古代，由于科学技术不发达，对地球的样子曾流传过许各传说和神话，人类只能通过简单的观察和想象来认识地球。例如，中国的古人观察到“天似穹窿”，就提出了“天圆地方”的说法。西方的古人按照自己所居住的陆地为大海所包围，就认为“地如盘状，浮于无垠海洋之上”。大约从公元前8世纪开始，希腊学者们试图通过自然哲学来认识地球。到公元前6世纪后半叶，毕达哥拉斯提出了地为圆球的说法。又过了两个世纪之后，亚里士多德根据月食等自然现象也认识到大地是球形，并接受其老师柏拉图的观点，发表了“地球”的概念，但都没有得到可靠的证明。
直到公元前3世纪，亚历山大学者埃拉托色尼首创子午圈弧度测量法，实际测量纬度差来估测地圆半径，最早证实了“地圆说”。稍后，我国东汉时期的天文学家张衡在《浑仪图注》中对“浑天说”作了完整的阐述，也认识到大地是一个球体。但在其天文著作《灵宪》中又说天圆地平。这些都说明当时人们对地球形状的认识还是很不明晰的。
从公元 6世纪开始，西方在宗教桎梏之下，人们不但不继续沿着认识物质世界的道路迈步前进，反而***了。相反，中国的科学技术这时却在迅速发展。公元8世纪的20年代，唐朝高僧一行派太史监南宫说在河南平原进行了弧度测量，其距离和纬差都是实地测量的，这在世界尚属首次。并由此得出地球子午线1度弧长为132.3公里，比现代精确值大21公里。之后，阿拉伯也于9世纪进行了富有成果的弧度测量。由此确认大地是球形的。但由于那时人类的活动范围很有限，其真实形状都没有得到实践检验。直到400多年前的1522年，航海家麦哲伦率领船队从西班牙出发，一直向西航行，经过大西洋、太平洋和印度洋，最后又回到了西班牙，才得以事实证明，地球确确实实是一个球体。
但是，人类对地球的认识并未就此结束。随着科学技术的发展和大地测量学科的形成与丰富，人们观测和认识地球形状的方法和手段越来越多。三角测量、重力测量、天文测量等等都是重要手段。近代科学家牛顿曾仔细研究了地球的自转，得出地球是赤道凸起，两极扁平的椭球体，形状像个桔子。到20世纪50年代末期，人造地球卫星发射成功，通过卫星观测发现，南北两个半球是不对称的。南极离地心的距离比北极短40米。因此，又有人把地球描绘成梨形。
以上，对地球的认识，仍是根据局部资料和间接手段得来的。如果人们能远远地站在地球之外看地球那该多好！1969年7月20日，美国登月宇宙飞船“阿波罗”11号的宇航员登上月球的时候，就看到了带蓝色的***的地球，有如在地球上观月亮一样。科学家们根据以往资料和宇航员拍下的像片，认为最好把地球看作是一个“不规则的球体”。
至此，人类对地球形状的认识是否完成了呢？还没有。这是因为地球实在太大了！而且无时无刻都在不停地运转着、变化着。
公元前3世纪，历山大学者埃拉托色尼首先应用几何学中圆周上一段弧长S、对应的圆周角△φ同圆半径R的关系，估算了地球半径的长度。
他发现在埃及色尼城夏至正午时，阳光直射井底，而同一时刻在亚历山大城太阳向南偏7.2°。由此得出亚历山大与色尼纬度相差△φ＝7.2°。利用当时经商驼队行走的时间估计两地的距离S约5000斯塔第（1斯塔第相当157.5米），按式
R＝S／△φ
计算得地球半径R约6300公里。在当时条件下算得这个数是相当不简
单的。这和后来用先进仪器设备测量出的数据相差不是很大。埃拉托色尼的功绩在于首创子午圈弧度测量方法并且最早以估测结果证实“地圆说”。
