本刊記者 藍(lán)穎春

測繪是一門古老的科學(xué)，在中國源遠(yuǎn)流長?！稌x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3500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。

古時的人們管地圖叫做“輿圖”?！拜洝弊值谋疽鉃椤败噹④囕v”，恰好概括了那時人們測繪地圖的方式——坐在車上（或騎馬、乘船、步行等）前往尚待探索的地域，憑借簡單的定向設(shè)備確定位置，再將親眼偵測到的地理信息記錄下來，繪制到圖上。

對于沒有現(xiàn)代科技，不能以“上帝視角”俯瞰地面的古人們而言，采用這種原始方法所測繪出的地圖，繪圖的形式與我們平時接觸到的地圖大不相同。明朝萬歷年間的一張地圖上，15個省全擠在中間，四周海洋散布著若干小島，這些島嶼加起來還不如大明帝國最小的一個省份大，而這曾經(jīng)就是古人眼中的世界。

大地測量是第一步

測量是繪制任何地圖最首要的一步。古人需要繪制一張地圖又是怎么測量出來的呢？據(jù)《春秋緯》記載，五帝之一的炎帝，為了度量大地而遠(yuǎn)涉幾十萬里。大禹也曾派遣太章從東到西、豎亥自北至南步量國土，可見當(dāng)時步量（踏勘）是大地測量的基本方法之一，以至于幾千年之后，還有人把地圖命名為《禹跡圖》，即大禹的足跡。

在西漢時期，人們已能運用勾、股、弦和相似三角形來推算距離，測量面積的方法隨之增多，并且促進(jìn)了測繪技術(shù)的發(fā)展。最能體現(xiàn)當(dāng)時高超水準(zhǔn)的是長沙馬王堆一號漢墓出土的地形圖。此圖是在2100多年前隨葬入土，而繪制的年代更早。圖的比例尺約1：18萬，相當(dāng)于古代1寸折10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300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，大規(guī)模的治黃工程和社會生產(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)，黃道是太陽運行軌道，與赤道交角為24°。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)明了計里鼓車，這是用齒輪等機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。大大提高了里程測量速度。

三國之后，晉王朝建立，這時出了個著名的制圖學(xué)家裴秀。他在總結(jié)前人經(jīng)驗的基礎(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，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。

“計里畫方”使用1500年

大部分古代縣志中“輿地”部分出現(xiàn)的地圖，都畫在許多方格里。這是一種古老的按比例尺繪制地圖的方法，名為“計里畫方”。繪圖時，先在圖上布滿方格，方格中邊長代表實地里數(shù)，相當(dāng)于現(xiàn)代地形圖上的方里網(wǎng)格;然后按方格繪制地圖內(nèi)容，以保證一定的準(zhǔn)確性。

“計里畫方”始自西晉裴秀提出的“制圖六體”原則。這個方法在傳教士利瑪竇將西方地圖帶入中國前，一直使用了1500年，不過它的局限性也相當(dāng)嚴(yán)重，因為沒有標(biāo)明經(jīng)緯度數(shù)，只能適用于大比例尺和低緯地區(qū)地圖。

“像山水畫”一樣的地圖，一直是中國早期地圖的表現(xiàn)形式。見山畫山，見水畫水，雖然精確度不高，但勝在形象直觀，立體感強，如果手筆好，更有可能成為欣賞把玩的藝術(shù)品，讓人在賞畫時讀取出地理信息。上世紀(jì)30年代，梁思成、林徽因夫婦在翻看一本畫冊時，無意中發(fā)現(xiàn)了一幅唐代壁畫“五臺山圖”，詳繪了五臺山及周邊地理風(fēng)貌。他們注意到畫中一座叫“佛光寺”的廟宇。佛光寺始建于北魏，唐武宗滅佛時被毀，12年后才重建。而被毀之前的影像，被描繪在了幾千里之外的敦煌石窟上，可想而知這座寺院在唐宋時代五臺山名剎中的地位。他們后來遠(yuǎn)赴山西，走了整整一天，真的找到了這座隱藏在山巒之下的破落古寺，打破了當(dāng)時日本學(xué)者的斷言：在中國大地上沒有唐朝及其以前的木結(jié)構(gòu)建筑。

