支撑自己,成为天宇的四根柱子。西布的身体成为大地之后,立即被绿色的植物覆盖了,在这之后,动物和人
也诞生了。太阳神原来藏在原始水中莲蓬的花蕾里,天地分开之后,莲蓬的花蕾开放,太阳神腾空而起,升到天空、照耀天地,使宇宙温暖起来。
埃及人的另一种创世神话,有点类似于我们 ( http: / / www.21cnjy.com )中国的“天圆地方”说。认为天是一块平坦的或穹隆形的天花板,四方各有一个天柱(即山峰)支撑,星星是用铁链悬挂在天上的灯。
地是一个方形盒子,南方的一端稍长 ( http: / / www.21cnjy.com ),方盒的底略呈凹形,埃及就处在这凹形的中心。在方盒的边沿上面,围绕着一条大河,尼罗河只是这条大河的一条支流。河上有一条大船载
着太阳往返于东方和西方,使大地形成黑夜和白昼。
第三种观念认为,大地是方形的田野, ( http: / / www.21cnjy.com )它漂浮在水面上,四周为海水所包围,在大地之上,是像帽子形状的天穹,神仙的车辇行驶在天穹上面。天穹上积存有水,下落到地面就是
雨或雪。
第四种观念认为,大地犹如天井,周围尽是 ( http: / / www.21cnjy.com )耸峙的高山;中间低洼平坦的地方是人类居住的地方;日月星辰悬挂在天井的上方,照耀大地,大地四周被水包围。
古代埃及人之所以产生这类观念,是与他 ( http: / / www.21cnjy.com )们生活于尼罗河凹地的地形相关联的。古埃及人的生活全部集中在这条狭窄的、总共只有三四千米宽的尼罗河冲积地带之内,天长日久,
就产生了以上种种观念,以后又增添了种种神话迷信色彩,从而流传至今。
大地坐标系
大地坐标系是大地测量中以参考椭 ( http: / / www.21cnjy.com )球面为基准面建立起来的坐标系。地面点的位置用大地经度、大地纬度和大地高度表示。大地坐标系的确立包括选择一个椭球、对椭球进行定位
和确定大地起算数据。一个形状、大小和定位、定向都已确定的椭球叫参考椭球。参考椭球一旦确定,则标志着大地坐标系已经建立。
新中国成立后,很长一段时间采 ( http: / / www.21cnjy.com )用1954年北京坐标系统,它与前苏联1942年建立的以普尔科夫天文台为原点的大地坐标系统相联系,相应的椭球为克拉索夫斯基椭球。到20世纪80
年代初,我国已基本完成了天文大地测量,经计算表明,54坐标系统普遍低于我国的大地水准面,平均误差为29米左右。
1978年4月在西安召开全国天文大地网平差 ( http: / / www.21cnjy.com )会议,确定重新定位、建立我国新的坐标系。为此有了1980年国家大地坐标系。1980年国家大地坐标系采用地球椭球基本参数为1975年
国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推 ( http: / / www.21cnjy.com )荐的数据。该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇,位于西安市西北方向约60公里,故称1980年西安坐标系,又
简称西安大地原点。基准面采用青岛大港验潮站1952~1979年确定的黄海平均海水面(即1985国家高程基准)。
GPS(全球卫星定位系统)常识
GPS(GlobalPositionin ( http: / / www.21cnjy.com )gSystem),始于20世纪70年代,字面意思即全球卫星定位系统。它是由美国国防部耗资120亿美元建成的军事系统,在其设计和诞生之初,主要是用于军事
目的。整套系统由24颗Navstar卫星构成,而每颗Navstar卫星体积都超过了重型卡车,重约1,900磅,它们—直处于11000英里高的地球同步轨道上围绕地球旋转。系统由洛克威尔
公司制造并由美国空军操纵,1 ( http: / / www.21cnjy.com )993年也就是五角大楼构思GPS系统的20年后这个系统终于建成了。虽然其军用的目的现在似乎已经被人们忽视。但事实上,围绕GPS这一成功的系统
而引发的争论已经不胜枚举 ( http: / / www.21cnjy.com )。和任何新技术一样,由于先进的GPS系统很有可能帮助恐怖分子、敌对实力,在进步的同时也带来了一系列的危机。然而历史的发展是决不会以某个
人或政府的意志为转移的。 ( http: / / www.21cnjy.com )五角大楼受到制造公司的压力,他们瞄准了这个潜在的庞大市场,最后同意将GPS系统用于商业领域。但是,作为妥协,五角大楼制定了一个选择性使
用原则,即GPS系统中播出的最精确的信号将 ( http: / / www.21cnjy.com )严格保留给军方和其他有权使用的用户。现在,GPS卫星发射两种信号:民用信号的精度达到100英尺以内,第二种信号只有军方才能
解码,其精度在60英尺以内。五角大楼还保留了随时对民用信号加载误差从而使信号精度降低到300英尺的范围内的权利。
1996年3月,就在整个系统完成的3年后。 ( http: / / www.21cnjy.com )白宫宣布每个人都将可以使用更高精度水平的GPS系统,降低民用GPS信号的做法将在十年内逐步取消。白宫还重申了政府为和平的民用、
商业和科学事业提供全球范围免费的 ( http: / / www.21cnjy.com )GPS系统服务的承诺。GPS系统的未来似乎是无可限量的,技术进步带来的梦想也是没有止境的。GPS系统为地球表面上每一块土地提供了一个
