第六章　测量与制图

地图是地理学的特殊语言，最能直接、明确地表现各种地理认识和地理要素。因此，我国人民从很早就开始利用地图。地图是我国古代地理学的重要组成部分，地图的演变经历了一段漫长的时间，此外，近代制图学的传入对我国地图学的发展也产生了很大的影响。

第一节　传统的制图理论

宋代的测量

使用“水平”（水准仪）、“望尺”（照板）、“干尺”（度干）等仪器测量地势高低，测值的精确度往往随着距离的增长而降低。在宋代的测量中，水准仪仍然是常用的仪器。《武经总要》附的水准仪，乍一看像是一种平板仪或经纬仪，但是，根据图中的说明，它是一个有三个浮标的水槽，而每一个浮标都有一个观测点。沈括（1031-1095年）认为，过去用的这种测量方法“不能无小差”。于1072年他曾利用汴渠堤外过去取土后留下的旧沟，把沟分成若干段拦水筑堰，分别量算出各段之间的高差，然后把各段的高差相加，从而得到总高差。他用这种方法测得从汴京上善门至泗州淮口840里130步之间的距离内，地势高差为十九丈四尺八寸六分。沈括的这种方法，就中西文献所见都是一个创举。不过，这种方法只能在特定的条件下使用，因此它的实用价值有一定的局限性。

沈括在地理学上的贡献是多方面的。他除了对多种自然地理现象加以观察、记录、解释外，对地图测绘也有重要的贡献。例如，对于古人的飞鸟图曾有精辟的论述：“地理之书，古人有飞鸟图，不知何人所为。所谓飞鸟者，谓虽有四至，里数皆是循路步之。道路迂直而不常，既列为图，则里步无缘相应，故按图别量径直四至，如空中鸟飞直达，更无山川回屈之差。”主要是说两地之间必须求得像空中鸟直飞那样的水平直线距离，画在地图上才能准确。

在方位的使用方面，沈括也由前人只用八个方位发展到用二十四个方位注记郡县之间的方位关系。如他在《补笔谈》中所说：“分四至八到为二十四至，以十二支、甲乙丙丁庚辛壬癸八干、乾坤艮巽四卦名之。使后世图虽亡，得予此书，按二十四至以布郡县，立可成图，毫发无差矣。”

沈括就他绘制守令图说过如下一段话：“予尝为守令图，虽以二寸折百里为分率，又立准望、互融、傍验、高下、方斜、迂直七法，以取鸟飞之数。”分率即比例尺。准望即方位。互融是两地之间的距离，与裴秀“制图六体”中的“道里”同一意思。从引文的文句看，“傍验”是“七法”中的一法。可是，果真如此的话，有些问题就解释不清。例如，“傍验”的具体内容和它的科学意义是什么？沈括虽曾强调不能用两地之间的人行里数绘制地图，而必须取两地之间的水平直线距离，但是，用“高下、方斜、迂直”三法，即高取下、方取斜、迂取直三法，正是取得鸟飞之数的方法，为何还加“傍验”一法，它在此起何作用？再看文句，在“又立”之后，只有“准望、互融、傍验、高下、方斜、迂直”六法，而不是七法。因此，有人说沈括在“制图六法”的基础上增加一法成为“七法”，是对制图学的一个贡献，实有商榷之处。

如果把“傍验”当动词作“要用”解释（傍是“依靠”的意思，“验”是验证的意思），将“互融”后面的顿号改为逗号，把“傍验”后面的顿号去掉，上述难以解释清楚的问题，便得到了合理的解释：“予尝为守令图，虽以二寸折百里为分率，又立准望、互融，傍验高下、方斜、迂直之法，以取鸟飞之数。”就是说两地之间的距离，要用高下、方斜、迂直的方法，以取得像鸟飞一样的直线数字。这种解释与沈括所说飞鸟图的意思就一致了。

宋元舆图

宋、元两代，是我国地图的发展时期。据侯仁之教授研究，地图作为对全国政区进行有效行政管理的工具，“每发兵屯戍，移徙租赋，以备检阅”。宋王朝一方面要地方定期编绘造送，中央政府为了专门的需要也派人到地方绘制。有些地图，工程量很大，如首先完成的全国地图——“淳化天下图”，史称用绢一百匹。

由于政府提倡与实际需要的促进，见于著录的宋代地图比唐代的地图，不仅数量多而且种类繁杂。以种类而言，各种专门地图分类细致。如：全国河山图、全国的州郡县图，域外图、水利、交通、都会、工程、转运、守令、城市平面等莫不有图。在地图发展的同时还发展了地图模型制作。宋代著名的地图仍保存至今的有：

1.华夷图

华夷图是反映当时中外关系的图。此图是据唐代贾耽的《海内华夷图》缩简刻于石碑之上，现保存于西安碑林，长、宽各3.42尺。刻于“刘豫阜昌七年（1136年）”。右下方有“岐学上石”字样，当是为教学需要而刻。并有“其四方蕃夷之地，唐魏公图所载，凡数百余国，今取其著闻者载之，又参考传记以叙其盛衰本末”。这就说明刻石原据底图。且黄河入海的路径，也从庆历八年（1048年）改道之前的线路。只是改动了“契丹”，即今大辽国，其姓耶律氏。唐代强盛，对外通好进贡的国家较多，而入宋以后，“以不通名贡而无事于中国今略而不载”。邻国之中有“沃沮”、“新罗”、“百济”、“高丽平壤”。左下角注西南，说：“欢州、日南，即越棠、林邑之地……宋自开宝以来，交趾修贡，请内附，皆受封爵。”左上角注“自建隆以来，通于国者于阗、高昌、龟兹、大食、天竺”。国内部分反映了山脉、河流、湖泊、长城等地物，以及各府、州等名称。所反映的自然地理地物和城市的地理位置与实际情况大体相符。只是海岸轮廓与今图比较，变形较大。河、江的源头也不够准确。

