自秦至元中国地图测绘的辉煌及其遗憾

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【摘要】此文是作者继前几年发表《清代测绘科技的辉煌及其历史遗憾》一文的续文。此文回顾了自秦代至元代我国地图测绘的主要成就，特别是我国领先于世界的地图成果，这包括秦代大型地形模型图，东晋裴秀的“制图六体”，宋代的石刻《禹迹图》和地形模型图，元代朱思本的画方地图《舆地图》和札马鲁丁的世界第一个地球仪等。可以说自秦至元我国的地图测绘技术始终处于世界前列。

【关键词】地图测绘；科技史；制图六体；禹迹图；舆地图；地球仪

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秦代大型地形模型

秦代地图多绘于帛上，因为这时纸未发明，所以用细薄柔软的帛乃是再好不过的地图质基了。但朝前追溯，《九鼎图》则不是用一种水彩将图绘于帛上，而是在铸鼎的模型上制作凸凹不平的地形和异物，然后用铜浇铸。当鼎冷却后，在鼎表面上出现高低不平的山脉、河流、奇物异兽。由于这种图的地形和地物非平面绘制，是高低不平的浮图，因此我们可以把这种图称为中国地形模型图的雏形或发端。商周和战国时期未见记载地形模型图的制作。秦王朝建立史书上也没有记载秦始皇生前实用的地形模型图，但记载着秦始皇在他富华的地墓中装饰的一幅大型地形模型图这幅模型图“以水银为百川江河大海，机相灌输，上具天文，下具地理”。即模型中堆塑着数以百计的大川、江河和海，河流全用水银加以模拟，并且机械装置使水银流动循环。像这种大型的地形模型，出现于公元前110年（如果确实有的话），这在我国地图学史上，特别是地形模型制作方面，无疑是一个里程碑。

关于秦始皇墓中这幅山川河流模型图，是纯粹用于装饰或还有别的用意，《史记》并未说明。但从秦始皇陵东侧挖出数千具身高一米八左右的兵马俑，证明秦始皇葬那么多的武士俑和马俑绝不是单纯为了墓中装饰，而是为纪念他东征六国时（因为武士俑的阵容是持武器面向东方）威武雄壮的军队阵容。以此推测，墓中模拟的山川河流模型估计是秦始皇生前在军事上常用的地形模型图的复制品。

关于汉代大型地形模型图的详情未见记载，但马援曾在汉光武帝面前“聚米为山谷，指画形势”，这一点可以表明当时已有了简易的地形模型图。到了唐宋时期，军事上一直保持着这种制作简易模型图的实践。例如，蒋防在公元九世纪曾写过一篇《聚米为山赋》的书。宋代康定二年（公元1041年）二月十日，赵珣上奏《聚米图经》五卷。《聚米图经》是赵珣跟随其父访西边五路山川要塞、邑居、道里以后，著成上奏的。

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东晋裴秀的“制图六体”

中国地学中的舆图一项，一千多年来一直处于世界文明的领先地位，至明朝而达到颠峰。

明朝的舆图是中国历朝舆图制作技术不断研习砌磋、探索进步的成果。明图源自元代，元代上承两宋，宋又应上溯至汉唐。东晋的裴秀是这个领域中永远被后辈纪念的最重要的制图学理论的奠基者，惜48岁就死于道家炼丹术所制的寒食散。他所创立的制图六体论是如此的完备，被每一时期的后学都奉为规矩。经过后代人的努力，制作测绘技术日趋完善，愈演愈精，每一时期的水平都比前朝有明显提高。珍惜历史，尊师重道，代有传人，从未间断是这一领域学术传袭的写照。最重要的一点是宗教在这一纯实用科学技术领域中，对中国地图的制作从未产生过消极的影响。这与西方的历史经历大相径庭，西方地学制图术因宗教因素而扭曲以至中断了一千三、四百年，两者形成了鲜明的对照。