公元前6世纪后半叶，已有学者提出地为圆球的说法。1522年麦哲伦领导船队环球航行成功，激起人们对地球形状的关注。但直到17世纪后期,牛顿、惠更斯等学者根据万有引力理论,提出地扁学说,
认为地球不停地围绕地轴旋转，其形状必然为两极略扁的椭球。
地球南北略扁可用弧度测量方法证实，由于靠近两极的子午椭圆曲率小，其曲率半径大；而靠近赤道的子午椭圆曲率半径大, 曲率半径小。子午椭圆上相同的1°弧长，必然是S北＞S南。1683～1718年，法国卡西尼父子在过巴黎的子午圈上进行弧度测量，由于测量误差大，得出了地球是南北狭长的长球，这与惠更斯根据力学定律所作的推断在好相反。为了解决这一疑问，法国科学院于1735年派遣两个测量队分赴秘鲁和北欧拉普兰进行弧度测量，从而证实了地扁说。并用两个参数表示地球形状大小，即地球长半径α和短半径b。这是人类对地球认识的飞跃，但这次飞跃过程经历了2400年。
重力测量是地扁学说的很好佐证：纬度低的地方重力值小，说明地面离地心较远；纬度高的地方重力值大，说明地面离地心较近。因此，地球是扁球。
制图六体，是晋代制图学家裴秀提出的绘制地图的六条原则。
裴秀（公元224～271年）字秀彦，河东闻喜（今属山西省）人，晋武帝时官司空，后任宰相。他根据“六军所经，地域远近，山川险易，征路迂直”，校验了魏国留下的旧图。由于旧图绘制粗略，加之地名改变，他在门客京相璠的帮助下，编制了我国最早的地图集—《禹贡地域图》、《地形方文图》。他总结了前人制图经验，提出了地图制图的六条原则，即“制图六体”：一为“分率”，用以反映面积、长宽之比例，即今之比例尺；二为“准望”，用以确定地貌、地物彼此间的相互方位关系；三为“道里”，用以确定两地之间道路的距离；四为“高下”，即相对高程；五为“方邪”，即地面坡度的起伏；六为“迂直”，即实地高低起伏与图上距离的换算。裴秀认为，制图六体是相互联系的，在地图制作中极为重要。地图如果只有图形而没有分率，就无法进行实地和图上距离的比较和量测；如果按比例尺绘图，不考虑准望，那么在这一处的地图精度还可以，在其它地方就会有偏差；有了方位而无道里，就不知图上各居民地之间的远近，就如山海阻隔不能相通；有了距离，而不测高下，不知山的坡度大小，则径路之数必与远近之实相违，地图同样精度不高，不能应用。这六条原则的综合运用正确地解决了地图比例尺、方位、距离及其改化问题。所以制图六体成为我国明代以前地图制图学理论的基础，在我国和世界地图制图学史上有重要地位。
“计里画方”，是按比例尺绘制地图的一种方法。绘图时，先在图上布满方格，方格中边长代表实地里数，相当于现代地形图上的方里网格；然后按方格绘制地图内容，以保证一定的准确性。据文字记载，此法始于我国晋代裴秀提出的 “制图六体”原则，他曾以一寸折百里的比例编制了《地形方丈图》。唐代贾耽，以每寸折百里的比例编制了《海内华夷图》。北宋沈括，以二寸折百里编制了《天下州县图》（又称《守令图》）。元代朱思本，用计里画方的方法绘制的全国地图—《舆地图》，精确性超过前人。此法沿用1500余年，直到清初，在我国和世界地图制图学史上具有重要意义。
