没有卫星的古代如何画地图

由卫星和飞机拍摄底图影像，再加上车采、步采等实地测绘，最后将多个图层数据汇合后就形成了我们在地图软件上看到的地图。我国现存最早的石刻地图《禹迹图》绘刻于宋代，你会发现，该地图中河流的形状、走向和城市形态，简直能和现代卫星地图的精度相媲美。那么在没有卫星的年代，古人如何绘制高精度地图？

指南车与记里鼓车

我们经常在影视剧中看到“献图投降”的情节，似乎地图是无比神秘的东西。古代管地图叫“舆图”，“舆”本意是车辆、车厢，所以“舆图”可以理解为坐在车上，将看到的地理信息绘制成图。这个字也表明了古代绘制地图的最重要方式——实地作业。

指南车是古代一种指示方向的车辆，也作为帝王的仪仗车辆。历史典籍显示，三国时马钧是第一个成功制造指南车的人。记里鼓车也是古代天子出巡时仪仗车队必备的典礼车，排在指南车之后。

指南车有一个很神奇的功能，不管你往哪个方向行进，车顶小人的手臂都会永远指向南方。这是三国时期的机械大师马钧的发明，也叫司南车。整车都是机械结构，利用了齿轮的差速器原理：小人和车轮之间通过齿轮连接，每个车轮运动都可以带动小人转动。指南车直线运动时，两个车轮同步转动，小人保持静止不动；车子转弯时，外侧轮会比内侧轮转动更快，通过差速器小人就能反向旋转，所指方向就不会改变。制图师因此就能知晓自己的所在方位。

除了指南车，罗盘、指南针、天体方位、树木年轮等信息都会被用来判断方向。有了方向还不够，还需知道距离，所以记里鼓车就很重要了。记里鼓车的结构与指南车类似，车上有两个小人和一钟一鼓，还装有一组减速齿轮与轮轴相连。车行1里时，控制击鼓小人的中平轮正好转动一周，小人就击鼓一次；车行10里时，控制敲钟小人的上平轮正好转动一周，小人就敲钟一次。坐在车上的人只要听到响了几次钟鼓声，就能知道走了多少路程。有了方位和距离，就可以制作最简单的地图了。

比如要画一条河，沿着河走，在河流拐弯处用指南车记录变化的方位，同时用记里鼓车记录走过的距离，那么就可以知道这条河长度是多少，在哪一个地方转了弯，方向变化是什么。用文字记录下来类似于“河流长度100里，河流起点向西，10里后转为西南，再20里后转为南，再40里后转为西”——仅用两辆车就可以把河流山川的走向和特征量化了。

接下来就需要“美编”——画师把这些文字记录画到纸上。这里就要用到绘图工具“规”“矩”和“准”“绳”了。“规”是画圆的工具，“矩”是画方的角尺，“准”和“绳”是测定物体平、直的工具。凭借这些工具和文字记录，再结合画师的想象力，就能完成一幅舆图。

细说《禹迹图》

但以上方法一般用来绘制局部区域的地图，如果需要绘制更大区域的地图，甚至是全国地图，该怎么办？那就要找很多人画不同区域的地图，最后拼起来。这时便需统一比例尺，不然就会出现海南岛比新疆还大的事故。

裴秀是魏晋时期名臣，在他的主持下绘制出了中国第一部历史地图集《禹贡地域图》。在序言部分，裴秀独创性地提出了六条绘制地图的理论，也叫“制图六体”。前三条“分率”“准望”“道里”是地图的比例尺、方位关系和距离三要素，后三条“高下”“方邪”“迂直”用以描述地形的起伏变化。这是中国古代首次提出，也是唯一的系统制图理论，到明清时期都被奉为圭臬。直到大航海时代来临，标注经纬线的地图传入，中国的绘图方法才再一次革新。可以说，“制图六体”除了没考虑经纬线和地球投影，其他方面和现代地图学所考虑的因素相差无几。

裴秀提出的“制图六体”中的第一条“分率”就是比例尺，其中有一种叫“计里画方”的技巧。现存最早使用“计里画方”的地图就是开头提到的《禹迹图》。

这张地图横向有70格，竖向73格，一共5110格，方格边长1.1厘米，对应实际的一百里，因为宋代的1里约等于现在的444米，所以地图比例尺大约就是1∶400万。由此可以推断出《禹迹图》所涵盖的总面积为818万平方公里。这是西方地图投影法和经纬度制图传入之前最科学的制图方法，地图中海岸线与黄河等河流的形状已和现代地图的测绘非常相近了。这套制图方法在13世纪传到西方时，被阿拉伯和意大利的地图学者采用。英国学者李约瑟在其《中国科学技术发展史》中，称此图是“当时世界上最杰出的地图，是宋代制图学家的一项最大成就”。

但“计里画方”有个致命缺陷，就是测绘中心区域的精度相对准确，离测绘中心越远误差越大。误差产生的原因在于当时人们不知道地球是个球体，这个问题直到利玛窦来到中国后才解决。利玛窦为了传教，向万历皇帝展示了很多西方的“奇技淫巧”，其中就有地图投影法。用这个方法可以将地球表面的曲面转换到地图的平面上而减少误差。他还将东西方的地图汇编到一张地图上，而且为了使中国人更易于接受，把中国放在地图的中心，这就成了著名的《坤舆万国全图》。

但在中国的地图绘制史上，用到“计里画方”的舆图极少，大多数地图都不考虑精细的比例和方位关系。有些地图在画法上非常贴近山水画，没有把实用性和艺术性区分开。比如清初的《江西省舆图》，有山有水有波纹，甚至山边的云雾都描绘得非常细腻。但作为一幅地图，它的透视关系、方位比例都不明确。与现代地图上北下南、左西右东的惯例不同，中国古代地图并没有这方面的制图限制，《江西省舆图》采取的便是上南下北、左东右西的设定，所以鄱阳湖位于地图底部。

一个时代的地图反映的是该时代对世界的认知边界，地图延展到哪里，认知也就到了哪里。地理大发现时代，地图引领着人类探寻未知，将地球的真实面貌呈现出来。到现代社会，卫星和飞机让每个人都能像上帝一样俯瞰地球，这是古人想都不敢想的。当然我们也很难想象，古人用脚步丈量大地的过程又是多么艰难。

（摘自2024年第9期《世界博览》）