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中国科学制图学之父——裴秀  

2014-03-07 11:39:43|  分类: 测天绘地 |  标签: |举报 |字号 订阅

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中国科学制图学之父——裴秀

  

     魏晋时期的地图学家裴秀(公元223-271),被誉为"中国科学制图学之父"。他绘制了18副《禹贡地域图》,创立了中国最早的完整制图理论——《制图六体》,为我国制图学奠定了科学基础。有些西方学者对于裴秀的成就也给予高度评价,说他完全可以和古代希腊希腊著名的地图学家托勒密(公元99-168年)相提并论,而立于世界著名地图学家之林。 可以说,裴秀 开创了我国古代地图绘制学。目前国内地图制图最高荣誉奖——裴秀奖,就是以他的名字命名的。

春秋战国时期地图已广泛用于战争国家管理,秦汉以后损失严重。出于政治军事需要,裴秀立意制作新图。他领导和组织编制成《禹贡地域图》18篇,这是中国和全世界见于文字记载的最早历史地图集。为了便于应用,他还将一幅篇幅过大(用娟八十匹绘制)的《天下大图》缩制成以寸为百里(比例尺1:1,800,000)的《地形方丈图》,图上载有名山都邑,为军政管理提供了科学依据。

裴秀在地图学上的主要贡献,在于他第一次明确建立了中国古代地图的绘制理论。他总结我国古代地图绘制的经验,在《禹贡地域图》序中提出了著名的具有划时代意义的制图理论--"制图六体"。所谓"制图六体"就是绘制地图时必须遵守的六项原则,即:即分率(比例尺)、准望(方位)、道里(距离)、高下(地势起伏)、方邪(倾斜角度)、迂直(河流、道路的曲直),前三条讲的是比例尺、方位和路程距离,是最主要的普遍的绘图原则;后三条是因地形起伏变化而须考虑的问题。这六项原则是互相联系,互相制约的,它把制图学中的主要问题都接触到了。

裴秀提出的这些制图原则,是绘制平面地图的基本科学理论,为编制地图奠定了科学的基础,它一直影响着清代以前中国传统的制图学,在中国地图学的发展史上具有划时代的意义,在世界地图学史上占有重要地位。

晋裴秀以前,中国在地图学方面虽然积累了十分丰富的实践经验,但是缺少理论概括和指导。自裴秀提出"制图六体"之后,即为中国地图学者所遵循,如唐代的贾耽和宋代的沈括等都曾在论述中表明,裴秀"六体"是他们绘制地图的规范。可以说,在明末清初欧洲的地图投影方法传入中国之前,裴秀的"六体"一直是中国古代绘制地图的重要原则,对于中国传统地图学的发展影响极大。

     裴秀秀出身于一个官宦之家。祖父裴茂,父裴潜,都官至尚书令。 裴秀自幼喜欢学习,8岁就会写文章。青少年时,对政治已感兴趣,而且学识比较广博。他的叔父裴徽,当时名望很高,家中常有很多宾客来往。有些宾客在来拜见裴徽之后,还要到裴秀那里交谈,听听他的议论,那时裴秀年仅10余岁。

由于裴秀才华出众,很受人们的赞赏。渡辽将军毋丘俭把他推荐给当时掌握着辅政大权的曹爽。曹爽遂任命裴秀为黄门侍郎,并袭父爵清阳亭侯,时年25岁。年轻的裴秀,脱颖而出,有时不免自负。一次,他得知著名的机械专家马钧设计制做一种能连续把巨石发射到远方的攻城器,竟加以哂笑,并与马钧辩难。马钧口才不及裴秀,后来就不多加辩解了。裴秀十分得意,又讲个没完,其实他对机械原理并不很精通。当时的文学家傅玄,为此曾劝说过裴秀。

司马懿诛曹爽,魏朝大权落入司马氏手中。裴秀因是曹爽任的官吏,被解除了职务。但不久又在朝中做官。司马懿的儿子司马昭(晋文帝)执政后,裴秀得到更多发挥才能的机会。他提出的有关军事和政治方面的建议,常为司马昭所采纳,被任命为散骑常侍,在皇帝身边做顾问。