《禹迹图》的缩影

2.禹迹图

与华夷图同刻一石。顾名思义是反映国内地物的本国地图。该图是现存最早的画有方格的地图。每方折百里。横有70个方，竖有73个方，共有5110个方。图的范围北到今河套，南到今琼崖。由于采用带有数学基础的全国性比例的“计里画方”制图法，所以水系、海岸的轮廓都更接近现在地图的形状。

据曹婉如先生研究，宋代石刻《禹迹图》流传至今有两个：一刻于公元1136年，藏陕西博物馆，另一刻于公元1142年，现藏镇江博物馆。内容几乎完全相同，原因很可能是据沈括绘制的《守令图》缩绘而成，完成的时间约在公元1080年至1082年间。

3.九域守令图

此图即北宋三年（1121年）的政区图。长130厘米，宽100厘米。比例尺1：1.9百万。图内有1400多个宋代地名，分两级行政区表示，府、州、军以大字号表示；监、县以小字号表示。图内表示了4个京府；10个次府；242个州；27个军；4个监；1118个县。行政治所点位正确，海岸轮廓相当精准，与今图轮廓相似。山，以传统写景法表示，上有森林符号。标注了山名的有近30座；标注了河流的有近13条。图中四川境内的水系绘得详细准确。它是我国世传地名最多、时间最早的全国政区图。

北宋刻《九域守令图》墨线

4.地理图

此图是南宋黄裳（1146-1196年）于淳祐七年（1247年）绘刻的全国写意地形图。现存于苏州文庙。碑高6.7尺，宽约3.2尺。地理图表示了山、川、森林和路、府、州以及海岸线等内容，大体准确。标注名称的山脉有120多座；标注名称的江河有60多条。标注的行政区名共410个左右。

黄裳还制过木质的地图模型。

5.平江图

平江是北宋时期苏州的名称。平江图是南宋绍定二年（1229年）刻绘的苏州城市平面图。图高2.76米，宽1.42米，具有一定的方位、比例关系。它清晰地反映了当时苏州城市的面貌。图内绘有城廓、道路、河流水系、街道、官署、庙宇、园林、作坊以及城外的山脉等。对当时苏州城的构筑物、建筑物的外形轮廓、立面造型、结构等都生动地反映了出来，其城市风貌和一些细部亦清晰地表现出来。如果将此平面图与当时苏州城相比较，其城市地物与图所表现的内容相当吻合，精确无误，比例大体一致。采用平面投影与立体写景结合方法绘制。

《平江图》石刻

平江图的中心是衙城（子城）。此外城区分为六区，四周有城墙和护城河环绕。最突出的是它是一个水上城市，大运河绕城而过，它又处于长江南岸，四面环水，河流湖泊串通。图中表现了城内河道纵横交错，桥梁300多座。此外，寺观庙宇100多个，作坊65个。中轴线明显，左右对称。此图是目前我国所能见到的最早和最好的城市地图。它体现了我国12世纪城市地理的知识水平和城市地图的制作水平。

6.桂州城图

它是我国古代最大的城市平面图，刻在今广西省桂林市城北鹦鹉山南麓石崖上，高3.4米，宽3米。刻图时间是1271年至1273年间。图中反映了主干街道11条，突出的地物是城壕、军营、官署、桥梁、津渡。城内各种军事地物与地方的官、民建筑之间互相沟通，融为一体。城门、城墙、城楼、官署、桥梁、山峰用写景法表示，军营用文字注记。此外，还用文字题记此城的修筑经过、城池大小及工料费用等。它是继《平江图》之后又一重要的城市平面图。

《桂州城图》

7.从朱思本的《舆地图》到罗洪先的《广舆图》

朱思本（1273-1333年）字初本，号贞一，江西临川人。

朱思本所绘《舆地图》

他出生在南宋普通知识分子家庭，受过良好的家庭教育，自幼喜读地理书籍，曾梦游天下。入元后，家道衰落，14岁前后离家至龙虎山上清宫学道。后迁居大都（今北京），成为地位很高的道教徒。他终于实现了幼年游览天下名山大川的夙愿，常常奉诏代表皇帝或朝廷祀名山大川。他利用这一条件到山西、河北、河南、山东、安徽、江苏、浙江、江西、湖南、湖北等地进行野外的地理考察，所到之处都考证地名，绘制地图。他说：“予幼读书，知九州山川，及观司马氏周游天下，慨然慕焉。后登会稽、泛洞庭，纵游荆、襄，流览淮、泗，历韩、魏、齐、鲁之郊，结辙燕、赵……由是，奉天子之命，祠嵩高，南至于桐柏，又南至于祝融，至于海。往往讯遗黎、寻故迹，考郡、邑之因革，核河山之名实，验诸滏阳、安陆石刻禹迹图、建安混一六合郡邑图，乃知前人所作，殊为乖谬，构思为图以正之。阅魏郦道元注《水经》、唐《通典》、《元和郡县志》，宋《元丰九域志》、今秘府《大一统志》，参考古今，量较远近，既得其说，而未敢自是也。中朝大夫，使于四方……则每嘱以质诸藩府，博采群言，随为图，乃合而为一。自至大辛亥（1311年），迄延祐庚申（1320年）而始成功。其间山河绣错，城连径属，旁通正出，布置曲折，靡不精到。”