全新的、瞬时可知的地址——这是对位置和距离 ( http: / / www.21cnjy.com )制定的新的国际标准。至少对于计算机而言,我们的位置并不是由街道、城市或是国家而是由经度和纬度来决定的。随着GPS系统
服务为我们提供的位置连同我们的电话号码存 ( http: / / www.21cnjy.com )入计算机的“黄页”之中,不论我们身处哪个城市、城镇或是郊区,我们都能在转瞬之间找到一家餐馆或是最近的一家加油站。GPS
系统为这个世界提供了一种没有止境的技术,它来自于一群被好奇心驱使探索宇宙和世界奥秘的科学家的实验室,诞生于大家所支持的基础研究的珍贵成果。
地图上两地间距离的量算
在地图上量算两地间的距离,必须运用该地 ( http: / / www.21cnjy.com )图的比例尺。如果其他条件相同,比例尺决定着地图内容的详略程度和精度,进而决定着一幅地图可能反映的区域大小。比例尺在地图
上一般有三种表示方式:文字式,直接用文字说 ( http: / / www.21cnjy.com )明。线段式,又称直线比例尺,直接用直线比例尺上线段的长度进行量算。数字比例尺,有分数式和比例式两种,从分数比例尺的
形式可以看出,分母的数字愈大,分数值愈小;分母的数字愈小,分数值愈大。
一般说来,在范围较小的大比例尺 ( http: / / www.21cnjy.com )地图上,图面上各处的比例尺是一致的。但是在范围较大的小比例尺地图上,由于地图的投影变形,地图上的比例尺不可能处处一致。地图上普
遍标注的比例尺,一般指地图上某个 ( http: / / www.21cnjy.com )点或某条线附近的比例尺,也就是主比例尺。在有辅助几何面的投影中,离开这些点或线,图面上两点间的距离与实地距离之比,就会大于或
小于这个比例尺。因此,为了准确地计量大范围内 ( http: / / www.21cnjy.com )两点之间的距离,有的地图除表示出主比例尺外,还根据具体的变形和地图主比例尺绘制复式比例尺,也叫经纬线比例尺。
在使用地图时,还常常需要量算地图上 ( http: / / www.21cnjy.com )曲线的长度,例如河流的长度、道路的长度等。有了图面上的曲线长度,再用比例进行计算,即可求得实地的曲线长度。在图上测量曲线长
度一般多用两脚规法。运用这种方法,首先要根据 ( http: / / www.21cnjy.com )曲线的弯曲程度确定两脚规的张度,当曲线弯曲程度小时,张速可以稍大一些,当曲线弯曲程度较大时,张度就要小些。通常使
用的张度为1~4毫米。
中国领土跨5个时区
中国共分五个时区:
(1)中原时区:以东经120度为中央子午线。
(2)陇蜀时区:以东经105度为中央子午线。
(3)新藏时区:以东经90度为中央子午线。
(4)昆仑时区:以东经75(82.5)度为中央子午线。
(5)长白时区:以东经135(127.5)度为中央子午线。
一个时区的“标准时”,只是一个大地区的统一时 ( http: / / www.21cnjy.com )间,大家共同遵守的“人工”时间而已,并不是该时区内每个地点的“本地时间(LMT)”——真正的经度时。要用出生地的经度
与出生大地区的标准时来加减,全球任何地点都用这个原则。
例如:中原时区包括内蒙古、辽宁、河北、山 ( http: / / www.21cnjy.com )西、山东、河南、安徽、江苏、湖北、湖南、江西、浙江、福建、广东、海南、香港、澳门、台湾。这个大地区当时钟敲定正午12点
时,只有位于东经120度线上的地点才是12点 ( http: / / www.21cnjy.com ),其他的地方是少于或多于12点。如香港位于东经114度10分,比东经120度偏西5度50分,其真正经度时是11时36分40秒
“北京时间”是我国使用的东八时区的区时,该 ( http: / / www.21cnjy.com )时区中央经线的经度是东经120°。依据国际标准时区划分的方法和我国所处的地理位置,虽然我国跨越了5个时区,但主要位于东
六时区、东七时区、东八时区 ( http: / / www.21cnjy.com )内,这三个时区的中央经线经度依次分别为东经90°、东经105°、东经120°。如果对我国位于东经82.5°以西东五时区的地区,采用与东六时区相
同的标准时;东经127.5°以东的东九时区的 ( http: / / www.21cnjy.com )地区,采用与东八时区相同的标准时。这样用三个时区的区时就覆盖了全国,也就基本上满足了各地是以中天时刻为时刻标准的地方
时。“北京时间”仍是东八时区的标准时 ( http: / / www.21cnjy.com ),东七时区、东六时区采用的标准时,分别比“北京时间”晚1小时、晚2小时,时间名称可分别定为“重庆(直辖市)时间”、“新疆西藏
时间”。或者东六时区、东七时区、东八时区的标准时名称分别定为“西部时间”、“中部时间”、“东部时间”。
本初子午线的确定
本初子午线又叫零度经线,它是为了确定地理经度 ( http: / / www.21cnjy.com )和协调时间的计量而建立的标准参考子午线。地球上有天然的零度纬线——赤道,却没有天然的零度经线,因此,本初子午线只
能从无数的子午线中人为地选出一条。通过英国格林尼治天文台(旧址)的子午线怎么会被定为本初子午线的呢?