公元257年,34岁的裴秀随司马昭到淮南征讨诸葛诞,因为他出谋划策有功,被任为尚书,不久又升为尚书仆射。晋武帝司马炎代魏称帝后,裴秀又先后担任尚书令和司空(相当于宰相),在他担任司空后,除在朝廷中负责其他政务外,还负责管理国家的地图和户籍人口。由于职务上的关系,他得以接触更多的地理和地图知识,并使他对古代地理和地图进行了仔细整理和精心研究。

当时有人向晋武帝反映骑都尉刘向有替裴秀占官府稻田之事,请武帝处理。武帝念裴秀有勋绩于王室,仅加刘向的罪,而对裴秀就不予追究了。

晋泰始四年(公元268年),以尚书令裴秀为司空,成为最高军政负责人之一,并兼任地官。地官主管全国的户籍、土地、田亩赋税和地图等事,裴秀在地图学方面取得的成就与这一职务有很大关系。可惜,3年之后,他因服寒食散又饮冷酒,不幸逝世。

裴秀的一生,在政治上相当显赫。但是他深为后人称赞的,是他生前的最后几年在地图学方面做出的贡献。在学术上裴秀的重要成就是主持编绘《禹贡地域图》18篇和他在为此图撰写的序中提出"制图六体"。此外,还缩制旧天下大图为"方丈图",或称"地形方丈图"。又著《翼州记》、《〈易〉及〈乐〉论》。未完成的著作有《盟会图》和《典治官制》等。

    《禹贡地域图》是中国见于文字记载的最早的一部地图集。协助裴秀从事这项工作的主要是他的门客京相。这部地图集的编绘和完成时间是在泰始四年至七年(公元268—271年)。完成之后,既"藏于秘府",又"传行于世"。藏于秘府的可能是原件,传行于世的大概是一些复制的抄本。

虽然裴秀对于"制图六体"已经有所说明,但是后人对"六体"的理解,并不十分清楚,也不完全一致。例如清初的地理学家刘献廷认为"准望"是计里划方,他在所著《广阳杂记》卷二中写道:自晋裴秀"作准望,为地学之宗,惜其不传于世。至(按:当为元)朱思本,纵横界画,以五十里为一方,即准望之遗意也"。与刘献廷差不多同时的著名学者胡渭在他的《禹贡锥指·禹贡图后识》中对于"准望"的解释与刘献廷不同,他认为"准望"是"辨方正位","分率"是"计里画方"。他对"六体"评价很高,指出那是"三代之绝学,裴氏继之于秦汉之后,著为图说,神解妙合"。然而后来的"志家终莫知其义"。所以他接着解释说:"今按分率者,计里画方,每方百里,五十里之谓也。准望者,辨方正位,某地在东西,某地在南北之谓也。道里者,人迹经由之路,自此至彼,里数若干之谓也。路有高下、方邪、迂直之不同,高则冈峦,下为原野,方如矩之钩,邪如弓之弦,迂如羊肠九折,直如鸟飞准绳,三者皆道路险夷之别也。人迹而出于高与方与迂也,则为登降屈曲之处,其路远,人迹而出于下与邪与直也,则为平行径度之地,其路近。然此道里之数,皆以著地人迹计,非准望远近之实也。准望远近之实,则必测虚空鸟道以定数,然后可以登诸图,而八方彼此之体皆正。否则得之于一隅,必失之于他方,而不可以为图矣。"胡渭对于"六体"的解释,除个别论点如分率即画方之说,有待商榷外,可以说都是很精辟的。

根据裴秀对于"六体"的说明,"分率"即比例尺是毫无疑问的。但是"分率"不等于画方,因为"分率"与画方在制图学中是两个既有联系又有区别的概念。画方是"分率"的具体表现,而有比例尺的图未必都是画方的。例如,河北省平山县中山王墓出土的《兆域图》,图上有文字注明:"王堂方二百尺"、

