世界上最早的地圖

  三號墓東邊箱57號長方形漆盒裡，發現了三幅畫在帛上的地圖，它們摺疊成長24厘米、寬12厘米的一疊。由於經過2000多年的疊壓和水的浸泡，折處斷裂，已無法打開，運到北京後，整理小組人員只好一片一片地揭下來。結果一幅大一點的斷裂為32塊長方形殘片，中等的一幅斷裂為28片，小的一幅也斷裂成好幾片。鑑於幾幅地圖均已殘破不堪，整理小組人員打算先把最大的那一幅拼復一下看看效果。

  斷裂的帛片上，有墨繪的河流、山脈、城市、道路、鄉村以及篆書的古代城市鄉村和一些河流的名字。由於帛片相互滲印有很多深淺不一、粗細不等、形狀不同的線條、圓圈、方框和篆書註記，加上帛片邊緣的嚴重殘損，給復原帶來了困難。整理人員在拼復的過程中，發現最上邊的帛片上，有一塊很大的用墨繪的半月形全黑圖形，它的下面與河流相連，顯然，這是表示湖海等水域的標記。根據這一特點，當時有人認為這很可能是古代的湖南地圖，並且認為最上邊那塊全黑的半圓形圖形就是古代的洞庭湖。在這一設想的基礎上，整理人員把它拼成了和現在的湖南地圖相似的長方形地圖，北邊是洞庭湖，有湘、資、沅、澧四水與它相連。待拼復以後，大家才發現矛盾百出，圖上的河流、山脈都不相連屬，有些帛片明顯倒置，若按這樣排列形式，河水不是由西向東，而是由東向西倒流了。第一次拼圖宣告失敗。後來經過復旦大學歷史地理研究室、國家測繪總局測繪研究所、地圖出版社、故宮博物院和湖南省博物館等許多單位調往北京參與帛書整理的專家，經過艱苦的努力，終於恢復了地圖的原貌。原來這幅古地圖的方向和今天地圖的方向剛好相反，是一幅上南下北的地圖。上邊那塊半圓形全黑的圖形不是洞庭湖而是南海。拼復後地圖是正方形，邊長96厘米。圖上沒作圖名、圖例、比例尺和繪製年代的標註。

  關於該圖的成圖年代和製圖區域範圍，根據與該圖同時出土的一件木牘的記載有「十二年二月乙巳朔戊辰」字樣，可以斷定這幅地圖繪製的年代當在此以前。地圖所包括的範圍大致為：東經111度至112度30分、北緯23—26度之間，地跨今湖南、廣東兩省和廣西壯族自治區的一部分，相當於今廣西全州、灌陽一線以東，湖南新田、廣東連縣一線以西，北至新田、全州以南，南界到達廣東珠江口外的南海。地圖的主區包括當時長沙國的南部，即今湘江上游第一大支流瀟水流域、南嶺、九嶷山及其附近地區。其鄰區為西漢諸侯南越王趙佗的轄地。地圖主區部分內容比較詳細。鄰區表示粗略。按照通常以主區命名地圖的原則，有的人認為可以把這幅圖叫作《西漢初期長沙國南部地圖》。也有的人認為此圖主區範圍很小，只是長沙國南部的一部分，不宜只用「南部」二字，應加上「深平防區」較為妥當。

  馬王堆三號漢墓出土的《地形圖》摹本

  全圖分為主區與鄰區，主區的城邑、山脈、水道以今湖南道縣（古營浦）及瀟水流域（古深水）為中心；山脈以九嶷山為中心，東南包括今南嶺的萌渚嶺，以西則以都龐嶺為界

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  為了弄清該圖是否有統一的大致比例，整理人員首先選擇了古、今地圖上能夠大致確定位置的五個同名點，然後分別在復原圖和現代1∶50萬地形圖上進行量算，結果發現，復原圖的主區有一個大致的比例，約在1∶17萬—1∶19萬之間。當時的度量制為一里折300步，折1800尺，折18000寸，可以初步推斷該圖統一的名義比例為1∶18萬，相當於一寸折十里地圖。