最初的本初子午线,是各国因确定位置的需要而设置的。
随着航海事业的发展,这种“各自为政”的局面才逐渐有所改变。1767年英国格林尼治天文台台长马斯开林编制了《英国航海天文历》,它是以格林尼治子午线为地球和天球的零
子午线的。该书出版后很快被众多的航海家采用。
1871年第一届国际地理学会在比利时安特卫普召开,会议作出决议:“各国的海图要统一采用格林尼治子午线为零度经线,并在15年内付诸实施。”
1883年10月在罗马召开第7届国际大地测量 ( http: / / www.21cnjy.com )会议,会议决议:“本初子午线必须是通过一级天文台的子午线,考虑到有90%的从事海外贸易的航海者已经以格林尼治子午线为基准
来计算船的位置(经度)这一实际情况,各国政 ( http: / / www.21cnjy.com )府应采用格林尼治子午线作为本初子午线。”关于时间问题,会议认为:在国际交往中应采用统一的世界时,这将会带来很大的方
便。
1881年10月1日,国际子午线会议在美国华盛顿召开。最后大会通过了七个决议案,其中:
决议案之二:出席会议的各国政府应采用通过格林尼治天文台子午环中心的子午线作为本初子午线。
决议案之四:提倡采用世界时,根据需要也可以使用地方时或标准时。
决议案之五:世界日以本初子午线的零时为起点,民用日也从子夜零时开始。
至此,本初子午线、世界时等最终得以确立,并得到大多数国家的承认。
格林尼治国际标准时间诞生
1884年,国际天文学家代表会议 ( http: / / www.21cnjy.com )决定,以经过格林尼治的经线为本初子午线,作为计算地理经度的起点,也是世界标准“时区”的起点。10月13日这一天是采用格林尼治时间为国
际标准时间日。
当格林尼治天文台确定自己的子午线 ( http: / / www.21cnjy.com )时,世界上有些国家根据本国的地理条件,也确定了自己的子午线,这样就容易造成混乱。为了解决这个问题,1884年10月13日,20多个国家
的代表在美国华盛顿召开会议,就使用 ( http: / / www.21cnjy.com )统一的国际标准时间和统一的子午线问题做出决议:“会议向与会国政府建议,将通过格林尼治天文台子午仪中心的子午线规定为经度的本
初子午线。”于是,通过格林尼治天文台的经 ( http: / / www.21cnjy.com )线被世界公认为本初子午线,作为计算地理经度的起点和世界“时区”的起点,格林尼治国际标准时间从此诞生。
格林尼治位于伦敦东南、泰晤士 ( http: / / www.21cnjy.com )河畔。英国皇家天文台曾经设立在这里。第二次世界大战以后,格林尼治虽然已经迁到东南沿海的赫斯特孟骚,但天文台的旧址仍然继续被用作零
度经线的位置。
格林尼治时间是以地球自转为基础的时标,后 ( http: / / www.21cnjy.com )来人们发现地球的自转有逐渐变慢的趋势,并有季节性的变化和突然的不规则变化。因此,在1979年末在日内瓦举行的世界无线电行
政大会上通过决议,确定用“世界协调时”取代格林尼治时间,作为无线电通讯领域内国际标准时间。
地球的自转轴总能对着北极星吗?
现在地球自转轴的北端正对着北极星,所以到 ( http: / / www.21cnjy.com )晚上人们只要找到北极星,就可识别东南西北了。但是,在几千年前或者几千年后,北极星是不是还能给人们指示方向呢?那可不一
定。因为在那个时期,地轴不总是指向北极星。是北极星自己移动了吗?不是的。是地轴本身发生了偏差。
我们知道,地球的赤道部分向外凸出,赤 ( http: / / www.21cnjy.com )道面与地球绕太阳旋转的黄道面以及与月球绕地球转动的白道面都互不重合。这样,月球和太阳绝大部分时间都位于赤道以南或以北,它
们对地球赤道部位凸出处的引力就必然会对地球 ( http: / / www.21cnjy.com )产生一个力矩,强迫地球的赤道面向黄道面和白道面靠近。但是,地球在快速自转着,就像一个飞快旋转着的陀螺,不会随便改变
自转轴的指向,即使它掉到地上或把桌子倾斜一 ( http: / / www.21cnjy.com )下也无妨。这两种作用力相结合的结果,便使地球的自转轴画出一个以地心为顶的对顶锥,而黄道面与赤道面的夹角保持不变。这
就像您去轻轻地压一下旋转着的陀螺边缘,它 ( http: / / www.21cnjy.com )就会一边继续飞速旋转,一边绕着原来的轴心摆动一样。就这样,南北两极指向天空的那个点就会不断地改变位置,把这些点连起来
就能画出一个圆。地极每年在这个 ( http: / / www.21cnjy.com )圆上只能向西移动很小很小一段距离,25786年左右才能绕这个圆转一整圈,这可真是够慢的。这种运动,科学家给起了个名叫“岁差”。
除了岁差以外,影响地轴指向的因素还有很多,但都不如岁差那么严重。
哥白尼革命靠什么获得胜利?
哥白尼(1473年2月19日~15 ( http: / / www.21cnjy.com )43年5月24日)的《天体运行论》发表于1543年,今天我们从历史的角度来评价它,谓之先进,固无问题,但16、17世纪的欧洲学术界,对它是否也作
如是观?事实上,古希腊阿利斯塔克即已提出日心地动之说,但始终存在两条重大反对理由——哥白尼本人也未能驳倒这两条反对理由。
第一条,观测不到恒星的周年视差(地球如 ( http: / / www.21cnjy.com )确实在绕日公转,则从其椭圆轨道之此端运行至彼端,在此两端观测远处恒星,方位应有所改变),这就无法证实地球是在绕日公转。
哥白尼在《天体运行论》中只能强调恒星非常遥远 ( http: / / www.21cnjy.com ),因而周年视差非常微小,无法观测到。这确实是事实。但要驳倒这条反对理由,只有将恒星周年视差观测出来,而这到19世纪
才由F·W·贝塞尔办到——1838 ( http: / / www.21cnjy.com )年他公布了对恒星天鹅座61观测到的周年视差。J·布拉德雷发现恒星的周年光行差,作为地球绕日公转的证据,和恒星周年视差同样有力,但那