可见，他是一方面研究前人积累起来的成果，另一方面又亲历考察研究，经过10年努力才绘制出《舆地图》。他治图严谨，对“言之者既不能详，详者又未可信”的材料，以及“涨海之东南，沙漠之西北”他不轻易下笔，宁可“如用厥如”。图成之后曾刻于江西龙虎山上清之三华院。

朱思本的《舆地图》是采用我国传统的计里画方法绘制的。比例尺是“每方折地百里”，其图长、宽各7尺。此图作为元、明两代地图的祖本，支配了中国地图200多年，直到清代康熙末年才散失。成就的特点是“其足迹之广，目验之多，自属突胜前人”。他还有《贞一斋杂著》、《贞一斋诗文稿》传世。

罗洪先（1504-1564年），字达夫，号念庵，江西吉水人。他曾中进士第一，后得罪朝廷被革职。身处逆境更加奋发，史称他“考图观史，白天文、地志、礼乐、典章、河渠、边塞、战阵、攻守，下逮阴阳算数，靡不精研”。他在整理旧图时，发现朱思本的地图最正确、最可靠，于是以《舆地图》为基础，增广了边远地区和国外部分，取名为《广舆图》，方使朱思本的《舆地图》广为流传。他用了十年工夫，分幅转绘，“增其未备”，“广其图至于数十幅”，在1541年前后编成《广舆图》2卷。

《广舆图》是明代的一部综合性的全国地图集。计有“舆地总图”一幅，两直隶十三布政司图十六幅；九边图十一幅；洮河、松蕃、虔镇、麻阳诸边图五幅；黄河图三幅；漕河图三幅；海运图二幅；朝鲜、朔漠、西域图四幅；东南海夷图、西南海夷图、四夷图各一幅；日本、琉球各二幅。这部图集是以明廷版图为核心，按行政区划分幅的当时地理视野所及的世界地图集。又配以经济发展，与国民经济关系切要的一些专门性地图。因此，构成明代一部体例完备的全国综合性地图集。此图集，明、清两代多次翻刻，流传很广，影响极大。

海图

海图是另一个系统的地图。北宋末年成书的《宣和奉使高丽图经》和王应麟《玉海》卷15记载的“绍兴海道图”，可能是现存最早见于记载的海图。元代继续发展海运事业，也绘有海上航行“图本”，可惜这些图早已散失。

明代，由于海上常有倭寇搔扰，海患尤为突出，因此记述海防的图籍大量增加。收在《金声玉振集》里的《海道经》中的“海道指南图”，是我们现在看到的比较早的海道图。其他与航海有关的地图有：《筹海图编》中的“沿海山沙图”、“沿海郡县图”和“登莱辽海图”；《郑开阳杂著》中的“万里海防图”、“海运全图”；徐必达于万历二十三年（1595年）进献的“乾坤一统海防全图”；《武备志》中的“海防图”、“自宝船厂开船从龙江关出水直抵外国诸番图”（即“郑和航海图”）、卢镗的“浙海图”等，都很负盛名。特别是一长卷的“郑和航海图”，不但范围大、地名多，而且还相当详细地注出了针位和航路，有很高的实用价值。“郑和航海图”虽不是最早的，也应该承认它是系统最完备的。它在海图发展史上占有重要地位。

郑和（1371-1434年），云南昆阳人。他受明成祖朱棣的派遣，从1405年起，迄于1433年，先后七次下西洋，最远到达非洲东岸肯雅的慢八撒（在今肯尼亚的蒙巴萨）。

郑和航海图

现在看到的“郑和航海图”是17世纪20年代茅元仪编纂的《武备志》第240卷中的附图。图上记载的地名计500多个。15世纪以前，我国记载亚非两洲的地理图籍，在地名方面以“郑和航海图”最为丰富。图上注出航线的“针位”、计算距离的“更数”和使用的牵星（古代航海天文导航称之为“过洋牵星”）等。如用现代地图与它对比，可以看出“郑和航海图”是比较正确的。在15世纪的世界地图中，像这样一部伟大的作品，还是罕有的。由于“郑和航海图”绘有针路，在我国古代地图分类中故有“针路图”的别称。清代邵广文绘的“七省沿海图”中的“地平上半圆面球纬线一百八十度内方域全图”，在图形图框上环以二十四向分表示方位，这又是另一种形式的“针路图”。

清代绘制的航海地图中，有的质量已有改进提高，有的如专供帆船使用的海图，未必能超过“郑和航海图”。前国立北平故宫博物院文献馆编印的《清内务府造办处舆图房图目初编》里记载的一些海防图和沿海图，以及乾隆刊本陈伦炯《海国闻见录》中的“沿海全图”等即属此列。而福建水师提督施世骠于康熙五十一年至六十年（1712-1721年）进的“东洋南洋海道图”、康熙五十六年（1717年）儒林仲子芳溪叶抄绘的“全国沿海图”、“西南洋各番针路方向图”、“日本国图”等，虽不能说这些海图都优于“郑和航海图”，但它们毕竟具有各自的特点。至于“山东至朝鲜海运图”、“天津卫海道运粮图”，因为没有看到原图，所以内容如何不得而知。

知识链接

西湖的由来

“欲把西湖比西子，淡妆浓抹总相宜”。可与古代四大美女之一的西施相媲美的西湖，究竟是怎样形成的，至今学术界仍众说纷纭。而弄清楚西湖到底是怎么形成的，对西湖的现在和未来的发展都有重要价值。

