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“制图六体”如何绘制河山?
发布时间:2024-01-12     来源:     作者:韩昭庆      浏览:2789次

从制图学的角度看,“制图六体”除了没有提出经纬线和地图投影外,几乎提到现代制图学上应考虑的所有主要因素。 

“制图六体”是中国测绘史、地图史上成文最早、最重要的绘图理论。著者裴秀,是魏晋时期名臣,主管水利、土木工程等。他有感于以往地图“虽有粗形,皆不精审,不可依据”,遂组织人员绘制了中国有史以来最早的历史地图集《禹贡地域图》十八篇,并在此基础上创立了“制图六体”的学说,奠定了中国传统地图绘制的理论基础,裴秀因此被英国著名学者李约瑟称为“中国科学制图学之父”。

“制图六体”出自裴秀所著《禹贡九州地域图·序》,现存最早记录始自唐代,一条载于《晋书》卷三十五《裴秀传》,另一条载于欧阳询《艺文类聚》卷六。当时并没有出现“制图六体”这一专有名词,《晋书》里写作“制图之体有六焉”,《艺文类聚》则是“制地图之体有六”。《晋书》与《艺文类聚》的记载大致相同,不同之处在于《晋书》脱漏“定于准望;径路之实”几字。

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《裴秀传》古文本,摘自唐房玄龄撰《晋书·卷三十五》,清乾隆时期武英殿刊本。作者供图

“六体”分别指分率、准望、道里、高下、方邪、迂直:“制图之体有六焉。一曰分率,所以辨广轮之度也。二曰准望,所以正彼此之体也。三曰道里,所以定所由之数也。四曰高下,五曰方邪,六曰迂直,此三者各因地而制宜,所以校夷险之异也。”“六体”虽然在文中并列出现,但实际上地位并不平等,前三体与后三体存在主次关系。前三体中的分率指比例尺,准望指方位,道里指图上距离,而后三体中的高下、方邪和迂直在文中共出现过三次,每次皆同时出现,指的是高程、坡度和曲率,是对道里的补充说明,即绘图时需要考虑因地形起伏、道路弯曲造成的图上距离的误差。通过制图六体的绘图理论,可以解决把三维立体的地理要素转绘到二维平面上的问题。

从乾隆时期编撰的《四库全书》中经、史、子、集等四部皆有“制图六体”的收录方式可以看出,至少到乾隆时期,古人还没有对其性质形成统一认识。历代文献均收录了“制图六体”的内容,但是直到清初地理学家胡渭才有对“六体”的解释,并作为他绘制《禹贡锥指》图的理论依据,其余文献或节选或照抄,很少评述。“制图六体”作为专门的制图用语始自清末的朱正元。

“制图六体”作为专业术语虽然出现得很晚,但自其概念提出,人们制图时总会提到它。如唐代的贾耽(公元730~805年)谈到裴秀创立“六体”之说,并把“六体”与中国最古老的书籍之一《九丘》并列,认为“九丘乃成赋之古经,六体则为图之新意”。由此可知,贾耽对“六体”评价非常高,而他制图时,“夙尝师范”。宋代沈括在《梦溪笔谈》中谈及他制作“飞鸟图”时,也考虑到“六体”中的分率、准望、高下、方邪及迂直等五体。明代徐光启亦曾提到过六体,“其法以准望为宗,以考高下、方邪及迂直之校,以定道里,以设分率”,认为准望是其中最重要的原则。胡渭曾对“制图六体”的含义进行了诠释,但是对于如何将“六体”应用于绘图实践却感到困惑,于是发出“昔人谓古乐一亡,音律卒不可复。愚窃谓晋图一亡,而准望之法亦遂成绝学”的感叹。

明末清初,随着西方传教士来华,先进的科学技术和知识得以进入中国,其中包括利用投影方法和经纬度绘制世界地图的绘图方法。通过投影的方法,可以把地球球面转绘到二维平面上,尤其在表示大范围区域时,其优势更为明显。