中国的制图学从东晋之裴秀创立完整的制图原则始裴秀在其著作中写道“制图之体有六焉。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，六曰迂直，此三者，各因地而制宜，所以校夷险之异也”。其中“分率”是做为基准的比例尺度和地势起伏、倾斜缓急、山川分布走向有关的问题，这是最根本的问题，因此列为六条之首，裴秀接着分析了第一条与其他五个方面的各自作用和相互关系，指出：绘制地图如果没有明确的比例尺表示就无法正确表现地物中间的实际远近；如果只有比例尺表示而没有方位的确定，那么某地的方位虽然从某一方向看是对的，从其他方向看就不对了；如果只有方位的确定而没有道路的实际路线的距离的表示，那么在有山水相隔的地方就不知道怎样通行了；如果只有路线和距离的表示而没有地物的高度、山体的倾斜度以及道路的迂回、转折的表示，并且用这些来校正，那么道路的远近一定与实际距离不符，方向也会搞错。因此这六个方面必须综合运用相互参考，才能确定一个地方的位置、距离和地势情况这样，高山的险峻、河海的浅深、道路的迂回曲折、两地的实际远近都可以从地图上看出来。

裴秀的制图六体对后世制图工作的影响是十分深远的甚至对后来的绘画和工程制图也有一定影响。如东晋的宗炳（公元375至443年）画山水，自称以“竖划三寸，当千仞之高；横墨粉尺，体万里之迥”，可以看作是分率的推广。隋朝著名的建筑工程师宇文恺在建明堂（大殿）前先画设计图样，亲称“裴秀舆地，以二寸为千里，臣之此图，用一分为一尺”，可见他绘的工程图也吸取了裴秀的经验而运用了分率。“以一分为十里，一寸为百里”的比例尺，这里裴秀所运用的又是一种缩放技术了。

在继承前人方面我们可以举出许多例子。例如唐代著名地理学兼地图学家贾耽（公元730至805年）所绘的《陇右山南图》和《海内华夷图》，方法上就是师承裴秀的。贾耽在把《陇右山南图》进呈给皇竽帝的时候明确承认：“······晋司空裴秀，创为六体；······”

我们还可以在分率制图法这个较抽象的领域内找到一个非常相似的例子。在托勒密死后才仅仅过了一、二十年，他的子午线和平行线，除了在拜占廷的少数地方仍有应用外，在大部分地区已经快要被人忘光，这似乎标志着希腊地理科学逢勃发展的伟大时代的渐已远去；然而就在这个时候，居住在旧大陆另一端的裴秀却正在那里埋头撰写他关于制图技术的著作，从而为中国的长方格座标制奠定了牢固的基础，他的方法直到现代才被新的方法所超越。这有时被看作制图技术的一种跨越空间的继承。需要提及的是，裴秀和托罗密所采用的基本原则虽然相同，但实际用的坐标制却截然不同，因为中国的坐标没有考虑到地球的曲面，这是中国制图技术的一种缺憾。

地图学除了和地理学有直接关系以外，和其他自然科学如数学、天文学以及测量学等也有密切的关系。魏晋以前，我国在数学方面已经相当进步，在《周髀算经》和《九章算术》等著名的数学著作中，已经谈到不少有关测量计算的问题。魏晋时期，差不多和裴秀同时的数学家刘徽又发明了重差术（就是利用两次或多次测望所得数据来推算远近目标物的高、深、广、远的方法），使测量学进了一步。而制图六体中的分率实际上和重差术的比例计算是相同的。

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宋代地形模型图的制作

宋代地形模型图的制作比较多，而且形式多样。沈括视察北方边镇时用木屑和面糊混在一起，制作了一幅北方边镇模型图。后来因天气变冷，木屑和面糊不可为，改为熔蜡代替。回京城后，又将蜡制模型图转刻到木头上。沈括的这幅地形模型图先后用了木屑、熔蜡、木头三种材料，最后以木雕模型图定稿进呈皇帝。皇帝令各边镇效仿制作。

沈括的这幅木刻地形模型图不仅影响了各边镇地开模型图的制作，而且影响了宋代的一些学者。例如，绘制《地理图》的“黄裳作《舆地图》，以木为之”。南宋著名的学者朱熹（公元1130～1200年），曾访求黄裳，参观了黄裳的木图，并打算按谢庄的办法，“以两三路为一图，而傍设牝使其犬牙相入，明刻表识以相离合”，来制作木图，后来不知什么原因没有做成。但朱熹自己曾用胶泥做了一幅地理形势图，这是无疑的。