也是1728年的事了。罗马教廷终于在1757年取消了对哥白尼学说的禁令。
第二条理由被用来反对地球自转, ( http: / / www.21cnjy.com )认为如果地球自转,则垂直上抛物体的落地点应该偏西,而事实上并不如此。这也到17世纪伽利略阐明运动相对性原理以及有了速度的矢量合成
之后才被驳倒。
因此,当来华耶稣会教士为大明 ( http: / / www.21cnjy.com )王朝修撰《崇祯历书》时(1629~1634年),哥白尼学说并未在理论上获得胜利。当时欧洲天文学界的大部分人士对这一学说持怀疑态度,也是情
理之中的事。
有一个评价哥白尼体系的判据,现代学者多喜用之 ( http: / / www.21cnjy.com ),即所谓“简洁”。但这一判据其实对哥白尼体系并不十分有利。多年来许多普及读物给人们造成这样的印象:托勒密体系要用
到本轮、均轮数十个之多,而哥白尼日心体系则 ( http: / / www.21cnjy.com )非常简洁。许多读物上转载了哥白尼表示日心体系的那张图。那张图确实非常简洁,但那只是一张示意图,并不能用它来计算任何
具体天象。类似的图托勒密体系也 ( http: / / www.21cnjy.com )有,一套十来个同心圆,看上去比哥白尼体系更加简洁。而实际情况是,哥白尼要描述天体的具体位置时,仍不得不使用本轮和偏心圆——地球
需要用3个,月球4个,水星7个,金星、火星、 ( http: / / www.21cnjy.com )木星、土星各5个,共计34个之多。这虽比托勒密体系的79个圆少了一些,但也没有数量级上的差别。而且,按照某些西方天文学史
家的意见,哥白尼是个“比托勒密本人更加正统的本轮主义者”。
更何况,“简洁”并不是一个科学的判据,因为它 ( http: / / www.21cnjy.com )是以“自然规律是简洁的”为前提,而这无疑是一个先验的观念——事实上我们根本无法排除自然规律不简洁的可能性。
另一个对宇宙体系的判据,是 ( http: / / www.21cnjy.com )从古希腊天文学开始一脉相承,直到今天仍然有效的,即“对新天象的解释能力”。1610年伽利略发表他用望远镜观测天象所获得的6条新发现,其
中有的对当时的各家宇宙体系提出了严峻挑战。当时欧洲的宇宙体系主要有如下4家:
1.1543年问世的哥白尼日心体系,
2.1588年问世的第谷(Tycho)地心体系,
3.当时尚未退出历史舞台的托勒密地心体系,
4.当时仍然维持着罗马教会“标准天文学”地位的亚里士多德体系。
伽利略发现了金星有位相(即如月亮那样有圆缺),这一事实对上列后两种体系构成了致命打击,因为在这两种体系中根本无法解释金星位相。但是哥白尼和第谷的体系则都能够
圆满解释金星位相。所以在“对新天象的解释能力”这条判据之下,第谷仍能与哥白尼平分秋色。
最后还有一个判据,也是天文学家最为重视的判据 ( http: / / www.21cnjy.com ),即“推算出来的天象与实测的吻合程度”。此一判据古今中外皆然,明清之际中国天文学家则习惯于以一个“密”字表达之,
即计算天象与实测天象之间的密合程度。然而恰恰是这一最为重要的判据,对哥白尼体系大为不利,而对第谷体系极为有利。
那时欧洲天文学家通常根据自己所采用 ( http: / / www.21cnjy.com )的体系编算并出版星历表。这种表给出日、月和五大行星在各个时刻的位置,以及其他一些天象的时刻和方位。天文学界同行可以用自己的
实际观测来检验这些表的精确程度,从而评 ( http: / / www.21cnjy.com )价各表所依据之宇宙体系的优劣。哥白尼的原始星历表身后由莱茵霍尔德(E·Reinhold)加以修订增补之后出版,即《普鲁士星表》
(TabulaePrutenicae,155 ( http: / / www.21cnjy.com )1年),虽较前人之表有所改进,但精度还达不到角分的数量级——事实上,哥白尼对“密”的要求是很低的,他曾对弟子赖蒂库斯(Rheticus)表示
,理论值与实测值之间的误差只要不大于10′,他即满意。
而第谷生前即以擅长观测享有盛誉,其精度 ( http: / / www.21cnjy.com )前无古人,达到前望远镜时代观测精度的巅峰。例如,他推算火星位置,黄经误差小于2′;他的太阳运动表误差不超过20″,而此前
各星历表(包括哥白尼的在内)的 ( http: / / www.21cnjy.com )误差皆有15′~20′之多。行星方面误差更严重,直到1600年左右,根据哥白尼理论编算的行星运动表仍有4°~5°的巨大误差,故从“密”这
一判据来看,第谷体系明显优于哥白尼体系,这正是当时不少欧洲学者赞成第谷体系的原因。
多年来一些非学术宣传品给公众 ( http: / / www.21cnjy.com )造成了这样的错觉:似乎当时除了哥白尼、伽利略、开普勒等几人之外,欧洲就没有其他值得一提的天文学家了。而实际上,当时欧洲还有许多天
文学家,其中名声大、地位高者大有其人,正是 ( http: / / www.21cnjy.com )这些天文学家、天文学教授组成了当时的欧洲天文学界。其中有不少是教会人士——哥白尼本人也是神职人员。
第谷提出自己的新宇宙体系(DeMundi ( http: / / www.21cnjy.com ),1588年),试图折衷日心与地心两家。尽管伽利略、开普勒不赞成其说,但在当时和此后一段时间里该体系还是获得了相当一部分天文学
家的支持。比如雷默(N·Rey ( http: / / www.21cnjy.com )mers)的著作(UrsiDithmarsiFundamentumastronomicum,1588年),其中的宇宙体系几乎和第谷的一样,第谷还为此与他产生了发明权之争。又如
丹麦宫廷的“首席数学教授”、哥本哈根大学教 ( http: / / www.21cnjy.com )授朗高蒙田纳斯(K·S·Longomontanus)的著作《丹麦天文学》(AstronomiaDanica,1622年)也是采用第谷体系的。直到雷乔