西湖湖盆的由来，有两种说法：

第一种，西湖处在杭州复向斜轴部北东倾伏端的丁家山组砂页岩分布区，湖盆原是砂页岩被剥蚀后留下的长条状构造盆地，后因黄尖组熔结凝灰岩的填充，盆底显得浅平。

第二种，西湖底部基岩大部分岩性与宝石山——葛岭的一致，原始湖盆实则是以六公园为中心的活火山口发展起来的陷落盆地。

第二节　地图学的发展

马王堆汉墓出土的地图

1973年在湖南长沙马王堆三号墓中出土了三幅绘于绢帛上的地图，即“地形图”、“驻军图”和“城邑图”，都未注图名、比例尺和绘图时间。据此墓随葬木牍记载应为汉文帝十二年（前168年）入葬，至今已有2000多年了。

1.《地形图》

马王堆出土的《地形图》

汉代将《地形图》通称为《舆地图》，是一幅长、宽各96厘米的正方形彩绘地图。绘制地区的范围大约是今天东经111°～112°30′；北纬23°～26°之间。它可能是墓主人驻防地区，当时长沙国南部，包有今湖南（嘉禾县以西）、广东（连县以西，南至洙江口外南海）及广西（全州县、灌县以东）的交汇处。即今湘江上游、潇水和南岭九嶷山一带（金应春、丘富科：中国地图史话，科学出版社，1984年版）。图幅以上为南，下为北，方位系统正好与今天的地图相反。内容包括山脉、峰、河流、水源、居民地（乡、里、县城）、道路。图中用统一的符号，详细、准确地表示地物。主区外的邻区，图幅内容粗略。与今天同区地形图比较，自然地物与现代地形图位置大体相似。据此可以推测此图可能是经过实测或者部分实测而绘制出来的。即它是以实测作为基础绘制的。图中九嶷山脉用水平山形线和陡崖符号相配合。这种设计欧洲大约到13世纪以后才出现在地图上。图中共80多个居民点分别用方框、圆圈两类符号分级；20多条道路用虚、实两种线区分；特别是30多条河流的位置、水系结构特点和河流流向与现在地形图同地区水系大同小异（陈述彭：地图史话，中国青年出版社，1980年版）。整幅地图的名称、注记很有规律。地形图的比例平均数为十八万分之一。

居民点以大小不同，在地形图上可以分为两级。也许是县级和乡村级，其中县级居民点共8个，里村级居民点约74个。县级行政单位的驻地——县城用矩形表示，里村一般用圆圈表示，圆圈的大小不等，可以相差好几倍。县级的矩形符号大小也不等，也相差好几倍，这可能是反映了居民的规模大小不同。大部分县城和居民点之间都有道路相联系，这是符合交通路线与城镇居民点之间的实际关系的。道路大多用粗细不均的实线表示，粗的可能表示道路的重要与人流、货流或道路质量的情况。细的则比较次要，人流、货流可能较少，道路质量可能不如粗的。少数道路用虚线表示，这可能是小路或毛路。绘制的河流中有9条有注记名称，所有的河流上源细而下游粗，符合河流发育的实际情况。

地形及其中的山脉采用闭合的山形线表示，这与现代的等高线法很相似。山形闭合线内侧加上晕渲，使山脉的分布、高度、走向、延伸方向等反映得既精确又有立体感。如在闭合山形线上加鱼鳞小曲线层迭交错表示山峦起伏丛立，又添了9条高低不同的柱状符号，表示九嶷山的9座主要山峰，使整幅地形图更具立体感。这表明当时已具备粗略的投影概念。

马王堆《地形图》出土前，我国所能见到的是西安碑林中所刻的《禹迹图》和《华夷图》，它们是1136年刻的。《地形图》比它们早1300多年，绘制的水平、精确度远较此二图为高，反映当时具有较精确的测算技术和丰富的地理知识。

2.《驻军图》

《驻军图》是一幅高98厘米，宽78厘米，用黑、朱红、田青三色彩绘成的彩色军用地图。反映当时军队守备作战的兵力部署，左为东，上为南，与今天地图方位相反。主图区在今湖南江华瑶族自治县潇水流域，范围约250千米，比例尺1:8万～1:10万，相当于《地形图》的中部偏东南部位。

马王堆出土的《驻军图》

内容据其军事专门用途，突出驻军名称、布防分布位置、城堡、要塞、烽燧点、水池、防区界线等。把与驻军活动有关的内容，用鲜艳夺目的重色表示在主要层次之上。显眼的三角形城堡，表示大本营，红、黑两色套框表示要塞。而将一般的山脉、河流等地理基本要素用淡的田青色标出，放到了图面的底图次要层次之上。层次分明，一目了然，这与现代专门地图的多层次平面表示法相类似。山脉用“山”字形象形符号，山脊用单线表示走向。河流用田青的淡色。这就减轻了非专门内容在图面上的载负量，达到突出专门内容、突出主题的实际效果。居民点在图中至少有49处，用红圆圈表示，其旁注明户数，无人居住也注明，有人的居民点最多108户，最少12户。道路多与主要居民点相连，用醒目的朱红色表示。驻军营地选择有利地形条件。城堡多选择环水靠山之处，并分设岗楼控制地形。它体现了中国传统的复式兵力部署，重视利用地形的守备思想。它是现在世界上所能见到的最早的彩绘军事地图，体现了当时精湛的地理地图知识水平。

