【科普】中国历史上的地图学先驱们

前言

我国古代地图的发展大体上经历了原始地图、古典地图和实测地图三个阶段，制图工艺逐渐提高，制图理论日趋完善，先后出现了很多著名的地图学家，极大的推动了古代地图的发展，在世界地图学史上做出了重大贡献。

01

古代地图

先驱

 石申

生于公元前 4 世纪，又名石申夫，战国时代魏国天文学、占星学家。所著有《天文》八卷、《浑天图》等。 后人把他的《天文》与楚人甘德的《天文星占》合二为一称为《甘石星经》。石申和甘德曾系统地观察了金、木、水、火、土五大行星的运行，发现了五大行星出没的规律 ; 他们还记录了八百颗恒星的名字，测定了一百二十一颗恒星的方位。后世许多天文学家在测量日、月、行星的位置和运动时，都要用到《甘石星经》中的数据，因此，它在中国和世界天文学史上都占有重要地位。

 张衡

公元 78-139 年，字平子，河南南阳西鄂人（今河南省南阳市石桥镇），东汉时期著名的天文学家、文学家、思想家及木制机械大师。主要著作有《灵宪》《灵宪图》《算网论》《二京赋》等。他发明创造的“地动仪” ( 公元 132 年 ) ，是世界上第一架测定地震及方位的仪器 ;“浑天仪” ( 公元 117 年 ) ，是世界上第一台用水力推动的大型星象观察仪器。在地理地图领域，他发明了构思巧妙的指南车、记里鼓车。

裴秀

字秀彦，河东闻喜（今山西闻喜） 人，生于公元 223 年，卒于公元 271 年，终年 48 岁。自幼好学，才华显著。年轻时在魏、晋两朝做官，职至“司空” ( 相当于宰相 ) ，专门负责管理国家地图、户籍等。34 岁便开始创立我国最早的地图编制理论“制图六体”，即绘制地图有六条法则：分率、准望、道里、高下、方斜、迂直。这六条法则运用时互为参考，综合运用，把地图的比例尺、方位和距离三个基本要素与自然界表象，通过法则得以在地图上体现。裴秀依据“制图六体”理论绘制了著名的“禹贡地域图”共十八幅，图上不仅绘出各诸侯、府县的政区，居民地的位置，而且把古代的九州、历史上各王朝曾经举行会议的会址，签订条约的地点、古地名皆表示出来 ; 另一项重要作品就是将旧《天下大图》缩编为《方丈图》。这两项地图作品在中国地图发展史上有着重要的历史地位，可惜这两种图都没能留存下来。

一行

公元 683 年 -727 年，本名张遂，魏州昌乐（今河南南乐县）人。唐朝高僧，著名的天文学家。主要成就是主持编制《大衍历》，制造天文仪器、观测天象和主持天文大地测量等方面均有重要的贡献。唐开元年间，他率领测量队对祖国疆域进行的空前天文大地测量，正确计算出了中国各地昼夜不同的准确时间，测出从滑县到上蔡 ( 位于河南 ) 的北极高度相差一度半，两地实际距离为 527 里 270 步 ( 唐代长度，一尺等于现在的 24.56 厘米， 5 尺为 1 步， 300 步为 1 里 ) 。从而得出每 351 里 80 步 ( 折合现代 129.22 公里 ) ，北极高差一度的结论。相当准确地提供了地球子午线一度的弧长 ( 一度为 132.03 公里，现以 111.1 公里为准 ) ，纠正了我国古天文算学著作 ——《周髀算经》关于子午线“王畿千里，影差一寸”的错误计算公式，对人们正确认识地球作出了重大贡献。他设计制造了黄道游仪、浑仪、复矩等天文测量仪器。

贾耽

公元 730-805 年，字敦诗，沧州南皮 （今河北省南皮县）人，唐代地理学家、地图制图学家。以裴秀制图六体说撰成《海内华夷图》《古今邵国县道四夷述》《陇右山南图》《贞元十道录》《皇华四达记》及《吐番黄河录》等。唐代的地图绘制由贾耽集大成。他在 55 岁时组织画工绘制《海内华夷图》，全图幅面约十平方丈，耗时 17 年，完成了这个巨幅唐代中国全图 —— 继裴秀之后又一伟大的地图作品，在中国和世界制图学史上具有重要意义。其具两大特点：一是注重外国部分的编绘，二是注重历史地理的考证，古今地名分色绘制。可惜此图已失传，但它的缩印本在南宋刻石为《华夷图》。