  地圖上表示的主要內容既包括作為自然地理要素的山脈、河流，又表示了作為社會經濟要素的居民地、道路等，而地貌、水系、居民地、交通網四大要素，正是現代地形圖的基本要素。因此可以說，這是一幅相當科學的大比例尺的地形圖。

  地圖內容各要素的表示特點為：

  一、水系在這幅圖上表示得比較詳細而突出。這可能是由於南嶺地區山路崎嶇，而該圖又著重被用於水路運輸和行軍作戰有關。因此，河流表示得相當詳細、準確而生動。圖上共有大小河流30多條，其中至少有九條標註了河流名稱，如營水、舂陵水、泠水、精水、羅水、壘水、臨水、參水等，其中深水、泠水兩河還標明了水源。圖上河流用粗細均勻變化的線劃表示而出。湘江上游最大支流瀟水是圖內的主要河流，線劃粗度由源頭0.1厘米逐步變粗到營浦以下0.8厘米。河流的主次關係表示明確，彎曲自然，主、支流交匯口的圖形正確，河流與地形的關係處理得當。河名注在支流入主流的河口處，與現代地圖河流註記排列方法不同，但這種註記方法讀圖還是比較方便。整理人員把原圖的水系與現代地形圖做了比較，發現河流骨架、河系的平面圖形、河流流向及主要彎曲均大體相似，可知當時的測量是相當準確的。有的河流如泠水、深水、舂陵水等名稱至今還在沿用。

  二、地貌。該圖主要表示了山脈、山簇、山峰、山頭、山谷等內容。南嶺地區山脈縱橫交錯，山嶺盤結成山簇，圖上用了閉合的山形線，表示山脈的坐落，山體的輪廓範圍及其延伸方向。例如觀陽、桃陽以東的都龐嶺的走向表示得清晰醒目，與現代地形圖對照，可知其山脈走向大體正確。地勢複雜的南嶺表現得脈絡清楚，成為長江與珠江兩大水系的天然分水嶺。山形線上加繪了月牙形符號，可能是表示山體外側的突出地形如山頭、山嘴等。在山形線的閉合曲線內還輔以暈線。九嶷山的表示更具獨到之處，除了用正射投影的較粗的山形線表示山體的範圍外，又用魚鱗狀圖形表示其峰巒起伏的特徵。向南繪了九個柱狀符號，向東繪了七個柱狀符號，描繪從側面所能望見的主要山峰，表示各山峰的排列和高矮。圖上的九嶷山未注名稱，傳說帝舜死後葬於九嶷山，此山西側注有「帝舜」兩字。圖上又畫有九個柱狀符號以示九峰，《九嶷山志》曾有「九峰相似」「行者疑惑」而得名的記載，可知圖上齕道以西的群山即九嶷山。

  三、居民地。圖上表示得比較詳細，位置也相當準確。全圖共表示了80多個居民地，基本上分為二級，即縣級居民地八個，鄉里級居民地可以辨認的有74個。縣城用矩形符號表示，鄉里用圈形符號表示。符號大小不等，例如營浦縣（今道縣）的圖形要比南平（今蘭山）縣的圖形，其面積大三至四倍。深平的圈形符號比其他鄉里級居民地的圈形符號也大幾倍。註記分別注在縣級居民地矩形符號和鄉里居民地圈形符號內，不易混淆。字體近於篆書和隸書之間。

  四、道路。圖上尚能判讀出來的計有20餘條。營浦、齕道、南平等縣城，以及一些重要鄉里級居民地如深平等地之間都有道路相連通。道路一般用實線表示，個別用虛線表示。

  五、其他內容尚標註有「帝舜」「封中」等字樣，前者可能是表示舜之葬地，後者可能是指當時南越國內的封陽地區。

  儘管這幅漢初地圖距今相去2000餘年，但通觀其整體，除了境界線、土質植被外，現代地形圖上的基本要素：地貌、水系、居民地、交通線等都做了比較詳細的表示，由此可以看出，這是古代的一幅內容相當豐富的地形圖。從地圖內容要素的表示來看，該圖繪製技術也達到了相當熟練的程度，例如河流的粗細變化、自然彎曲表示得相當生動，河口處沒有通常易於錯繪的倒流現象，道路的繪畫幾乎是一筆繪成，看不出有換筆的接頭，描繪居民地的圈形符號的圓度很好（如深平），這一切，無不顯示出該圖較高的繪製技術水平。

