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測量學(xué)——漫話中國古代測繪
（作者未知） 2009/6/18
測繪是門古老的科學(xué)，在中國源遠(yuǎn)流長，自有文字記載就有了關(guān)于測繪的記述�！妒酚�•夏本記》上說，公元前兩千二百多年，夏禹治水“左準(zhǔn)繩，右規(guī)矩，載四時(shí)，以開九州，通九道”�！渡胶＝�(jīng)》也說，夏禹派大章和豎亥兩位徒弟步量世界大小（大范圍測繪）。這說明四千多年前，我們的祖先為發(fā)展農(nóng)業(yè)，在與洪水的斗爭中，就已經(jīng)開展過規(guī)模較大的測繪工作。上面提及的“準(zhǔn)”是測高低的，“繩”是量距的，“規(guī)”畫圓，“矩”則是畫方形和三角形的；還有個(gè)“步”，是計(jì)量單位，折三百步為一里。禹治水成功，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)發(fā)展，使夏朝進(jìn)入盛世，各部族和九州首領(lǐng)向大禹進(jìn)貢圖畫、金屬等物品，禹命工匠鑄成九鼎，并刻上圖，圖上有九州的山川、草木、道路以及禽獸的分布情況，這就是古代的原始地圖，供人們外出交往溝通、狩獵時(shí)參考。
《晉書》中有段記載，在夏、商、周三代，已設(shè)置了“地官司徒”官職，專司管理全國地圖�？梢姡h(yuǎn)在三千五百多年前，我國就已經(jīng)測繪了相當(dāng)數(shù)量的地圖，以至需專人管理。
春秋戰(zhàn)國時(shí)，地圖已普遍用在軍事上。《管子•地圖篇》說，凡主兵打仗，必須先看圖，知地形，才不致失利�！秾O子兵法•地形篇》也說，沒有地圖、不知地形，必?cái)�。�?dāng)時(shí)地圖都刻在木板上，包括山脈、河川、城鎮(zhèn)、道路等相關(guān)位置，具有一定的比例，且廣泛應(yīng)用了指南針。
秦漢時(shí)期，統(tǒng)治者已把地圖視為權(quán)力之象征，極為重視，以至有轟轟烈烈“圖窮匕首見”的傳奇故事。那時(shí)，地圖的品種逐漸增多，有土地圖、戶籍圖、礦產(chǎn)圖、天下圖、九州圖等。秦始皇統(tǒng)一中國后，立即收集各類地圖，“掌天下之圖以掌天下之地”。思路、觀念極其明確；而且，中央由“大司徒”專門管理，地方派“土訓(xùn)”管理（皆為管地圖的官司職稱呼）。到了劉邦打進(jìn)咸陽，蕭何立即把秦朝的地圖全部安置于堅(jiān)固的資料庫里，之后它曾給漢朝帶來很多潛在的好處。地圖資料的積累也促進(jìn)了天文測量的進(jìn)步，在西漢時(shí)期，人們已能運(yùn)用勾、股、弦和相似三角形來推算距離，測量面積的方法也增多了，它促進(jìn)了測繪技術(shù)的發(fā)展。最能體現(xiàn)當(dāng)時(shí)高超水準(zhǔn)的，是長沙馬王堆一號漢墓出土的地形圖。該圖是在兩千一百多年前隨葬入土的，而繪制的年代肯定更早。圖的比例尺約1：18萬，相當(dāng)于古代一寸折十里的比例。地圖內(nèi)容詳盡，山川走向、居民地的位置與現(xiàn)代地圖比較相當(dāng)吻合，符號設(shè)計(jì)也有一定的原則，是當(dāng)今世界上保存得最早的古代地圖，比古埃及著名制圖學(xué)家繪制的地圖至少要早三百年，圖的內(nèi)容和適用性更是遠(yuǎn)勝埃及的古地圖 東漢初期，社會(huì)穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)發(fā)展，大規(guī)模的治黃工程和社會(huì)生產(chǎn)得到較快的推進(jìn)，也促進(jìn)了測繪技術(shù)的進(jìn)步。著名科學(xué)家張衡經(jīng)過長期觀測，發(fā)現(xiàn)地球是圓的，并沿南北極軸旋轉(zhuǎn)，黃道是太陽運(yùn)行軌道，與赤道交角為24度。這些重要的科學(xué)概念，為天文大地測量和大范圍的地圖測繪提供了理論基礎(chǔ)。之后，中國又發(fā)明了計(jì)里鼓車，這是用齒輪等機(jī)械原理制作的測量距離和確定方位的工具，每走一里，車上木偶擊鼓一下，走十里打鐲一次，車上的指南針則記錄著車子行走的方向。
三國之后，晉王朝建立，天下又出現(xiàn)統(tǒng)一的局面。這時(shí)出了個(gè)著名的制圖學(xué)家裴秀。他在總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上創(chuàng)造了《制圖六體》，即分率（比例尺）、準(zhǔn)望（測量方法）、道里（測量距離）、高下（測量高低）、方邪（測量角度）、迂直（測量曲線與直線）。這六條測制地圖的原則，除經(jīng)緯線和投影之外，幾乎把現(xiàn)代地圖的測制原則全都扼要地提到了，這在中國制圖發(fā)展史上具有劃時(shí)代的意義，對后代測制地圖有著深遠(yuǎn)影響。在裴秀的指導(dǎo)下，組織大批測量和制圖人員，編制了著名的《禹貢地域圖》計(jì)十八篇，縮編了《天下大圖》和《方丈圖》。這些地圖內(nèi)容詳盡，判讀方便，流傳了數(shù)百年。
唐朝初期，中國疆域遼闊，為了便于統(tǒng)治，皇帝曾規(guī)定全國各州、府每年要修測地圖一次�？梢姰�(dāng)時(shí)已建立起對地圖的實(shí)時(shí)概念。德宗皇帝曾令制圖學(xué)家賈耽繪制全國大地圖。賈耽組織人員，依據(jù)《制圖六體》，歷十六年完成《海內(nèi)華夷圖》。圖的范圍東西三萬里，南北三萬五千里，是中國當(dāng)時(shí)疆域的范圍，相當(dāng)于當(dāng)代一幅亞洲地圖�？上г搱D失傳，但宋朝人曾參照原圖縮制《華夷圖》和《禹跡圖》，刻在石版上，現(xiàn)保存在西安碑林。唐代著名天文學(xué)家張燧，在世界上首次用科學(xué)方法測量子午線的長度。他根據(jù)不同地點(diǎn)的日影變化，求得北極星高度差一度，則地上南北距離差351里80步，且是不均勻的。這一發(fā)現(xiàn)比其他國家要早一千多年。
宋朝王安石變法時(shí)，曾開展大規(guī)模的農(nóng)田水利建設(shè)，在推行新法的六七年間，全國興修水利十萬余處，灌田三千多萬畝，其間有大量的勘察與測繪工作。大科學(xué)家沈括曾主持治理一條840多里長的水渠，他采用“分層筑堰法”，測出長渠兩端的高差為十九丈四尺八分六寸。沈括還奉旨用12年的時(shí)間修編了《天下州縣圖》，把圖上的方位由8個(gè)增加到24（未完，下一頁）
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