中国地形模型图的制作比欧洲地形模型图的制作要早的多。至于欧洲，哪幅地形模型图最早，很难确定。“约翰•伊夫林曾在公元1665年的《皇家学术哲学汇刊》中发表过一篇文章，文章的题目是《论蜡制品中一种能比油画所用方法更生动表现自然面貌的方法和一种新式浅雕地图》。从篇论文可以看出，上面所说概念对约翰伊夫林来说并不那么清楚的。布朗认为，1667年问世的瑞士苏黎世州的立体地图应该算是已知最早立体地图。但费尔德豪斯和其他一些作者则把这个优先权给了保罗·多克斯，因为他曾在公远1510年用这种方法来表现库夫施太因附近的地区。可是，萨顿认为这种做法可以上溯到更早的年代，他指出，伊本巴吐塔（1304～1377年）曾描述过他在直布罗陀见到一幅浮雕地图”。就是以伊本巴吐塔的浮雕地图为欧洲地形模型图之始，而中国秦始皇墓中的地形模型图从时间说要比欧洲早一千多年。有人可能认为，秦始皇墓中的江河山川地理图只是文字记载且文字中也无立体、模型等说明，故很难说是一幅地形模型图。这种认为缺乏深入研究，因为只要河流是用流动的水银表示，那么图上必然要刻画出供水银流动的凹槽，有凹槽的图还能是平面图？当然是立体地形图。退一步，就以北宋沈括的地形模型图来说，也比欧洲最早的地形模型图早二百多年。所以，在地形模型图制作上，中国领世界之先。

一提到宋代石刻《禹迹图》，人们自然而然地就会想到西安碑林所藏的石刻《禹迹图》，其实这只是宋代出现的三个石刻《禹迹图》的一种。西安碑林石刻《禹迹图》与镇江石刻《禹迹图》大小一致，长、宽各三尺余，成正方形；而稷山县石刻《禹迹图》则是长二点五尺，高三尺，成长方形。在刻石的时间上，最早是西安碑林的《禹迹图》，公元1137年上石；宋代的《禹迹图》不仅把我国传统的制图方法——计里画方，以实物的形式展现于世界，而且把宋代高度发展的地图绘制水平展现给当今的人们。难怪英国的中国科技史专家李约瑟博士说：“无论是谁把这幅地图(指《禹迹图》——作者)拿来和同时代的欧洲宗教寰宇图相比较一下，都会由于中国地理学当时大大超过西方制图学而感到惊讶”。又说“《禹迹图》在当时是世界上最杰出的地图”。德拉帕拉斯-鲁伊斯说：“在埃斯科里亚地图（手抄本）于公元1550年问世以前，在欧洲根本没有任何一种地图可以和这幅图（指《禹迹图》——作者）相比”。

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元代朱思本的画方地图

和札马鲁丁的地球仪

元代历时不长，但地图制作技术的进步却是划时代的。杰出的元代地理学家朱思本费时十年绘制成的《舆地图》将我国传统的绘图技术推向一个新的阶段，明代和清初制作的全国地图多以朱氏舆图为范本，明清一些地方舆图的绘制者也常称其画方技术源自朱思本。由于各种原因，朱思本的《舆地图》未得刊刻印出，而是勒石于上清之三华院，通过拓本形式流传。

元代的刻版地图虽未出现《舆地图》式的画方地图，但在制图方法、地图类型、地图的应用和流传等方面比之宋代地图有了新的进步。至元12年（公元1375年），朱思本在绘制地图时，以海平面作为标准，比较大都（今北京）和汴梁（今河南省开封市）地形的高低。这是地理学和测量学中重要概念“海拔”的初步运用。除此之外，元代地理学家绘制的《声教广被图》和《混一疆理图》，在1399年被朝鲜人金士衡带回国，这以后，中国传统地图在朝鲜和日本也有了影响。元代版刻地图传世不多，除《事林广记》、《至正金陵新志》中尚有元刊本传世，其余皆为明清人再版，有的还带有后人改易的痕迹。