  長沙馬王堆三號漢墓地圖的出土，不僅為中國地圖學史增添了新的一頁，同時也給世界地圖學史帶來了新的光彩。就中國而言，關於地圖的傳說非常久遠，很早就有繪著山水、動物、植物、礦物的《山海經》圖。當然，這種傳說中的地圖，還不能脫離圖畫、象形文字而單獨存在。隨著生產力的發展，由於戰爭和管理土地的需要，春秋戰國時代相繼出現了各種地圖和有關的著作，如《管子·地圖篇》《孫子兵法》和《孫臏兵法》中分別有附圖九卷、四卷，燕國有督亢地圖。公元前221年前後，秦始皇在南開五嶺時派史祿主持勘測了南嶺地區的地形等等。可惜這些古代的地圖全都失傳了。在這幅地圖出土以前，所能見到的最早的地圖，要算是南宋時期劉豫阜昌七年（公元1136年）刻於石碑上的《禹跡圖》和《華夷圖》，而馬王堆出土的漢初地圖。除開它豐富的內容和測繪的精確不說，單是成圖時間就比《華夷圖》等早1300多年。在外國，古代巴比倫4000多年前有陶片地圖，但這種地圖僅相當於用於中國《山海經》一類的傳說中的地圖，顯然已無法與之相提並論。直到公元2世紀才有羅馬帝國時代的埃及人托勒密（公元99—168年）的《地理學》一書中的地圖，其中世界圖的大陸東方及南半球的地理輪廓是根據傳聞和想像繪製的，該圖的內容和實用性遠不及前述漢初地圖，而在時間上至少也晚了300多年。因此，這幅漢初地圖就成為目前世界上發現的最早的一幅地圖。

  從這幅地圖的內容來看，很可能是經過實地勘測的。該圖地貌的表示已不拘泥於形象圖畫，而用閉合曲線來表示山體範圍、谷地、山脈延伸方向，並輔以俯視、側視相結合的方法表示九嶷山區聳立的山峰，這與現代地形圖上利用等高線配合山峰符號的畫法基本相似。值得注意的是，圖中所繪地區，屬中國江南地區有名的五嶺山脈，山上雲霧縹緲，至今還綿亘著無邊無際的原始森林。如萌渚嶺、九嶷山的主峰香花嶺高達1592米，都龐嶺的主峰高達1628米。真難以想像，這樣高峻的大山，在2000多年前沒有航測技術的情況下，卻測繪得如此準確，這就不能不令人以欽佩之情追尋其根底，古人究竟是怎樣進行測繪的？

  漢以前的文獻中，雖然有關地圖的史料很多，例如先秦時代的《尚書》《詩》《周禮》《管子》和《戰國策》等都有記載，但是，關於地形的測量和地圖的繪製卻不見有說明。不過，從成書於戰國時代的《管子》中可以看出，地圖在當時的政治、經濟特別是在軍事上有著重要的地位，可見那些地圖已是相當適用了。而且，在繪製上已有方位、距離和比例尺的規定。

  到了秦統一中國後，隨著生產力的發展和科學技術的進步，地形的測定和地圖的繪製有了長足的進步。中間又經過了漢朝400多年的不斷發展，製圖技術達到了很高的水平。不過，漢代地圖仍有不少是沒有根據大量實測材料繪製而成的，尤其是東漢以後，戰亂頻仍，繪製一般的行政圖，要想經過實測已力不能及。因此，西晉的裴秀所能看到的漢代一般行政地圖，都已相當簡陋。裴秀總結了前人的經驗，擬定了「製圖六體」，奠定了我國古代的製圖學理論，從而成為中國偉大的製圖學家。在世界地圖科學發展史上，裴秀與托勒密齊名，人們敬佩地將他們兩個比作東西方兩顆燦爛的明星。