3.《城邑图》

《城邑图》是出土的中国最早的城市平面图。长约40厘米，宽约45厘米。图上绘有城垣、城门、城堡楼阁、城区街道、宫殿、房院等。城墙的亭阁是蓝色的；街坊庭院是双线红色的。城内街区用宽窄不同的线条分出主街道与次（支）街道两级。宫殿、城堡等建筑物用象形符号表示。此古城外形呈四方形、居民房院也如现在北方的“四合院”。城邑图的出土为研究我国汉代及以前城邑的规划、布局、结构、设防等许多城市地理问题，提供了第一手的珍贵资料。当时地图绘制都建立在测量基础上，汉代砖刻上的“记里鼓车”形象地反映了当时远距离测量的工具与测量水平。这在世界测量史上也有着一定的意义。

受损的《城邑图》

天水放马滩和马王堆出土的西汉地图，是目前世界上保存下来的最古老的地图，它比古罗马托勒密（99-168年）《地理学指南》一书中的地图早300-400年，为地图学史增添了光辉的一页。

僧一行及其子午线测量

僧一行，俗名张遂（683-727年），魏州昌乐（河南省南乐县）人。自幼刻苦好学、博极群书，及长因追求真理、逃避权势而到嵩山削发为僧，人称僧一行，开元五年（717年）随族叔礼部郎中张恰到京城长安，任唐玄宗的天文顾问。此后他编了“大衍历”，推广刘焯的“关于太阳运行不等速”内插法公式，参加制成浑天铜仪和黄道游仪等，使用新创制的许多天文仪器，重新测定了150多颗恒星的位置，并多次测量二十八宿距天球北极的度数，发现前人测定的不少数据错误。他据自己观测的结果，推断恒星本身在天球上的位置是不断变动的，从而成为世界上第一个研究恒星运动的人。总之，一行在天文、历法和大地测量上都有卓越的贡献。

远在隋代大业初年（约604-607年）刘焯就提出：“请一水工（搞水平测量的工人），并解算术之士，取河（黄河）南北平地之所，可量数百里。南北使正，审时以漏，平地以绳……则天地无所匿其形，辰象无所逃其数。”大业三年（607年）隋炀帝下令各地测影。此时因刘焯逝世而不果。100多年后，为了制订完善的历法，于开元十二年（724年）起，僧一行发起与主持实地测量了子午线长度。选择测量了林邑（位于越南中部，约北纬18°）；安南都护府（位于今越南）；郎州武陵县（今湖南常德）；襄州（今湖北襄阳县）；蔡州上蔡武津馆（位于北纬33°8′）；许州扶沟（河南扶沟县，约北纬34°3′）；汴州浚仪太岳台（位于今河南浚县，北纬34°8′）；滑州白马（今河南滑县，北纬35°3′）；太原府（今山西太原）；蔚州横野军（今河北蔚县）；铁勒（约在北纬51°）；阳城（河南登封告城镇）；洛阳13处。他们选择白马、浚仪、扶沟、武津一带南北500余里的平坦地面上，观测日影长度差（晷差），并实地丈量距离，又测出上述四点的北极星高（纬度），这样就算出北极高度相差1°，即地面上南北距离的差值，结果是折合今122.8千米，比今值多11千米多（今值110.6千米）。这也就是子午线1°弧的长度。

僧一行和南宫说等人的这次大地测量是世界上第一次子午线长度的实际测量。它开创了我国通过实际测量来认识大地面貌的道路。著名科学家李约瑟认为这是科学史上的创举。

公元前3世纪的埃拉托色尼（约前274—前194年）也利用日影去计算子午线的长，但仅是推算性质，没有实际丈量地面两点间的距离。此后国外子午实测最早的是公元814年，由阿尔·马蒙等人进行。他们在幼发拉底河的新查尔平原和苦法平原，测得子午线1°长为111.85千米。其测算精度虽比僧一行等人测算的精度高，但时间比我国晚了90年。

近代制图学的传入与萌发

近代制图学是以地圆说及经纬网坐标为基础的地图发展阶段。在我国，近代地图学的萌发是与西方的地图投影及测绘技术传入有关。

1.利玛窦传入世界地图

利玛窦（1552-1610年），意大利耶稣会教士。他被教会派遣来中国传教。于1577年从罗马出发，经热那亚、葡萄牙、印度，至1582年5月到我国澳门。他先后到过广州、肇庆、韶关、南昌、北京、南京、苏州等地。他利用西方的制图、测量、天文、数学、几何等知识，与中国知识分子交往，作为传教的手段。西方新兴的科学技术如哥白尼的天文学、欧几里得的几何学等的传入，客观上对中国社会经济、科学文化的发展起了促进作用。利玛窦是近代中西文化交流的先驱，于1610年5月卒于北京。在中国的28年间，他绘制了十多种世界地图，其中有：《山海舆地全图》1584年、1600年及1604年刻版；《山海舆地图》1595-1596年刻版；《舆地全图》1601年刻版；《坤舆万国全图》1601年、1602年及1608年刻版；《世界地图》1606年刻版等。他在来中国的路上，沿途测量各地的经纬度，到了中国后又精确测量了扬州、淮安、苏州、济宁、临清、天津、北京等地的纬度以及北京、南京、大同、广州、杭州、西安、太原、济南等地的经纬度。在大量测量的基础上，利用投影方法绘制世界地图。把西方地理大发现所获得的地理知识，反映在图中传到中国来。利玛窦带来的地理新观念是：

（1）地球观念：地球是人类的故乡，它形如球体，有赤道、南北极，因此在其上可以划定各种量度的经纬线，以确定各地的经纬度位置。

（2）地球上可以依气候条件和纬度带划分为：赤道、热带、亚热带、温带、寒带、南北回归线等。

（3）地球上大洲和大洋的认识：世界地图上有欧罗巴（欧洲）、利未亚（非洲）、亚细亚（亚洲）、南北亚墨利加（南、北美洲）、墨瓦腊泥加（澳洲）。在各洲之上还标明国名，河、湖、海、岛的名称也标出了许多。