里(J·B·Ricciol ( http: / / www.21cnjy.com )i)雄心勃勃的巨著《新至大论》(NewAlmagest,1651年),仍主张第谷学说优于哥白尼学说。该书封面画因生动反映了作者这一观点而流传甚广:司天女神
正手执天秤衡量第谷与哥白尼体系——天秤的倾斜表明第谷体系更重,而托勒密体系则已被委弃于脚下。
第谷体系当然不是他闭门造车杜撰出来 ( http: / / www.21cnjy.com )的,而是他根据多年的天文观测精心构造出来的。这一体系力求能够解释以往所有的实测天象,又能通过数学演绎预言未来天象,并且能够
经得起实测检验。事实上,此前的 ( http: / / www.21cnjy.com )托勒密、哥白尼,此后的开普勒,乃至牛顿的体系,全都是根据上述原则构造出来的。而且,这一原则依旧指导着今天的天文学。今天的天文学
,其基本方法仍是通过实测建立模型——在古希腊是几何的,牛顿以后则是物理的;也不限于宇宙模型,比如还有恒星演化模型等。然后用这模型演绎出未来天象,再以实测检验
之。合则暂时认为模型成功,不合则修改模型,如此重复不已,直至成功。
哥白尼革命的对象,就是他自己精神上 ( http: / / www.21cnjy.com )的乳母——托勒密宇宙模型。但是革命的理由,如前所述,却不是精确性的提高。然而革命总要有思想资源,既然精确性并无提高,那么当
时哥白尼又靠什么来发动他的革命呢?托马斯·库 ( http: / / www.21cnjy.com )恩(T·Kuhn)在他的力作《哥白尼革命》中指出,哥白尼革命的思想资源,是哲学上的“新柏拉图主义”。
出现在公元三世纪的新柏拉图 ( http: / / www.21cnjy.com )主义,是带有某种神秘主义色彩的哲学派别,“只承认一个先验的存在”;他们“从一个可变的、易腐败的日常生活世界,立即跳跃到一个纯粹精神
的永恒世界里”;而他们对数学的偏好,则 ( http: / / www.21cnjy.com )经常被追溯到相信“万物皆数”的毕达哥拉斯学派。当时哥白尼、伽利略、开普勒等人,从人文主义那里得到了两个信念:(1)相信
在自然界发现简单的算术和几何规则的可能性和重要性;(2)将太阳视为宇宙中一切活力和力量的来源。
革命本来就暗含着“造反”的 ( http: / / www.21cnjy.com )因素,即不讲原来大家都承认的那个道理了,要改讲一种新的道理,而这种新道理是不可能从原来的道理中演绎出来的——那样的话就不是革命了。
科学革命当然不必如政治革命那样动乱 ( http: / / www.21cnjy.com )流血,但道理是一样的。仅仅是精确性的提高,并不足以让人们放弃一种已经相信了千年以上的宇宙图象,而改信一种新的宇宙图像,更何
况哥白尼体系并不很精确。
如果说,满足于在常规范式下工作的天文学家们 ( http: / / www.21cnjy.com ),只能等待布拉德雷发现恒星周年光行差,或贝塞尔发现恒星周年视差之后,才会完全接受哥白尼日心体系的范式,这并不符合历
史事实。因为在此之前,哥白尼体系 ( http: / / www.21cnjy.com )实际上已经被越来越多的学者所接受。因此哥白尼革命的胜利,明显提示我们——科学革命实际上需要借助科学以外的思想资源。
开普勒就是一个非常有说服力的例子。他在伽 ( http: / / www.21cnjy.com )利略做出望远镜新发现之前,就已经勇敢接受了哥白尼学说(有他1597年10月13日致伽利略的信件为证),而当时,反对哥白尼学说
的理由还有一条也未被驳倒,支持哥白尼学说的发现还一项也未被作出!况且,开普勒“宇宙和谐”的信念,显然也是与新柏拉图主义一脉相承的。
那么,哥白尼革命究竟是靠什么获得胜利的呢?这至今仍是一个尚待进一步探讨的问题。
金字塔与天文学
古埃及最大的金字塔是第四王朝法老胡 ( http: / / www.21cnjy.com )夫在开罗附近建造的。塔身高146.5米,塔底每面长230米,共计占地大约52900平方米。全塔用巨石230万方,每方平均重约2.5吨。塔面所
用的石头都经过细工磨平,全部用叠砌 ( http: / / www.21cnjy.com )法,缝隙密合,不用泥灰,即使很薄的刀子也插不进去。胡夫大金字塔不仅外观雄伟,而且角度、线条、土石压力等都事先经过周密计算,
因而虽然历经四五千年,饱经风霜,却仍然巍然矗 ( http: / / www.21cnjy.com )立。这在还处于铜器时代的公元前3世纪中期,不能不说是人类建筑史上的奇迹。据希腊历史学家希罗多德记载的埃及传说,胡
夫在建造大金字塔期间,分批分期地征 ( http: / / www.21cnjy.com )调了全埃及的人力。仅仅为了铺设运石的道路,就征用了10万人,花费了10年时间,金字塔塔身的建造,又用了10万人,花费了30年的时间
。
然而除去金字塔的壮丽、雄奇外,更耐人 ( http: / / www.21cnjy.com )寻味的是,金字塔的四面都正确地指向东南西北。在没有罗盘的四五千年前的古代,方位能够定得这样准确,无疑是使用了天文测量的方
法,也许就是利用当时的北极星 ( http: / / www.21cnjy.com )——天龙座星来定向的吧!在胡夫金字塔北面遗留下一条与水平方向成27°交角的隧道。当年,从金字塔的中心,通过隧道,仰望天空,恰好可以
看到一夜之间几乎不动的天龙座星。埃及人首先利用当时的北极星确定金字塔的正北方向,其他三个方向也就不难确定了。
地图碎片——拼出古罗马
在罗马帝国最繁荣的时期, ( http: / / www.21cnjy.com )有一幅由大理石雕成的地图,在这座宽18米,高13米的巨型地图上,绘制了古罗马城的城区,精确到城中的每一幢房子,每一座台阶,每一条石柱——
现在,学者们试图用现代科技复原已经变成碎片的罗马地图。