  作為大製圖學家，裴秀對世界製圖史的貢獻，是他提出的製圖六體，也就是製圖的六條規範，用現代的話來說那就是：一分率、二准望、三道里、四高下、五方邪、六迂直。

  所謂分率，就是比例，用它來反映地域的長度大小。准望就是確定彼此之間的方位關係。道里是指兩地之間的人行里程。至於高下、方邪和迂直，可能是指山川的分布、走向和高低，人行路程的彎曲、平直，必須逢高取下，逢方取斜、逢迂取直，因地制宜，求出兩地之間的水平直線距離。

  按照裴秀總結出來的製圖六原則，再來對照一下馬王堆出土的《地形圖》，人們驚訝地看到，早在西漢初期古人就已經知道按這些原則繪製地圖了。而當時人們在地形的測量和地圖的繪製過程中。究竟使用了一些什麼測繪儀器馬王堆漢墓中雖沒有儀器出土，但把現代繪製的南嶺地區的地圖同《地形圖》進行比較，就可以看出，《地形圖》中城鎮之間的距離和位置比較準確，由此可以說當時可能使用了指南針、水平儀和其他有關計算工具。之所以說使用了指南針，還因為馬王堆三座漢墓的方位都是正北正南，而且槨板上也清楚地刻有東西南北的方位名稱。如果不是使用了方位測量儀器是不可能做到這樣準確的。

  當然，繪製地圖僅憑指南針和水平儀是無法完成的，很可能還使用了規矩準繩。規是圓規，矩是角尺，相當於現在的三角板。規和矩的發明，可以追溯到很古老的年代。漢代不少畫像石刻中經常可以見到伏羲和女媧手中各拿著規和矩的圖像。甚至在十萬年以前，河套人使用的骨器中已有菱形紋圖案。司馬遷在《史記》中還記載著夏禹運用準繩規矩等工具來規劃洪水的治理。春秋魯國人公輸般（魯班）也曾用角尺、墨斗畫線來製造攻城用的雲梯和能夠飛行的木鳥。就馬王堆漢墓的情況來看，棺槨用了52立方米共70多塊木料組成，大小雖然不等，但每一塊都平正方直，角度十分恰當，套合時絲絲入扣。木板上繩墨痕跡清晰可辨。「沒有規矩不成方圓」，在製作棺槨時顯然是使用了繩墨規矩的。既然如此，繪製地圖時自然也會運用這些工具。

  漢代之後，水準繩墨開始被用來進行天文測距。據說唐開元十二年（公元724年），太史監南宮說，他們曾採用隋朝劉焯的主張，在河南一帶用水準繩墨測量距離，從黃河北岸的滑州起，經汴州、許州，直到豫州，不僅量出了滑州、開封、扶溝和上蔡四個地方的緯度，而且得出子午線一度之長是351里80步（唐制300步為一里）。這是世界上第一次實測子午線的長度，雖然數值不是很精確，但就測量方法而言卻是先進的。

  王振鐸復原的指南車模型

  據中國繪圖部門專家的推斷，除了指南針、水平儀和繩墨規矩以外，這幅地圖的繪製，很可能還使用了指南車和計里鼓車。

  據民間傳說，大概4600多年以前，也就是原始氏族社會末期，黃帝伐蚩尤時，天大霧，黃帝因迷失了方向而吃了敗仗。後來，黃帝下決心製成了指南車，終於在戰爭中取勝。這個故事的真實性大可懷疑，因為那時候對於磁石指極性的特點還沒有足夠的認識，同時能否利用齒輪轉動的原理製造機械式車具，目前考古發掘資料中也還找不到證據。不過，到了漢代，製造指南車的條件是完全具備了。指南車在漢代出現應是可信的。據古籍記載，漢代的張衡和三國時候的馬鈞都曾製造過指南車。

