中国古代的地图测绘 作者:葛剑雄


第一节 郭守敬与元代的纬度测量



  郭守敬(公元1231—1316年),字若思,顺德邢台(今河北邢台市)人。他的祖父郭荣学识渊博,精于算数与水利,对郭守敬的成长影响很大。郭荣还使郭守敬师从精通天文、地理、律历的刘秉忠。中统三年(公元1262年),郭守敬因熟悉水利而受到元世祖忽必烈的召见,此后即被委派为负责水利的官员。至元十三年(公元1276年),郭守敬调任太史局(后改为院)),负责编制新历,在此期间组织了“四海测验”,对全国的纬度进行了空前规模的实测。至元十七年(公元1280年)编成了著名的授时历。此后,郭守敬还主持开通了通州至首都大都(今北京市)的运河。

  郭守敬受命编制新历后,就认识到“历之事,在于测验,而测验之器,莫先于仪表”(历法的制订主要依靠实际测量和检验,而测量、检验的工具又取决于仪表)。正因为如此,他首先致力于创制“仪表”,即简仪、高表、仰仪、立运仪、景符等十几种专用仪器,还为野外观测设计了丸表、悬正仪、座正仪等仪器。这些仪器具有精确、灵巧、简便的优点,对这次大规模的测量起了重要作用。

  以郭守敬为首的14名官员和大量测量人员在南北长11000里,东西宽8000里的辽阔范围内布下了27个观测站,又在其中精心选出七个比较重要的点:南海(今越南中部)、衡岳(今湖南衡山)、岳台(今河南开封)、和林(今蒙古鄂尔浑河上游东岸哈尔和林)、铁勒(今俄罗斯境内安卡拉河、叶尼塞河地区)、北海(今俄罗斯下通古斯卡河下游)和大都(今北京市)。除大都是首都外,其余六个点从南到北代表了各大区域,相邻两点纬度的间隔都是10度。在这些点所作的观测项目都较其他点齐全。为保证资料的可靠性,在中原地区加密了观测站,这些站集中在北纬40度至30度的范围。为了顾及东西的差异,还选取了高丽(今朝鲜开城)和西凉州(今甘肃武威市)。将这些站的北极出地值(即北天极的地平高度,亦即纬度)和它们现在测得的实际纬度相对照(见下表),可以看出,中原地区观测站的差值比较小,特别是陕西四川行省三个点、河南行省四个点和中书省直辖地三个点的差值分别是5'、12'和23',其中岳台(今河南开封市岳台坊)完全没有误差。衡岳的差值最大,达2°23',可能是古今的观测点不在一处造成的。用当时的仪器和技术能达到这样的结果,是非常先进的水平。

  遗憾的是,这一重大成果仅运用于历法的编制,却没有能用之于地图测绘。

  据《元文类·郭守敬传》记载,他在今宁夏时,曾想乘船溯黄河而上,考察河源。又曾从孟门以东,沿着黄河故道在方圆数百里的范围内测量地平面,以决定哪里可以分流减少水患,哪里可以引水灌溉,这些都画有地图。他还曾用海平面来比较大都与汴梁(今河南开封市)的地势高低之差,认为汴梁的水高出海平面很多,所以流速相当快;而大都的水高出海平面少,流速就慢得多。这是我国以海平面为水准测量高程起算面最早的文字记录。郭守敬从理论上认识了海平面,并把它作为测量高程的起算面,对大地测量和地图的绘制都做出了重大贡献。

  元朝四海测验观测值与现在纬度对照
元测站 今 地 元测值 现纬度 差值
上 都
北 京
西 京
大 都
太 原
登 州
益 都
东 平
大 名
南 京
岳 台
阳 城
安西府
兴 元
扬 州
成 都
鄂 州
衡 岳
吉 州
雷 州
琼 州
内蒙古正蓝旗兆乃曼苏默
内蒙古宁城西北大明城
山西大同
北京市
山西太原
山东蓬莱
山东青州市
山东东平
河北大名东
河南开封
河南开封市岳台坊
河南登封县告成镇北
陕西西安
陕西汉中
江苏扬州
四川成都
湖北武汉
湖南衡山
江西吉安
广东海康
海南琼山
42°38′
41°29′
39°40′
40°15′
37°42′
37°42′
36°43′
35°14′
35°29′
34°20′
34°30′
34°10′
34°05′
33°06′
32°32′
31°08′
31°03′
24°38′
26°07′
20°27′
19°28′
42°10′
41°45′
40°06′
39°55′
37°50′
37°50′
36°40′
35°55′
36°20′
34°48′
34°30′
34°24′
34°14′
33°05′
32°25′
30°40′
30°30′
27°15′
27°06′
20°54′
20°00′
-28′
16′
26′
-20′
8′
8′
-3′
41′
51′
28′
0
14′
9′
-1′
-7′
-28′
-33′
2°37′
59′
27′
32′





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