以朝代為單元不斷發(fā)展

在數(shù)千年的歷史長河中，中國古代測繪的進(jìn)步與發(fā)展，基本上是以朝代為單元。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，可見當(dāng)時已建立起對地圖的實時概念。

唐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16年完成《海內(nèi)華夷圖》。該圖東西三萬里，南三萬五千里，是中國當(dāng)時疆域的范圍，相當(dāng)于當(dāng)代一幅亞洲地圖?？上Т藞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，且不均勻。這一發(fā)現(xiàn)比其他國家要早一千多年。

宋朝大科學(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19丈4尺8分6寸。沈括旨用12年的時間修編了《天下州縣圖》，把圖上的方位由8個增加到24個，提高了地圖的精度。特別值得一提的是沈括經(jīng)過對北極星連續(xù)3個多月的觀測，繪制了200多張北極星與磁北方向圖，發(fā)現(xiàn)了磁偏角，這是個史無前例的發(fā)現(xiàn)，對測繪有著重大的科學(xué)價值，比哥倫布橫渡大西洋時發(fā)現(xiàn)磁偏角要早400年。

元朝大科學(xué)家郭守敬用自制的儀器觀測天文，發(fā)現(xiàn)黃道平面與赤道平面的交角為23°33'05"，而且每年都在變化。如果按現(xiàn)在的理論推算，當(dāng)時這個角度是23°31'58"，可見郭守敬觀測精度相當(dāng)高，而這之前張衡認(rèn)為這個角值是24°。在延續(xù)千年之后精度提高近30'，盡管他們之間并無內(nèi)在聯(lián)系，卻也算得上中國測繪史上一段佳話。郭守敬還發(fā)明一些精確的內(nèi)檢公式和球面三角計算公式，給大地測量提供了可靠的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。更是值得提的是，在中國乃至世界歷史上，郭守敬是第一位用平均海水面作為高程起始面的人。

明代的鄭和航海圖是我國古代測繪技術(shù)的又一杰作。鄭和七次下西洋，最遠(yuǎn)到達(dá)非洲的索馬里、阿拉伯、紅海一帶，使明初的海疆超過了漢代和唐代。鄭和第七次出海的航海圖一直保存到現(xiàn)代，是我國最著名的古海圖，也是我國最早的一幅亞非地圖。

清朝康熙皇帝也領(lǐng)導(dǎo)了全國性的大地測量和地圖測繪工作。首先統(tǒng)一了全國測量中的長度單位，依據(jù)對子午線弧長的測量結(jié)果，親自決定以200里合地球經(jīng)線1°，每里長1800尺，每尺為經(jīng)線長的百分之一秒。他還利用傳教士培訓(xùn)測繪人才，購置測繪儀器，從北京附近開始，先后測繪了華北、東北、內(nèi)蒙、東南、西南、西藏等地區(qū)的地圖，然后編繪《皇輿全圖》。乾隆即位后，又編繪了《西域圖志》和《亞洲全圖》，這些圖都是當(dāng)時世界上極為重大的測繪成果，標(biāo)志著中國測繪科技曾一度走在世界的前列。然而，從清朝末期到民國時期，由于軍閥割據(jù)和國民黨政府的腐敗，才使我國測繪科學(xué)落后于西方資本主義國家。

今天，中國正在迅速崛起，測繪科學(xué)技術(shù)已發(fā)生了革命性的變化，測繪工具也從過去的手工、機械、光學(xué)，發(fā)展為航測、遙感、激光、紅外、電子等自動化儀器，我們可以生產(chǎn)出更多、更快、更準(zhǔn)的各種測繪成果為時代發(fā)展服務(wù)。