  王振鐸復原的指南車模型指南原理圖

  指南車是古代一種指示方向的車輛，也作為帝王的儀仗車輛。指南車起源很早，歷代曾幾度重製，但均未留下資料，直至宋代才有完整的資料。它利用齒輪、傳動系統和離合裝置來指示方向。在特定條件下，車子轉向時木人手臂仍指南。指南車的自動離合裝置顯示了古代機械技術的卓越成就。

  清華大學教授、機械工程史專家劉仙洲在所著《中國機械工程發明史》（第一編）中說指南車的發明應以古籍《西京雜記》記載為據，定為西漢。而文物研究專家王振鐸在所著《科技考古論壇》中說「創造指南車者，當以三國時馬鈞為可信」，並引《魏略》所記來加以證明。

  英國著名學者李約瑟在對指南車的差動齒輪做詳細研究後指出：「無論如何，指南車是人類歷史上第一架有共協穩定的機械（homceostatic machine）；當把駕車人與車輛成一整體看待時，它就是第一部摹控機械。」

  繼指南車之後，漢代的科學家張衡又在前人創造的基礎上，發展、完善了遠距離測量工具——計里鼓車。這種車子的形狀，據晉崔豹的《古今注》說：「計里車，車上為二層，皆有木人，行一里，下一層擊鼓，行十里上層擊鐲。」並說這種鼓車計里的方法，在晉朝的政府里有存檔可查。到北宋時，計里鼓車的製作方法有所改進。從這個時候的記載中可以看出，它的外形是獨轅雙輪，車上左右各坐一人。一對足輪的直徑是六尺，圓周18尺；車內有一個直徑為一尺三寸八分的叫作立輪的齒輪，有18個齒；有四個大小不一的平輪（齒輪），依次叫作下平輪、中平輪、小平輪、上平輪，直徑各不相等，齒數也有多寡，分別是54、100、10、100；還有立貫心輪、銅旋風輪等。整個齒輪系統同車輪相連接。只要車輪一轉動，就把齒輪系統帶動起來；車輪一停，齒輪也就靜止。這種車的足輪直徑是六尺，輪子轉動一周就是18尺，轉動100周，就行駛了180丈，這個數字恰好是一里。為了使足輪在行了一里時，車上木人敲一下鼓，只要使中平輪在這個距離內只轉動一圈就可以了。而足輪、下平輪、旋風輪和中平輪這四個齒輪的齒數按順序是18、54、3、100，這個數字若列成算式計算，正好為一周。如果在中平輪的軸上裝一個起凸輪作用的撥子，當中平輪轉一周時，就撥動木人的手臂，擊一次鼓。如果再加上一個十齒的小平輪和一個100齒的上平輪，每當車子行駛十里時，上平輪才轉動一周，帶動撥子撥動另一個木人的手臂，擊一次鐲。如此一來，測量的速度就會得到一個大的提高，其測量結果也應該是較準確的。馬王堆漢墓出土的地圖，或許正是靠著這些先進的機械而完成的。

  漢畫像中的記里鼓車

  記里鼓車又有「記里車」「司里車」「大章車」等別名。有關它的文字記載最早見於《晉書·輿服志》：「記里鼓車，駕四。形制如司南。其中有木人執槌向鼓，行一里則打一槌。」晉人崔豹所著的《古今注》中亦有類似的記述。因此，記里鼓車在晉或晉以前即已發明了。

  記里鼓車的用途很窄，從《宋書·禮志》《舊唐書·輿服志》《唐書·車服志》和《金史·儀衛志》等文獻材料來看，它只是皇帝出行時「大駕鹵簿」中必不可少的儀仗之一，沒有實際的用途。其次，是比較笨重，攜帶和使用不便，無益於事。故一經戰亂，器失傳不存。至元代，此車已不見於鹵簿，明清以降未聞有傳其制者，此車遂絕跡於人間

  王振鐸復原的計里鼓車模型

  王振鐸復原的計里鼓車測繪原理圖