"正堂宫方百尺"等,且图上表示二百尺的长度亦为一百尺长度的两倍,说明《兆域图》虽然是按一定比例尺绘制的,但不画方。再从现存宋代上石的《兴庆宫》图的拓片来看,图上文字注明:"每六寸折地一里",虽有分率,亦不画方。因此,认为"制图六体"中之"分率"就是计里画方,是不妥当的。至于裴秀按一定比例尺绘制的地图是否有画方,因无文字和实物资料为依据,不宜肯定。

近人著作中也有把"准望"理解为计里画方的。但是,把"分率"理解为比例尺,把"准望"理解为方位或方向的人最多。应该说多数人的理解是合乎裴秀序文原意的。关于"道里",胡渭的解释是对的,即地物间人行的道路里程。有人认为是"步测直角三角形的边长",则与裴秀原意不符。胡渭对于"高下"、"方邪"、"迂直"三法,也作了很好的解释解释。后来,不少论著中对此三法的解释,反而不很清楚。现再扼要加以说明。根据裴秀的序文和胡渭的解释,可以把"高下"释为"高取下","方邪"释为"方取斜","迂直"释为"迂直"。就是说,当地物间人行的道路里程不是水平直线距离时,则需将此道路里程通过数学运算变成水平直线距离,再制图。这样图上地物的位置才能准确。


    我国地理学起源很早,远在三四千年前的商、
周周时期,国家已经设置了专门掌管全国图书志籍的官吏。大约在春秋战国战国时期,出现了我国历史上一部地理学名著――《禹贡》。到了魏晋期间,因为年代久远,《禹贡》中所记载的山川地名已经有很多变更。 裴秀在详细考证古今地名、山川形势和疆域沿革的基础上,以《禹贡》作基础并结合当时晋朝的"十六州"而分州绘制的大型地图集,绘制了《禹贡地域图》十八篇。图上古今地名相互对照,它不仅是当时最完备、最精详的地图,而且更重要的是它采用了科学的绘制方法。裴秀在完成这本地图集的绘制以后,把它进呈给晋武帝,被当作重要文献收藏于"秘府"。裴秀在图的前面写了序言,详细谈到了他绘制地图所运用的方法。这是一篇很有科学价值的珍贵文献,它体现了裴秀在制图理论上的卓越见解。这篇序言后来被保存在《晋书·裴秀传》里。

他创立"制图六体"理论,系统总结了前人丰富的绘图绘图经验,为后世的地图绘制工作提供了一套完整的规范,是世界上最早的地图纲要。制图六体是很科学的。可以说,今天地图学上所应考虑的主要因素,除经纬线和地图投影外,裴秀几乎都已经提出来了。早在一千七百多年前,裴秀不仅已经认识到地在地图上表现实际地形的时候有哪些相互影响的因素,而且知道用比例尺和方位去加以校正的方法,这在地图发展史上是具有划时代意义的杰出成就。

裴秀的制图六体对后世制图工作的影响是十分深远的。直到明末意大利传教士利玛窦所绘有经纬线的世界地图在中国传播传布以前,我国在地图绘制上,虽然在内容上不充实、完备,但是在方法上基本是遵循制图六体的。

据史书记载,裴秀除了绘制《禹贡地域图》以外,还曾经绘制了一幅《地形方丈图》,一直流传了几百年,对后世地图学的发展有相当大有影响。大概在他以前不久,有人绘制了一幅《天下大图》,规模非常宠大,据说"用缣八十匹",这在当时世界上是绝无仅有的。但是这幅《天下大图》有一个缺点,就是不便携带、阅览和保存。于是裴秀运用制图六体的方法,"以一分为十里,一寸为百里"的比例尺(大约相当于一百八十万分之一)把它缩绘成《地形方丈图》,并且把名山、大川、城镇、乡村等各种地理要素清清楚楚地标示在图上。这样,阅览它就方便多了。可见裴秀已经掌握了缩放技术。

    裴秀身居相位,一生主要从事政治政治活动,不可能经常花大量精力亲自动手进行绘图。因此无论是他的《禹贡地域图》,还是《地形方丈图》,都是在别人的帮助睛才能得以完成的。他主要是起了发起、组织和指导的作用。

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