（4）地图中许多首创的译名也一直沿用到今天，如：欧罗巴、亚细亚、地中海、大西洋的洲、海、洋名称；赤道、南极、北极、北极圈、赤道、经纬线等普通自然地理名称；罗马尼亚、罗马、古巴、加拿大、尼罗河等国家、地区、大河名称等。

（5）地图上还对当时世界各地的文化、风土人情、地理特点做了简要介绍，是世界自然地理与世界人文地理的粗略轮廓。

总之，利玛窦带来当时对世界地理认识的新知识和新观念，对开拓中国人民的地理视野，冲击传统的古典地理观念都引起了巨大的反响。

2.17　世纪世界大地测量史上的壮举

明末清初，西方测绘技术传入后，我国的地图测绘，进入了向近代制图学发展的新时期。

康熙皇帝玄烨（1662-1722年）是一个有自然科学兴趣和素养的明智皇帝。他深知精确的地图对处理政务和行政管理工作的重要作用，于1686年曾在批谕中说：“惟是疆域错纷，幅员辽阔，万里之远，念切堂阶。”于是他希望绘出“务求采搜闳博，体例精详”的图，使“厄塞山川，风土人物，指掌可治，画地成图”。据侯仁之教授研究“为了统一在测量中使用的长度，康熙帝规定以200里合经线1°，每里1800尺，每尺合经线千分之一秒，这种以地球体经线长度来规定尺度的做法，还在法国于18世纪末以赤道长度规定为公尺长度之先”。“康熙四十一年（1702年）测定了经过北京的本初子午线上，由霸河至交河之间的直线距离”，此后又测定了北纬41°～47°间，“每一度的直线距离，从而发现纬度愈高，则经线一度的距离愈长”，这“实际上正是以实地测量证明地球是扁圆形的第一次”。使牛顿的地球椭扁说在中国首次得到证实。这是大地测量史上的一大贡献。

在一系列科学的准备工作之后，在北京附近试测、试验，取得典型经验，从中确实看到新图优越性后，遂下令在全国进行测量和制图。主要技术人员是传教士白晋、雷孝思、杜德美、费稳、麦大成、潘如、奥古斯丁、汤尚贤等；还有汉、满、蒙、藏的何国栋、索柱、白映棠、贡额、那海、李英、照海以及钦天监喇嘛楚儿心藏布兰木占巴，理藩院主事胜住等大批中国籍测绘人员。从1708年开始，至1718年的10年间基本完成。其范围之广，测绘内容之精详，测绘手段之先进，不仅在中国历史上是空前的，而且是在当时世界上没有任何一个国家完成本国大地测量的情况下，率先进行的，并以此为据绘制成了全国地图。

康熙皇帝

测量的地区，西北至新疆哈密一带，西南远至四川、贵州、云南、西藏，以及深入到恒河河源，并在1717年由中国籍测绘员发现了世界最高峰——珠穆朗玛峰，并在清初的《皇舆图》上，首次标明此峰。这比印度测量局的英国测量员埃非尔士于1852年始测量此峰，早了135年。东北深入到黑龙江、辽东一带。东南到了福建、台湾、海南岛。测得经纬点，除西藏另计外，共641个，几乎遍布中国广大疆域之内。测量的方法，采用天文测量和大地三角测量法。当时测定纬度，主要采用太阳正午高弧定纬度法。而北极星定纬度法，由于夜间实测不便和仪器不精，实际采用较少。当时经度测定，主要采用月蚀经度法，即在不同地点观察月蚀的差时，以此推算经度。有时利用月蚀观测困难，“又采用了审慎而周密的三角控制网的测算，测量出一连串三角形，并通过平面三角计算，得各点坐标，用望远镜测定夹角，并先对基线作准确的测量，然后用三角法运算，由近及远，或用已知测绘点反求、复测……使新测地图具有相当的精确度，成为中国地理地图事业的一项基础性工作”。

此后，乾隆二十一年和二十四年（1756年和1759年），又补测了新疆吐鲁番地区及开都河流域以及哈密至巴尔喀什湖以南广大地区。这次测量是以中国籍的测绘人员为技术骨干进行的。

清代中期以前的地图

清初在完成了各地的实测之后，开始着手编制全国地图。康熙五十六年至五十七年（1717-1718年）制作的“皇舆全览图”后来被雕成铜版和木版两种。此图采用经纬线都为斜交直线的梯形投影法，以经过北京的经线为本初子午线，按1:140万～1:150万比例尺绘制。图幅的范围包括东北各省、蒙古、关内各省、台湾以及哈密以东地区，即西至西经40多度，北至北纬55度。全图由28幅分图（空缺不计在内）拼接而成。其中，东北地区5幅，蒙古3幅，关内15幅，黄河上游1幅，长江上游1幅，雅鲁藏布江流域1幅，哈密以东1幅，高丽（今朝鲜）1幅。哈密以西及西藏的图还未来得及绘入。

康熙年间绘有两幅西藏地图：第一幅是康熙皇帝命当时驻藏大臣派人于康熙五十年（1711年）绘制的，可以说这是关于西藏最早的一幅地图；第二幅是楚儿沁藏布兰木占巴和胜住二人根据自己实测和采访的资料于康熙五十六年（1717年）绘制的。此图在康熙五十八年（1719年）被绘入铜版的“皇舆全览图”中，从而填补了西藏的空缺。铜版“皇舆全览图”之西藏、蒙古、东北等地用满文注记。公元1721年又把“皇舆全览图”刻成木版，同时改用汉字注记。