在绘制地图的过程中，元人已注意到运用勘测成果为地图制作服务。地图符号的运用更为广泛。宋代地图标示地名，多是不加区别地将地名圈以单线边框，而元图字框则按其规模或级别绘成各式图案或几何图形，使地域特征通过图框就能显示出其间的区别，又能收到统一规范的效果。朱思本能够创始图例，正是由于有当代人广泛运用几何符号标示地名、地物的客观基础。

有案可查的中外制图技术的交流始于元代，蒙古征服了欧亚大陆，为东西方文化的交流创造了条件。14世纪中叶，阿拉伯人莫期陶非•葛兹维尼绘制了只有地名的网格地图，同一样式的地图还出现在元代宫修政书《经世大典》中。这种以定量制图为主要特征的蒙古式地图与很早就盛行于中国的计里画方地图以及稍晚在西方出现的绘出经纬线的近代地图有着明显的共同点。为此李约瑟博士认为这是中西方在制图领域数代传承和相互交流的一种证明。

整幅全国地图中面世较早且最为详尽的当属吴门李泽民的《声教广被图》和天台僧清浚的《混一疆理图》。这两幅图曾于建文元年（1399年）由朝鲜使臣金士衡传至朝鲜。建文四年（1402年）又由李荟将两图加以综合并补充朝鲜、日本部分，绘成当时的世界全图《混一疆理历代国都之图》，此图后来传至日本，影响相当深远。但是该图的底本《声教广被图》和《混一疆理图》却早已失传了。

我们已经认识了根据朱思本《舆地图》增广而成的《广舆图》与唐贾耽《海内华夷图》和宋《禹迹图》在计里画方上的师承关系，但从宋代图碑和版刻地图上的象形图案过渡到列有众多几何符号的明中晚期地图，就图例的演进而论，似乎还缺少一个中间环节，而《永乐大典》体现的明初制图学的进步，正是连结《华夷图》、《禹迹图》到《广舆图》、《皇明职方地图》的重要纽带。它是我国现在较早的木板印刷的整幅全国大地图。

从表9可以看出，三峡库区1975-2005年内土地利用程度的指数在逐渐上升。在2000-2005年内，土地利用程度略高于全国平均水平231.92,表明三峡库区土地利用程度居全国中等以上水平，说明土地利用受人类活动的影响较大。在1975-1987年内土地利用程度的变化幅度是比较小的，其年增加量为0.004。土地利用程度变化幅度较大的是在1995-2005年内，其年增加量为0.03,是1975-1987年年增加量的7.5倍，可见近10年三峡库区土地利用的强度在明显加大。

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小结

三峡库区在1975-2005年期间，耕地、林地、草地面积在减少，而建设用地和水域的面积在增加。在小区域内单一的土地利用结构向着多元化土地利用结构方向发展，林地、耕地为主要景观优势的土地利用类型开始减弱，某种土地利用类型的优势不再明显，而三峡库区土地利用景观的破碎度在2000-2005年开始增加。从单一土地利用动态度的变化趋势指数来看，建设用地转换处于极端非均衡的态势，基本上都在增长。耕地与林地的转换处于极端非均衡的态势，使得二者面积减少。河流的转换处在均衡与非均衡之间变化，总的来看在增加。在1987-1995年和1995-2000年内其他水面有转入与转出，转入量占主导。从综合动态度整体变化趋势指数来看，三峡库区土地利用变化处在极端不平衡状态，但综合动态整体变化趋势指数在逐渐减小，表明三峡库区土地利用变化有从极端不平衡状态向不平衡状态转化的趋势。三峡库区1975-2005年内土地利用程度的指数在逐渐上升，近10年三峡库区土地利用的强度在明显加大。

作者：牛汝辰

来源：《测绘科学》2007年第6期

选稿：耿 曈

编辑：杨 琪

校对：贺雨婷‍

审订：宋柄燃

责编：黎淑琪

（由于版面内容有限，文章注释内容请参照原文）

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