罗马,辉煌的大城,自公元5世纪罗马帝国在 ( http: / / www.21cnjy.com )蛮族的铁蹄下崩溃后,人们无法再现这座城市的详貌,但1562年的一天,工人们在罗马的一个葡萄园内,无意中挖出了一些大理石碎
片。这些碎片是公元3世纪罗马城的地图 ( http: / / www.21cnjy.com ),记录了当时罗马的样貌。后来也有人把这张地图叫做塞蒂穆斯地图,当时帝国在皇帝塞蒂穆斯统治下,正处于繁荣时期。据考古学家测
量,这块大理石地图宽18米, ( http: / / www.21cnjy.com )高13米,按照1:240的比例精确地绘制了古罗马城当时数平方公里面积的城区,它精确到当年的每幢房子、每座台阶、每条石柱。大理石板镶嵌在古
罗马城罗马广场东北角和平神庙的一面巨大的墙上。有了这个地图,罗马的复原成为可能。
遗憾的是,幸存的1200块碎片只占整个地图的 ( http: / / www.21cnjy.com )约15%,其中250块已在意大利文艺复兴时期由很多学者拼成,他们成功的一个重要原因是当时的罗马城仍然保存着古罗马的标志性古
建筑。但是拼图工作在过去的100多年中几乎 ( http: / / www.21cnjy.com )没有进展。意大利考古学家伊丽莎白·芬德斯说,尤其到了1990年代,哪怕是拼成很小的一块,也会被视为重大突破。如果有幸拼出
三块,立刻就能当终身教授。尽管有那么诱人的奖赏,拼图还是没有进展。
来自美国斯坦福大学的研究小组在两 ( http: / / www.21cnjy.com )三年时间里,已经拼成12块,此外还有30块很有可能拼成。斯坦福大学小组对古罗马城地图的兴趣要从数据图形专家马科·列为说起。列为对
米开朗琪罗的大卫很感兴趣, ( http: / / www.21cnjy.com )他利用激光扫描将大卫的三维形象做成数据模型。后来他发现激光三维影像也可以用来扫描所有的大理石碎片,然后在电脑中进行分析,同时也用来
帮助解决拼图被人们疏忽了线索。
1999年列为的小组来到罗马,对所有的 ( http: / / www.21cnjy.com )大理石块做了高清晰度扫描,形成数字文件以后,再对碎片的形状、表面图案等进行归类,得到80亿种几何图形,40千兆的信息量。起初,
他想象玩传统的拼图游戏那样,按照碎片的形 ( http: / / www.21cnjy.com )状,将他们拼起来。但是经过试验,他们发现这根本无法做到。因为在5世纪罗马帝国解体时,这块大理石地图也随着罗马帝国的解
体变成了碎片,进而成了很多人的建筑材料,有的砌了墙,有的盖了屋顶,大部分石块的棱角被磨掉。
不过,列为的学生科勒注意到这 ( http: / / www.21cnjy.com )张古老地图本身给人们提供了一些古罗马城的信息。地图上的大剧院、小胡同、圆石柱、台阶都是提示。粗线代表外墙,虚线代表一行石柱,波浪
线代表一条水渠,小三角代表台阶。不如把这些数据输入电脑,让电脑来分析哪儿是哪儿。
信息输入电脑后,数据好像长了腿,顺着一条街道 ( http: / / www.21cnjy.com )走到另一条街道,这样就能通过虚拟的方式,尽量将古罗马的地图还原出来。这样一来,即便有些大理石块的表面已经模糊不清
,但是通过各种信息的组合,仍能判 ( http: / / www.21cnjy.com )断出某一块碎片是否应该放在某个位置。科勒的方案为问题的解决提供了一种思维。不过实践发现,电脑提供的拼图参考太多,需要从中筛选
。
科勒注意到,所有大理石都有纹理,大理 ( http: / / www.21cnjy.com )石的纹理可以帮助确定某一块碎片是否属于某个位置。同时有些碎片上面有楔子孔,是用来将石碑固定在墙上的,这样,这些石块的位置
就相对明确了。2003年 ( http: / / www.21cnjy.com ),这个小组再次赴罗马进行实地测试,这次他们一下子就拼对了两块,另有10块细纹和刻痕能够吻合。斯坦福大学的这个研究小组后来召开了几个新闻发布
会,宣布12块碎片的拼图工作基本成功,并且将他们的论文交给出版社。斯坦福大学这个研究小组的论文得到了广泛的认同。
科勒目前大部分时间都用来研 ( http: / / www.21cnjy.com )究电脑提供的成千上万种可能性,他发现这张地图上的各个居民区几乎没有贫富区别,如何解释呢?古籍学家汀伯说,有钱人的房子很容易辨认,因
为他们的房子都有庭院、花园,房子 ( http: / / www.21cnjy.com )周围还有石柱,大门还有门廊。穷人的房子虽然紧挨着富人的房子,但都建在小路的两旁,这也许是这座古城当时的保护人制度造成的。在这
种制度下,穷人依赖于有钱有势的保护人,同时为有钱人提供服务。显然,当时生活的中心不是经济活动,而是等级关系。
现在科勒正在和人类学专家一起,希望通过古罗马城的人口分布,找到新的拼图方案。他解释说,如果一个地方有很多台阶,学者就会考虑是否这里人口特别密集,需要在不同的
高度建房子。但是如果有了人口方面的资料,就能知道那里是不是人口真的密集。如果不是,那么这些碎片就可能不是这里的。
为了能让更多的人来参与,科勒还打算做一个 ( http: / / www.21cnjy.com )软件,让各路专家都能通过互联网参加拼图。另外,斯坦福小组还希望通过数学模型,恢复磨损碎片的棱角和边缘,他们将每块碎片
的边缘做成数据,让这些数据自己去找回棱角和边缘。这种计算方法在破解人类基因序列和Google搜索引擎中已经成功使用。
但是,最后的一个问题可能连计算机也无法 ( http: / / www.21cnjy.com )回答:这张地图到底是用来指路,还是另有用途?地图上面没有任何字迹,而且离地面那么高,并且罗马城在发展,不会永远停留在老
样子,这样一张地图有什么用呢 ( http: / / www.21cnjy.com )?要解开这些谜需要时间,正如那句古话:“罗马不是一天建成的。”罗马的问题不是一天能回答的,罗马的拼图也不是一天能拼成的。
大地测量与地图制图的基本原理