清代,康熙皇帝经过学习,认识到西方测绘方法的科学性和准确性,遂请传教士指导中国的测绘人员对其统辖的疆域开展测绘,最终在康熙五十八年(1719年)完成包括对西藏在内全国疆域的地图编绘,形成当时世界上绘制地域最广、最准确的地图:康熙《皇舆全览图》。康熙认为,西方的测量方法源于中国:“论者以古法、今法之不同,深不知历原出自中国,传及于极西,西人守之不失,测量不已,岁岁增修,所以得其差分之疏密,非有他术也。其名色条目虽有不同,实无关于历原,皆系于岁修。”这种“西学中源说”影响到后来的学者,清末朱正元甚至提出《西法测量绘图即晋裴秀制图六体解》。朱正元将准望解释为测经纬度,并证以《周礼》中的“以土圭之法,测土深,正日影,以求地中”;而《考工记》中已记载了类似西人使用的水准来测量;道里则“与西人测三角无异者”,证以勾股原理;西人有测高差的方法,朱正元证以元代郭守敬就已测量海面到京师的地形高下,并以此推知裴秀也已有高下之测量。

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摘自汪前进、刘若芳整理出版的《清廷三大实测全图集》中的康熙《皇舆全览图》。

事实上,朱正元推测裴秀提出“制图六体”时已注意到经纬度显然过于牵强,地形、地貌的立体三维形象与平面的二维体系矛盾,“六体”中的准望是把立体转到平面建构的坐标体系,这恰与西方把球面投影到平面的道理具有某些相似性,但遗憾的是,裴秀解决的是把立体转到平面的问题,而非球面转到平面的投影,二者不能混淆,朱正元的说法实是夸大了裴秀的理论。但裴秀能够想到把立体的地物投影到平面则是值得肯定的。

从制图学的角度看,“制图六体”除了没有提出经纬线和地图投影外,几乎提到现代制图学上应考虑的所有主要因素。事实上,在一定范围内确实可以把地球球面看作平面——古代能施测的范围很小,故在有限的范围内施测,确实能保证测绘的准确性。从这个角度上看,制图六体确实包括了所有要考虑的因素,可以满足当时应用的要求,这或许是中国古代制图上不需要考虑地图投影的原因之一。此外,正如著名地理学家陈正祥所言,古代东方和西方地图学的发展,在本质上和趋势上颇有不同。中国自古为农业国家,编制地图的主要目标在于分配土地、征收赋税、城池防守以及交通水利等,注意较大比例尺地图的绘制;而古代地中海沿岸的居民,力求向外发展,航海图必不可少,其早期的制图家,皆偏重于大区域小比例地图的编制,因而必须测量经纬度并研究地图投影。需要补充的是,中国以农为本,人们主要生活在陆地上,陆地上的山川形势往往也可以充当旅行家们的路标,而茫茫大海,若缺乏合适的定位方法,则寸步难行。

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南宋刻石的《禹迹图》约1933年拓片。美国国会图书馆藏

地图是人们对所处地理环境的空间认知在图形上的体现。地图内容、地图绘制及使用随时代发展而变化,尤其是早期绘制的地图由于不受整齐划一的标准化的约束,它的绘制还受到当时社会文化、政治背景,以及绘制人员的技术水平和心理诉求的影响,呈现出丰富多彩的内容。因此,地图以直观的形式反映社会文明进步的轨迹。裴秀在制图实践的基础上提出“制图六体”,由此可知在西晋及西晋以前,古人曾经有一套量化绘制地图的方法,但是该技术却湮灭人间,没有流传下来。就后世绘制的地图而言,除了宋代《禹迹图》谱系图,以及清代康熙时期的《皇舆全览图》谱系图之外,现存绝大多数中国古地图带着明显的山水画痕迹,并不注重图面内容的准确性,甚至清代后期的军事地图也是如此,其准确性主要由图说完成。诚如康熙皇帝所言,西方的技术可以世代相传并不断改进,那为什么中国古代的地图绘制方法却难以进步,这是值得我们思考的历史问题。

专家简介:

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韩昭庆,复旦大学历史地理研究中心教授,任中国测绘学会边海地图研究工作委员会副主任委员、中国环境科学学会环境史专业委员会委员、中国地理学会历史地理专业委员会委员、上海中山学社副社长。研究领域有中国历史地理、环境史及中国地图史。

主持国家自然科学基金3项、教育部人文社会科学重点研究基地重大项目1项、上海市教委曙光项目、上海市浦江人才计划及复旦大学“985工程”创新基地课题各1项。出版专著2部,译著1部。在《中国社会科学》《地理学报》《复旦学报》《清华大学学报》《历史地理》《中国历史地理论丛》等刊物上发表论文近60篇。


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