沈括

公元 1031-1095 年，字存中，号梦溪丈人，钱塘（今浙江杭州市 ）人。北宋时期著名科学家、政治家。对天文、地理、数学、医学、农业等均有研究，又兴修水利，改制浑天仪、浮漏和景表，发现磁偏角。主要著作《梦溪笔谈》《良方》《长兴集》，曾编修成《天下州县图》。

郭守敬

公元 1231-1316 年，字若思，顺德邢台 （今河北邢台 ）人。元朝著名的天文学家、数学家、水利学家和仪器制造家。曾主持开凿通惠河及修治河渠多处，和王恂等编制准确的天文《授时历》，创立“招差法”和“弧矢割图术”几何定理。创制近 20 件天文仪器仪表，进行过全国大规模以海平面作为高程基准的“四海测量”。主要著作有《推步》《仪象法式》等。

朱思本

公元 1273-1333 年，字本初，号贞一，江西临川人，元代地理学家、地图制图学家、道士。他周游河北、山西、山东、河南、江苏、安徽、浙江、江西、湖北、湖南十省。继承裴秀、贾耽“计里画方”法，注重实地资料的考证，并与地图对照，慎重取舍绘成《舆地图》。其求实求精的制图方法影响了以后二百多年的地图发展。

 郑和

公元 1371-1435 年，本姓马，小字三保，回族，昆阳 （今云南南晋县） 人。明初任内宫太监，时称三保太监。明代杰出航海家。从 1405-1433 年前后七次率舰队奉使出西洋（今南洋群岛和印度洋一带 ），从苏州出发，先到越南南部，后到西爪哇、泰国、马六甲、苏门答腊，后又到斯里兰卡、印度、马鲁古群岛、亚丁、麦加以及非洲的东海岸等地，访问了亚洲、非洲等 30 余国，对促进中国与世界的交往，对政治、经济和文化均有极大的作用。其远航时掌握了先进航海技术和罗盘、计程法、测深器、牵星板、针路记载等导航设备与绘制海图技术。依据郑和航海经历编成的《郑和航海图》是一幅具有重大影响的航海图，是我国地图学史上的一大创作。

罗洪先

罗洪先：公元 1504-1564 年，字达夫，号念庵，江西吉水人，明代学者，杰出的地理制图学家。一生致力于地理学等科学的研究，“考图观史”，发现当时地图多疏密失准、远近错误，于是亲自外出调查收集资料，准备重新编一幅内容丰富、地理位置准确的地图，以计里画方之法，创立地图符号图例，绘成《广舆图》。创编成地图集形式，不仅继承了朱思本制图法，还加以发展，使地图更为科学实用。罗洪先堪称与墨卡托同时代的东方最伟大的地图学家。

徐光启

公元 1562-1633 年，字子先，号玄扈，上海人，明代科学家。第一个把欧洲先进的科学知识，特别是天文学知识介绍到中国，可谓中国近代科学的先驱者。他学习西方传教士利玛窦带来的西方天文、历算、火器等，尽通其术。著有《崇祯历书》，对于中国古代历法的改革是一次飞跃性的突破，奠定了中国近三百年历法的基础。另译著有西方的《几何原本》《泰西水法》《测量法义》《测量异同》《勾股义》等。对中国当时的数学、天文、历算、军事、测量、水利和农业等学科作出了重要贡献。

利玛窦

Matteo Ricci，公元 1552-1610 年，意大利马切拉塔人，字西泰，罗马耶稣会传教士。1582 年来华传教，先在广东肇庆学习汉语，同时收集中国地图资料，与西方的地图资料结合，着手编制世界地图，第一次在华编成《山海舆地全图》。把西方的地理知识与利用实测经纬度表示地图的方法引入中国。译著有《几何原本》《同文算指》《乾坤体义》《经天说》等。

这些古代的地图学家可以说是测绘地理信息行业的先驱，他们在当时测量技术、设备、科学理论等各方面条件极其有限的情况下，依然做出了不俗的贡献。

02

如何绘制

古代地图

《山海经》作为先秦时期的百科全书，上面记载了大量的山川河流，两山相互分离，有大致记载，虽然很多人认为是《山海经》混有神话和传说不能全信，但地理方面的描述仍然可信。