应用沙盘研究作战情况在我国有着悠久的历史。《史记.秦始皇本记》中记载：“以水银为百川大海，相饥灌翰，上具天文、下具地理。”据说，秦在布署灭六国时，秦始皇亲自堆制沙盘研究各国地理形势，在李斯的辅佐下，派大将王翦进行统一战争。后来，秦始皇在修建陵墓时，墓中堆塑了一个大型的地形模型，以地形模型作为殉葬品，这说明秦始皇从统一战争中认识到地形之重要。模型中不仅砌有高山、丘阜、城邑等，而且用水银模拟江河、大海，用机械装置使水银流动循环。可以说这是最早的沙盘雏形，至今已有2200多年历史。《后汉书·马援传》中记载：汉建武八年（公元32年），光武帝征伐天水、武都一带地方豪强隗嚣时，大将马援“聚米为山谷，指画形势”，使光武帝顿有“虏在吾目中矣”的感觉。这是我国战争史上运用沙盘研究战术的先例。北宋，著名科学家沈括（1031～1095年）发展了沙盘制作方法，把宋朝与契丹辽接壤的沿边地形制成木制地形模型。为方便起见，后来改为石面糊木屑做在木面板上，他所在的定州（今河北定州市），冬天寒冷，容易脱落，又改用熔蜡制作。报送皇上，神宗看后甚为嘉评，并下诏边疆州俱效法制作。因适用于军事，很快得到推广。由于沙盘使用价值高，所以到第一次世界大战后，在军事上得到了广泛应用。第二次世界大战中，德军每次组织重大战役，都预先在沙盘上予以模拟演练。随着电子计算机技术的发展，出现了电脑模拟战场情况的新技术，促使沙盘向自动化、多样化的方向发展。
中国古代的天文测量学自汉代以后已有很大发展，到唐代中期达到了一个新的阶段，其中一行高僧作出了杰出贡献。
一行高僧原名张遂，是唐代著名的天文学家和测量学家。武则天的后人武三思为争夺皇权极力拉拢张遂，张不甘作其帮凶，参与朝政，剃发出家当了僧人。唐玄宗在经历了武则天之后的政局动荡，为励精图治，开创了开元之治。当时沿用了五六十年的天文历法《麟德历》因未顾及岁差以致预报日蚀几次不准，唐玄宗于是召回出家多年的一行，令他负责改历。
一行在接受任务以后，便要求太史监“测候星度”。但是太史监所存的仪器已不适应双历的需要。当时有个率府兵曹参军梁令瓒设计了一个黄道游仪，并已经制成了该仪器的木头模型。在一行的支持和领导下，于开元十一年（公元723年），用铜铸造成此仪器。这台仪器既可以用来测定每天太阳在天空中的位置，也可以用来测定月亮和星宿的位置。同年,一行和梁令瓒等人在继承张衡“水运浑象”理论的基础上又设计制造了“水运浑天仪”。水运浑天仪上刻有二十八宿，注水激轮，每天一周，恰恰与天体周日视运动一致。水运浑天仪一半在水柜里，柜的上框，有如地平，“立二米人于地平之上，前置鼓以候辰刻，每一刻自然击鼓，每辰则自然撞钟”。整个水运浑天仪既能演示日、月、星辰的视运动，又能自动报时。一行等人的成就又超过了张衡。
一行根据修改旧历的需要，于公元724年，又组织领导了我国古代第一次天文大地测量，也是一次史无前例、世界罕见的全国天文大地测量工作。在一行的统一指挥下，由太史监南宫说率领，向全国各地进发。一行坐镇国都长安，指挥这一伟大工程。
这次测量工作的范围是非常广阔的，以河南平原为中心，北达现今蒙古的乌兰巴托，南达今湖南省的常德，他们在这些地方，分别测量了冬至、夏至的日影长及北极高度，同时还把测量成果绘制成图。他们实测中得出的子午线的长度，是世界上第一次测量子午线长度，在世界科学史上有重大意义。这次测量除了为修改历法提供可靠数据之外，更重要的就是为了求出同一时刻日影差一寸和北极高差一度在地球上的相差距离，以实测的资料否定了古人传统的“日影一寸，地差千里”的错误结论，提供了地球子午线一度弧长相当精确的数值，为人类正确认识地球做出了巨大贡献，开创了人们通过实测认识地球形状和大小的道路，这是世界测绘史上一项辉煌的成果。
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