由41块铜版组合而成的“清内府一统舆地秘图”，以通过北京的经线为本初子午线，西到西经40°，东到大海，南到北纬18°，北到北纬61°。纬度每5°为1排，共8排，每排又以经度分为若干幅，总计41幅。以经纬度分幅来绘制地图的方法这还是第一次。

乾隆内府舆图

“皇舆全览图”还有以分省分府分幅绘制的小叶本这一版本。这种“分省分府小叶本，计227叶，即图书集成内地图。所载城堡小名，细若牛毛，与大叶本不异，但不著经纬度数及无边外诸图耳”。这个版本可能略晚于前两个版本。北京图书馆藏的分省分府“皇舆全图”以及民国21年北平民社影印的《内府地图》即属于这一系统。

“皇舆全览图”是我国第一次采用地图投影的方法，在实测的基础上绘制而成的。图中数理关系表示得比较清晰，内容翔实，达到了较高的科学水平。

珠穆朗玛峰是我国也是世界第一高峰。1717年楚儿沁藏布兰木占巴和胜住两人测绘的西藏地图，明确标出珠峰位于我国境内。在1719年绘制的“皇舆全览图”的第6排第6号标注了珠穆朗玛的满文名称，这可以说是关于珠穆朗玛最早的文献记载。其他如“三藏分界图”、“三藏卡伦图”等图中，也可以看到用满文标名的珠穆朗玛。1717年福克司编的《康熙时代耶稣会士地图集》第14幅“雅鲁藏布江图”上，亦注有“朱母郎马阿林”（“阿林”是满文“山”的意思）。这是珠穆朗玛山最早的汉文译名。1721年刻成汉字木版和1733年被唐维尔译为法文的“皇舆全览图”上，第一次以汉字和法文标出珠穆朗玛。上述几幅地图，对珠穆朗玛附近地区地理情况的了解，和现在掌握的知识没有多大原则差异，这些知识成为在那以后200年间关于珠穆朗玛知识的基础。如果说第一次发现珠穆朗玛，并把它绘制在地图上，算是发现者的话，那么，楚儿沁藏布兰木占巴和胜住最有资格荣膺发现者这一光荣称号。

雍正年间对康熙“皇舆全览图”做了修订。第一历史档案馆收藏的印本和手绘本直格10排“皇舆全图”是雍正七年刊绘的。

此图的范围虽然比康熙“皇舆全览图”略大一些，实际上内容几乎相同。直格10排“皇舆全图”用颜色清绘。经线与纬线直交，故又有“皇舆方格全图”之称。图上的经纬线成了扩大了的“画方”，因此高纬地区的误差较大。

“乾隆内府舆图”（又名“乾隆十三排图”）也是清初地图测绘的重要成果之一。“乾隆内府舆图”是在康熙“皇舆全览图”的基础上，吸收了《西域图志》、《钦定皇舆西域图志》等图籍的新成果，于乾隆二十五年（1760年）至二十七年（1762年）绘制的。

西域图志

“乾隆内府舆图”与康熙“皇舆全览图”一样，采用了经纬线直线斜交的梯形投影法绘制而成。图的地理范围西至波罗的海、地中海，北至俄罗斯北海，南至琼海，面积较“皇舆全览图”大一倍以上，可是实际内容所增无几。东北和关内各省的内容与“皇舆全览图”大体相同；新增加的哈密以西部分，凡经实测之处，其内容绘得比较详细，其余大片地区，除有零星的山脉、河流之外，几乎没有实际内容。图中以纬度每隔5°为1排，共有13排，“乾隆十三排图”的名称便是由此而来。北京故宫博物院1932年重印的“乾隆内府舆图”即此。图首追录了乾隆皇帝于乾隆二十一年（1756年）和二十五年（1760年）先后两次题的诗。“乾隆内府舆图”有几种版本流传于世。仅北京图书馆所藏，除以上两种版本外，还有缩绘本，边疆用满文标注本等。

“乾隆内府舆图”对我国的地图绘制影响较大，成为后世编绘地图的重要依据之一，如李兆洛的《皇朝一统舆地全图》、胡林翼和严树森的《皇朝中外一统舆图》、董方立的《清朝地理图》、邹世诒的《大清一统舆图》都是以它为蓝本而绘制的。

“乾隆内府舆图”和康熙“皇舆全览图”一样，以内容比较详细准确而著称，它为我们留下了不少宝贵的历史地理资料。例如：图上准确地绘出了罗布泊的位置是在北纬40°40′。可是后来由于风蚀和轮替沉积，使湖泊摆动到北纬40°以南去了，过去曾一度以为该湖的位置被画错了，现在有资料可以证实“乾隆内府舆图”并没有把湖的位置画错；“乾隆内府舆图”有些海岸线与今不同，山东大清河口的海岸很直，可见现在伸入海中的黄河三角洲大部分是咸丰五年（1855年）河决铜瓦厢，黄河北徒后冲积而成。

乾隆狩猎图

乾隆年间绘制的大比例尺北京地图也相当详细。此图分幅绘制，并接起来便是一幅北京的城市图。现在日本收藏的没有图名的北京全图，便是乾隆年间绘制的，它与“大清皇城宫殿衙署图”的绘法大致相同，但前者的范围却比后者的大一些。

综上所述，康熙乾隆年间采用近代测绘方法制作的“皇舆全览图”和“乾隆内府舆图”，其精确度之高，图幅范围之广，参加这项工作人数之多，都是史无前例的。康、乾年间在地图测绘方面取得的这些成就，为我国近代地图学的建立和发展奠定了基础。