地球是一个自然表面极其复杂与不规 ( http: / / www.21cnjy.com )则的椭球体,而地图是在平面上描述各种现象的制图,如何建立地球表面与地图平面的对应关系?为解决这一问题,人们引入大地体的概念。
大地体是由大地水准面包围而成。大地水准面是 ( http: / / www.21cnjy.com )假定在重力作用下海水面静止时的平均水面,并设想此面穿过大陆与岛屿,连续扩展形成处处与铅垂线成正交的闭合曲面。由于地
壳内部物质密度分布不均匀,大地水 ( http: / / www.21cnjy.com )准面也有高低起伏。虽然此高低起伏已经不大,比地球自然表面规则得多,但仍不能用简单的数学公式表示。为了测量成果的计算和制图的需
要,人们选用一个同大地体相近 ( http: / / www.21cnjy.com )的可以用数学方法来表达的旋转椭球体来代替,简称地球椭球体。它是一个规则的曲面,是测量和制图的基础。地球自然表面点位坐标系的确定包
括两个方面的内容:一是地面点在地球椭球体面上的投影位置,采用地理坐标系;二是地面点至大地水准面上的垂直距离,采用高程系。
特种地图及其应用
常见地图的品种很多,但一般都是按 ( http: / / www.21cnjy.com )一定的数学法则,运用符号系统概括地将各种自然或社会经济现象缩小表示在平面上,并以单张或图集的形式展示给人们阅读、使用。它已成
为人们日常工作、学习、旅行经常利用的工 ( http: / / www.21cnjy.com )具,更是研究地理学及相关科学、从事地理教学工作的重要手段。随着科学技术的迅速发展以及多学科的相互渗透,地图从内容到形式
,从理论到方法,从编制到应用都随之不断发 ( http: / / www.21cnjy.com )展,从而也就形成了许多不是常规形式或采用特殊材料复制的地图,如有声地图、数字地图、立体地图(包括立体模型、计算机辅助
制作的三维透视图、光栅地图、互 ( http: / / www.21cnjy.com )补色地图等)、盲文地图、发光地图、非纸质地图(包括塑料地图、丝绸地图、珠光膜地图)等,我们统称其为特种地图。地图大家族中的这些
特殊成员丰富和发展了地图学理论,扩大了地图应用的广度和深度,在国民经济建设、国防建设以及日常生活中起着重要的作用。
立体地图:地图一般只表示地面的 ( http: / / www.21cnjy.com )平面特征,要说明高度分布的特点,必须通过加注高度数据,或者绘制等高线图,或者运用晕渲等方法才可间接表示。而立体地图则可以直接运
用目视的方法或借助于仪器设备,观察地形及其他 ( http: / / www.21cnjy.com )地理要素的立体形态。目前常见的立体地图有好多种,如立体模型、计算机辅助制作的三维透视图、光栅地图、互补色地图等。
立体地形模型:传统的地形模型常用石膏或砂、 ( http: / / www.21cnjy.com )石、泥土垒成。这种方法和材料延用已久,目前已逐步被塑料压模制作的立体模型所替代。这种新型材料的立体地图轻便、牢固,
色彩鲜艳,精度较高,注记清晰,深受欢迎。
计算机辅助制作的三维透视 ( http: / / www.21cnjy.com )图:这是计算机与传统地图制作相结合的新颖图型。它在对原等高线地形图数字化的基础上,经过绘制三维透视图的自动绘图软件,在绘图机上自动绘
制而成,可从不同的透视角度(0°~90° ( http: / / www.21cnjy.com ))和方位(0°~360°)上获得同一地区无数个不同的三维透视立体图,方法简便,图形新颖,地形特征明显、突出,但量算精度较差
。三维透视图不仅可以表示地形要 ( http: / / www.21cnjy.com )素,现在更已广泛地运用于各种专题地图。它以平面表示地理现象的地域位置,而以立体的柱形、网格或趋势等形式表示专题要素,如人口、环
境、社会经济要素等的分布特征。
光栅地图:我们可以在一些画册的封 ( http: / / www.21cnjy.com )面或学生用的直尺图案上看到,有些图像从某个角度观察,是一幅栩栩如生的立体风景画或立体影像,这是光栅立体照片。有些地图也具有这
种特征,它是利用双镜头照 ( http: / / www.21cnjy.com )相机从不同的角度对立体模型的地图或景物进行摄影,然后把这两张影像迭印在一起,得到多组条状像对,再覆盖一张由塑料制成的光栅薄膜通过光栅
即可见虚的立体图像。目前由于成像清晰度不够,还受到摄制照片的幅面及工艺所限,只能制作一些较小的表示概貌的地图。
互补色地图是根据地貌形态和地理景观的 ( http: / / www.21cnjy.com )实际情况,应用人眼的视差理论和红绿互补的原理制成的。当人用双眼同时观察某一地貌形态或地理景观时,它们在左右两眼视网膜上成
像的大小、形状和亮度基本相同。由于人的双眼是从两个不同位置和角度观察景物,在左、右两眼视网膜上所成的平面图像的位置存在一个位差,即人眼的视差,它经过大脑视区
的加工后,就会形成一个完整的具有立体深度的图 ( http: / / www.21cnjy.com )像。此时,借助颜色中红、绿是一对互为补色的色彩,将高山、河流、建筑物、风景点等不同的地貌形态和地理景观印刷成红、
绿两色相互错开而又迭置的图形,就可得 ( http: / / www.21cnjy.com )到一张用肉眼看来似乎是杂乱无章,但在红、绿眼镜下却是一幅栩栩如生的立体地图。使用互补色地图时,只要戴上一副特制的红绿互补
色眼镜,即一边为红色,一边为绿色。由于红 ( http: / / www.21cnjy.com )绿镜片的滤色作用,使每一只眼只能看到一种颜色的线条,通过红绿眼睛将具有视差的两张图各自反映到大脑中,就能建立起一个立
体的景象。互补色地图由于能生动逼真、色彩醒 ( http: / / www.21cnjy.com )目地给人展现出立体地形,使人感到活泼、直观,因而在地理教学中,使学生能更直观、更深刻地理解多种地貌形态(如冰川、河
谷、岩溶、黄土沟谷、海岸等),也能为旅游者提供更全面、更直观的旅游区域概况。