     目前，中国考古发现的最早地图是在战国时期绘制的，它们于1986年在甘肃省天水市天茂海滩秦墓出土。共有7幅地图，但7幅地图主要是秦国的山区河流。目前存世的最早的全国地图主要是《禹迹图》和《华夷图》。

    《禹迹图》和《华夷图》参考唐代的《海内华夷图》，宋朝时绘制，经过不断地完善，和今天我们看到的全国地图已经非常接近，特别是境内的长江、黄河等水系的轮廓十分接近当下，看完让人惊讶古人的智慧。

     那么像《禹迹图》和《华夷图》这样的全国地图，1000年前的先民不借助现代技术，是怎样绘制的这么精准的呢？其实在古代，绘制地图的方法主要有三种：

     第一种方法：以山川为基准以地理状况为区分作图，这是古代绘制地图最常用，也最方便的一种形式。制图方法是：首先把所要绘制的县城画在中心，然后再把县城附近的山川河流，相对于县城在什么位置，大小如何用特定符号表示出来；最后再把县城与山川之间的道路绘制出来即可。

虽然说这种方法不够准确，但是既讨巧又实用，十分适合科技落后的古代。但是地图不是你信手画画就完事的，山川河流具体的方位，以及山势高低走向，以及河流大小长度都需要人们去确定的。而确定的方法只能靠人自己去走，去看去亲自量。不过古代没有定位技术，测量工具也比较落后，因此出现误差是很正常的，而且随着距离越远，范围更大误差就更大。
   

     第二种方法：以航线为基准航线是指水运的航线，后期也发展到海运。这种绘图方法比第一种还要简单，拿中国历史上最著名的京杭大运河来分析：首先就在这张白纸的中心把京杭大运河画出来，首起北京，然后画图的人坐着船从北京出发，沿着大运河一路向南出发，把河流两岸的山川地貌都绘制下来，画在运河两侧，最后绘制图纸的人到达了杭州，也就完成了绘制。

     这种方法的优缺点都非常明显，优点就是方向定位的很准，绘制过程也比较快。缺点是画图的区域太窄，仅限于河流两侧附近的地区。

     第三种方法：以比例为基准在古代，战争经常发生，精准的地图在战争中至关重要。前两种方法主观因素太多，误差较大，已经不能满足需要。事实上，早在一千八百多年前的汉朝，智慧的先民就发明了计算里程的计量工具。

     汉高祖刘邦的四弟楚王刘交的后裔——刘歆撰写的《西京杂记》记载：“汉朝舆驾祠甘泉汾阴，备千乘万骑，太仆执辔，大将军陪乘，名为大驾。司马车驾四，中道。辟恶车驾四，中道。记道车驾四，中道。”

     可见，最迟在西汉时期，出现了记道车。汉代科学家张衡在记道车的基础上，利用齿轮咬合原理，研制了记里鼓车。

     《古今注》记载：“记里车，车为二层，皆有木人，行一里下层击鼓，行十里上层击镯（古代一种小钟）。”这种车分上下两层，上一层设有一口钟，下一层设有一面鼓，车上有个头戴峨冠、身穿袍服的木头人，车子行走十里，木人就会击鼓一次，击鼓十次，就会敲钟一次，以此计算行走的路程。

     要绘制地图和测距，你只需要拉动记里鼓车在全国范围内奔跑。例如，中国的沿海水域是从南到北。还可以使用此方法沿着海岸行走，然后记录方位和里程以绘制区域的外部轮廓。

当然，这只是第一步。后续还需在纸上填绘记录的数据以绘制完整的地图。如何确保纸上的规模呢?这就需要另一种方法：计里画方。

计里画方首先是把图纸上画满相等面积的方格，每个方格设定一个尺数，比如一尺等于几百公里这样，以这种方式作为比例尺画出来的准确性还是相当高的。

宋代绘制的禹迹图

以“记里鼓车”加上“计里画方”的方法，使古人能够绘制出的地图和今天的已经高度相似了，但他也有个缺陷，当时的人并不知道有经纬度、不知道我们其实生活在球面上，所以这就导致了画出来的地图是“歪的”，越靠近中心的部位越准确，越外围偏离的也就越大。

     古人绘制的地图，相比于现代可以精确到米甚至厘米量级的地图来说，仍然存在一定的误差和错误。但对于一千多年前的人来说，没有卫星、遥感、飞机等现代科技的帮助，仅用人力和智慧绘制出一张基本准确的全国地图仍然是一项非常了不起的宏伟工程。

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来源：网络

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