但是，当时没有百尺竿头更进一步，把我国的地图测绘事业继续推向前进。恰恰相反，当时或者由于没有宣传和推广已经取得的重要成果，鼓励测绘人员继续努力；或者因为对测绘工作的重要性认识不足，满足于取得的成就，没有及时培养更多的人才，继续开展和提高测绘业务，把刚刚蓬勃发展起来的测绘事业，推向前进；或者受一些官方或民间测绘人员中顽固的传统势力的干扰，使测绘事业发展受到影响，因此，测绘事业繁荣发展之后，便开始萧条了。还在乾隆时期就已出现重文字考证，忽视科学的地图测绘方法的偏向，由于没有及时得到纠正，反而随着岁月的流逝日趋严重。后来连官方绘制的《西域图志》竟也不绘经纬线，民间个人编绘的《西藏图考》、《西招图略》、《卫藏图识》概莫能外，甚至连比例尺也不重视了。清代中期以后，官方再也没有组织人力进行实地测量，新图的制作多以“皇舆全览图”和“乾隆内府舆图”为蓝本，或则增订修饰，或则简缩摹绘，坊间制作的地图多用“计里画方”法绘制，间有以山水画形式绘制的，如此历经100多年，地图测绘水平几乎没有任何起色。

知识链接

晴雨泉井之谜

在我国四川、广西和湖南等地，有一些非常奇怪的泉和井。因为它们水的颜色能够准确预示当地天气的变化。例如，四川省古蔺县向顶乡境内，有一个泉坐落在石灰岩层中。泉水在出露处低洼中形成一个天蓝色水塘，每当天气由晴转雨前水色变黑，由雨转晴前水色变为淡黄。在天气变化一天之后，水又恢复成天蓝色。通过常年观察发现，如果塘水呈五颜六色，第二年一定会风调雨顺。另外，在重庆市温泉公园中有一个水池，它是由冷矿泉水形成的。如果泉水池中的水清澈透明，说明天气将转晴。如果池中的水变得较为浑浊，而且冒很多气泡的话，表明将有大雨或暴雨。事实证明，这种预示是非常准确的。而在广西灵川县海洋乡苏家村边也有这样一个泉。如果泉水较为清澈，天气较为晴朗，短时间内是不会下雨的，如果泉涌出乳白色的水时，三天之内就会下雨。另外，泉涌的浑水量大小预示雨的大小。在下雨的过程中，如果泉水开始变清，说明天气就将转晴。因此当地的很多人都会根据泉水的变化来了解天气的变化，它甚至比当地的天气预报都准。

广西贵县庆丰乡新墟东侧有个泉水形成的池塘。在池塘底部有数个日流量约三万吨的泉眼。池水较为清澈，而且全年都是满着的。令人感到奇怪的是，每当大雨来临前的十二个小时，池塘中的水就会变成淡红色。根据测定发现，池水中含有锶、氡等二十多种微量元素。至于池水为什么在大雨之前会变成淡红色，仍然是个谜。

洞穴中的石花在我国南北方都有分布。其实最好的还是北京房山银狐洞，也称石花洞。在1991年7月1日，在北京房山区佛子庄乡下英水村采煤掘进岩石巷道时，正好碰到溶洞，也就是现在可以为众人所参观的银狐洞。该洞深入地下100多米，有主洞、支洞、水洞、旱洞、季节河、地下河，洞连洞和洞套洞，它们纵横交错，上下贯通。通过不断研究，中国科学院地质研究所的专家学者一致认为，这是我国北方最好的溶洞。

在银狐洞内，不仅能够看到一般洞穴中看到的卷曲石、壁流石、石珍珠、石葡萄、石瀑布、石枝、石花、石蘑、石幔、石盾、石旗、穴珠、鹅管等，而且还能看到其他洞穴中可能没有的云盆、石钟、大型边槽石坝、仙田晶花、方解石晶体。更令人感到诧异的是，洞穴内石花的数量是非常多的，而且形状千奇百怪。洞顶、洞壁以及支洞深处的仙田里多为菊花状、松柏枝叶态、刺猬样的石花。究竟为什么这个洞中有如此多的石花，根本无人能够解释。当你在小洞口中钻行的时候，需要沿狭窄的洞壁前行十来米才能达到三叉支洞的交会处。在这里，更多的是石菊花，洞底有个一米高的石台，一个长近两米，形似雪豹头银狐身的大型晶体，从洞顶垂到洞底，通体都晶莹透明，并且布满丝绒状的毛刺，其毛刺长短不等。石花的这种形态和颜色，在此之前，洞穴专家是根本没有见到过的，在世界上是首次发现。关于“银狐”的成因，众说纷纭。以北京市地矿局董新菊为首的一部分工程师认为，“银狐”是由于雾喷而后凝聚形成的；以国际洞穴联合会副秘书长张寿越为首的中国科学院地质研究所一部分专家教授们则认为，丝绒般的毛状晶体是含有这种物质的水，从内部通过毛细现象渗透到外部而形成的。总的来看，前者坚持外部成因论，而后者持内部成因论，究竟谁的说法是正确的，还是另有他因，到现在为止，仍然没有一个定论。曾经有一位颇有名气的气功师光临银狐洞，而且还对其进行了发功测试，其测试的结果就是这个地方的“磁场”异常强，远远超出其他地方。如果气功师所说的令人相信，那么也就表明“银狐”以及洞内石花等溶蚀物可能都是强磁场所“造化”。当然，具体情况是怎样的，还需要科学家继续探索。