有声地图:纸张是地理信息 ( http: / / www.21cnjy.com )的常见载体,尽管通过图型的合理设计以及色彩的科学运用,图面的载负量已经相当可观,但是需要在地图上表示的地理信息量更大,往往受到幅面、
比例尺的限制,只能有选择 ( http: / / www.21cnjy.com )地表示部分信息,且以静态的地理景观及其时空分布特征为主。过分强调提高图面载负量,有时还会适得其反。而增加地图的信息容量,提高应用效果
的有效途径之一是改变纸张作为单一的载体形式。于是,就将具有高密度记录信息的磁带加上附加装置与常规地图相结合,形成了“有声地图”。有声地图是根据人的视听处于比
例协调的情况下,能够帮助提高识记能力的原理 ( http: / / www.21cnjy.com )而设计制作的。根据心理物理学研究表明,在人类的感觉器官中,以视觉传递信息最快,听觉次之,如果采用一定的比例混合使用
视觉和听觉,在大脑皮层上建立起 ( http: / / www.21cnjy.com )来的暂时神经联系会不断得到补充、修正、完善,最后形成完整的物像概念。有声地图由普通地图、指控器、检索垫和录放机附加器所组成。指
控器是一根由电子线路构成的指示棒,可用 ( http: / / www.21cnjy.com )来指点地图上的地物符号,并能从磁带中检索出地物符号的说明;检索垫是由尼龙做成的,表面印有能作为地图定位用的许多方格,夹
层内具有导电树脂混合胶印 ( http: / / www.21cnjy.com )成的检索栅格和引出电极;录放机附加器具有记忆、寻址和控制功能,它受检索垫输出的信号控制。有声地图使用时,只要将地图放在检索垫上,并按
原来的定位要求定位,当指控 ( http: / / www.21cnjy.com )器指向地图某一地物符号时,指控器输出的检索信号由检索垫夹层内的栅格通过引出电极进入录放机附加器,并从磁带上检索出相应的解说内容。这
样,在观察地图上某一地物符号的 ( http: / / www.21cnjy.com )同时,也能听到有关该地物的解说。随着时间的延续,视觉注视某一地物符号,听觉却在不断接受新的内容信息,此时,使人处于思想高度集中
的状态,有利于提高地图的阅读和应用效果。
数字地图:普通的地图都是印刷在纸 ( http: / / www.21cnjy.com )上或其他材料上,可以直接进行阅读、量算。而数字地图则是一种把需要表示在地图上的所有信息经过数字化贮存在计算机内,使用时进行有
目的的处理、分析,然后以图形和其他形式( ( http: / / www.21cnjy.com )剖面、过程线等)或直接提供答案数据的方式表示的特种“地图”。它的数据来源于各种遥感图像以及普通地图、专题地图,运用专
门的程序将这些信息全部转化为各类数据 ( http: / / www.21cnjy.com ),可根据用户要求进行分类、组合、计算、处理,然后形成不同比例尺系列的各种新图型。由于数字地图快速、精确、信息量丰富、图型
新颖多样,用途日益广泛。如以 ( http: / / www.21cnjy.com )数字地图形式表示的交通图可以根据需要及时显示所需地区的图形并将比例尺调整至足以分辨的程度,提供不断变化着的详细的道路信息。又如瑞
士国家图集,也可将其全部信息存贮在一张特定的软盘上,供读者在微机上调用、阅读。
盲文地图,专供盲人使用,以大小相同 ( http: / / www.21cnjy.com )、不同组合的凸形圆点显示地物要素。这在许多国家都有制作,小比例尺的如波兰地图,大比例尺的如美国编制的白宫游览图等。
发光地图也称夜光地图、荧光地图,是 ( http: / / www.21cnjy.com )采用特制的彩色油墨和普通印刷方法,将地图内容印在特制的荧光纸上,在黑暗环境下,借助不可见的紫外线连续照射图面,从而清晰地阅
读内容。荧光地图种类很多,有荧光地形图、荧光航海航空图及其他地图,广泛运用于夜间军事行动或地下工程使用。
非纸质地图:根据承载地图要素的材料,有塑 ( http: / / www.21cnjy.com )料(塑料片、塑料布、珠光塑料膜等)、丝绸、涤棉等多种非纸质地图。这些地图一般都具有耐折、耐磨、轻便、不怕水等特点,其
中涤棉地图是作为教学挂图的良好材料 ( http: / / www.21cnjy.com ),愈来愈受到教师的喜爱及采用;塑料地图中的透明聚酯塑料片地图,往往可以作为地图集的第二底图(如制作行政区的塑料片底图,可以
覆盖在各种专题地图上,供专业分析)或作为某一专题图的组合(如用塑料片制作的人口图,用于覆盖在其他人口图上进行分析)。
地图是一个“大家族”。如果按照地图的功能作 ( http: / / www.21cnjy.com )介绍,那么随着国民经济的发展及科学技术的进步,还有不少新的品种。所有这些特种地图和我们常见的普通地图、专题地图、影
像地图,在各行各业中,特别在科学文化教育事业中有着巨大的应用潜力并起着愈来愈重要的作用。
如何在野外判断方向
在野外活动,诸如地质考察、登山、 ( http: / / www.21cnjy.com )徒步旅行、探险、旅游等,为防止迷路,正确地判定所在位置和方向,必须掌握定位和测向方法。在自然界,某些动物具有辨别方向的本能,
如鸽子。人类的某些成员也具备这种能力,但绝大多数人不具备,或者只有这种潜能,因此野外确定方向主要依靠经验和工具。
野外判定方向和位置的方法有许多,这里介绍几种常见的方法。
一、利用罗盘(指北针)
把罗盘或指北针水平放置使气泡 ( http: / / www.21cnjy.com )居中,磁针静止后,其标有“N”的一端所指的便是北方。除了测出正北方向外,罗盘或指北针还可以测出某一目标的具体方位,方法是将罗盘照
准器对准目标,或将刻度盘上的 ( http: / / www.21cnjy.com )0刻度对准目标,使目标、0刻度和磁中点在同一直线上,罗盘水平静止后,N端所指的刻度便是测量点至目标的方位,如磁针N端指向36°。则目标
在测量位置的北偏东36°。
利用罗盘或指北针辨别方向虽然简单 ( http: