製圖六體
製圖六體
製圖六體是中國最早的地圖製圖學理論,它正確的闡明了地圖比例尺、方位和距離的關係,對中國西晉以後的地圖製作技術產生了深遠的影響。唐代賈耽、宋代沈括、元代朱思本和明代的羅洪先等古代製圖學家的著名地圖,都繼承了製圖六體的原則。
此公元三世紀裴秀的製圖六體,不僅總結歸納了中國遠古以來地圖學的豐碩成果,而且推出了自己的創造性見解,第一次為中國的地圖繪製確立起一套較為嚴格的科學規範理論體系,使中國的地圖繪製從此進入了一個全新的發展階段。
此後中國的製圖業經后各代發展至今,取得了讓全世界都刮目相看的成就,這已是不爭的事實。
最典型的是,賈耽(730~805)師承裴秀六體,繪製了世界上最著名的《海內華夷圖》。賈耽是唐代地理學家、地圖製圖學家,他採用裴秀製圖法,在55歲時組織畫工,花了17年的時間,繪製成了《海內華夷圖》巨幅唐代中國全圖。《海內華夷圖》幅面約10平方丈,比裴秀的《地形方丈圖》大10倍,可見唐代製圖事業之規模。
《海內華夷圖》是繼裴秀之後中國又一著名地圖作品,在中國和世界地圖製圖學史上具有重要意義。它最主要的特點是注重歷史地理的考證,古今地名分別用不同顏色繪注,從而開創了中國沿革地圖的先例。
此外,宋代石刻的《華夷圖》、《禹跡圖》、《地理圖》;明代的《廣輿圖》;清代的《皇輿全圖》及《大清一統輿圖》;今人譚其驤主編的《中國歷史地圖集》及竺可楨、黃秉維、陳述彭教授主編的《中華人民共和國自然地圖集》,無不聞名海內外。
裴秀提出的這“製圖六體”,是當時世界上最科學,最完善的製圖理論。除經緯線和地球投影外,現代地圖學上應考慮的主要因素,他幾乎全提了出來。因此,人稱他是“中國科學製圖學之父”。這一理論一直到明清時,都是遵循的。明末,義大利有經緯線的地圖傳入中國后,中國的繪圖方法才開始改變。
製圖六體”正是他在親自實踐的基礎上,批判繼承前人製圖經驗而創造性地總結出來的地圖繪製理論,他奠定了中國中古時期製圖的理論基礎,推動了地圖製圖學的發展,在世界製圖學史上有著劃時代的意義。他明確地寫下成文的製圖規格,而且在他以後,直到利瑪竇的世界地圖傳入中國以前,中國的地圖在內容、形式上雖多變化,在製圖法的本質上沒有很多新的發展,它始終是中國繪製地圖的重要方法。裴秀這一時期的地圖,是中國地圖史的中堅,迫尋他地圖製作的淵源和業跡,基本可以看出明代以前中國製圖的發展過程和地圖的主要源流。裴秀以前的地圖 地圖是人類表達地理景觀、描述地物空間位置的一種手段,它的實用價值有時是文字效果無法比擬的。因此,華夏初民在後來的與自然作鬥爭的過程中,逐漸發現及學會把自己地理活動的範圍用符號或圖形表示出來,這便成了古典地圖。
裴秀在地圖學上的主要貢獻,在於他第一次明確建立了中國古代地圖的繪製理論,是中國古代唯一的系統製圖理論,直至今天地圖繪製考慮的主要問題除經緯線和投影外,裴秀幾乎都扼要地提到了。裴秀提出的這些製圖原則,是繪製平面地圖的基本科學理論,為編製地圖奠定了科學的基礎,它一直影響著清代以前中國傳統的製圖學,在中國地圖學的發展史上具有劃時代的意義,在世界地圖學史上亦佔有重要地位。
“製圖六體”的創立,在中國地圖史上有著劃時代的里程碑的地位和作用,但這一理論不見得是由裴秀一個人天才地突然地創造出來,它是兩漢以來許多製圖工作者積累的經驗,由裴秀概括而產生的。從這個意義上說,裴秀“製圖六體”的創守.是中國地圖學長期發展的產物。但是,科技發展史告訴我們,任何一門科學的發展,從來不是,今後仍然不是某一門學科獨自推進的,科學的發肢離不開其它學科研究成果的利用。所以,“製圖六體”的創立不僅是本學科長期發展的結果,而且是其它各門學科共同發展的結果。
與“製圖六體”聯繫最緊密的是數學,特別是數學中的幾何學。因為要將實地的距離準確的測量出來,並按照比例表示到圖上要涉及到相似三角形、角度、勾股定理等數學方法。然而這些方法在裴秀時代都已具備。東漢時廣泛使用的“司南杓”,為地物之間方位的測量提供了良好的測員工具。 “司南杓”實際上是一種帶有磁性的杓子,將這種杓子放到刻有方位的盤上,杓柄所指方位為南。
不管是數學還是物理學,都對“製圖六體”的創立起了不可磨滅的作用,裴秀本人也不否認這一點。他在《禹貢地域圖十八篇·序》中也論述了三角計算與當時流行的方點陣圖在測繪中的作用。他說,正確的比例尺表示的距離都是用分度來表示的,而準確的距離是用直角三角形的步測邊長求得的;而度數的真實程度則取決於對高低、曲直,角度的測量精度。只要正確地使用這些科學的測量方法,即使有高山大湖的阻隔,或難以攀登的地物,部可以按方位距離把位置精確地確定下來。
載於他所著的《禹貢地域圖》(十八篇)序言中。文中說:“製圖之體有六焉。一曰分率,所以辨廣輪之度也。二曰准望,所以正彼此之體也。三曰道里,所以定所由之數也。四曰高下,五曰方邪,六曰迂直,此三者各因地而制宜,所以校夷險之異也。有圖像而無分率,則無以審遠近之差;有分率而無准望,雖得之於一隅,必失之於他方;有準望而無道里,則施於山海絕隔之地,不能以相通;有道里而無高下、方邪、迂直之校,則徑路之數必與遠近之實相違,失准望之正矣,故以此六者參而考之。然遠近之實定於分率,彼此之實定於准望,徑路之實定於道里,度數之實定於高下、方邪、迂直之算。故雖有峻山鉅海之隔,絕域殊方之迥,登降詭曲之因,皆可得舉而定者。准望之法既正,則曲直遠近無所隱其形也。”
裴秀詳細論述了製作地圖的原則和方法。分率,即比例尺,用以區別地域長寬和面積的大小;准望,是確定各地物的方位;道里,即距離,用以確定道路的里程。高下、方邪、迂直,是校正由地面起伏、道路迂迴而引起的水平直線距離的誤差。裴秀指出,在運用這些原則時應因地制宜,互相參照。這樣,雖有高山大海阻隔和難以達到的絕險之地,都可以得到正確的結果。“六體”中的高下、方邪、迂直三條,後人解釋不一。一般認為,按原文並考慮到測制地圖的基本法則,應理解為:將兩地間的道路長度(包含道路起伏、彎曲而引起的誤差)改化為水平面上的直線長度的 3個因素和方法。
製圖六體
裴秀(公元224~271年)字秀彥,河東聞喜(今屬山西省)人,晉武帝時官司空,後任宰相。他根據"六軍所經,地域遠近,山川險易,征路迂直",校驗了魏國留下的舊圖。由於舊圖繪製粗略,加之地名改變,他在門客京相 的幫助下,編製了我國最早的地圖集-《禹貢地域圖》、《地形方文圖》。他總結了前人製圖經驗,提出了地圖製圖的六條原則,即"製圖六體":
一為"分率",用以反映面積、長寬之比例,即今之比例尺;
二為"准望",用以確定地貌、地物彼此間的相互方位關係;
三為"道里",用以確定兩地之間道路的距離;
四為"高下",即相對高程;
五為"方邪",即地面坡度的起伏;
六為"迂直",即實地高低起伏與圖上距離的換算。
裴秀對《禹貢》的記載作了詳細地考訂,從九州的范域到具體的山脈、河流、湖泊、沼澤、平原、高原,都一一考察落實。同時,他又結合當時的實際情況,探明了歷代的地理沿革,連古代時期的諸侯結盟地與水陸交通也一一摸清。對於自己暫時確定不了的,就“隨事注列”,決不敷衍了事。
最後,裴秀終於製成了著名的《禹貢地域圖》18篇,成為歷史上最早的地圖集。這些地圖,都是一丈見方,按“一分為十里,一寸為百里”的比例(即1∶1800000)繪製而成。無疑,這是當時最完備、最精詳的地圖。然而,裴秀繪製的這套地圖集後來又失傳了,我們能見到的,只有他為這套地圖集所撰寫的序言(見《晉書·裴秀傳》)。在這篇序言中,保存了他的“製圖六體”理論。
裴秀認為,製圖六體是相互聯繫的,在地圖製作中極為重要。地圖如果只有圖形而沒有分率,就無法進行實地和圖上距離的比較和量測;如果按比例尺繪圖,不考慮准望,那麼在這一處的地圖精度還可以,在其它地方就會有偏差;有了方位而無道里,就不知圖上各居民地之間的遠近,就如山海阻隔不能相通;有了距離,而不測高下,不知山的坡度大小,則徑路之數必與遠近之實相違,地圖同樣精度不高,不能應用。這六條原則的綜合運用正確地解決了地圖比例尺、方位、距離及其改化問題。所以製圖六體成為我國明代以前地圖製圖學理論的基礎,在我國和世界地圖製圖學史上有重要地位。