东西方多元文化共同推动地图的发展

伴随古人生产生活的地图和“问天”

早在文字诞生以前，随着狩猎、采集和祭祀活动的丰富，描绘人类古老活动的岩画已经产生。岩画上常表示出山川地物和动植物形态，这种记录部落或族群活动的行为方式，不单是最久远的艺术创作，也是早期人类对地理空间的感知和理解。这些描绘生活环境的线条勾勒，是描绘在岩石上的局部地图。

最初的地图是具有实用功能的生产生活工具，随着人类活动范围的扩大，人们不满足于仅仅理解居住地所处的环境，开始想象天与地的关系和大地的全貌。古人对无限世界的美好遐想和认识的演变，加之对已知世界的总结，共同织就了最初的世界观。可以肯定的是，地图功能的多样化进程和发展主要取决于不同文明的世界观发展。

在古印度的传说中，地球是一个塔状系统。古印度人认为，大地好似一张平板，下面由四头大象平稳地驮着；四头大象又站在一只硕大海龟的背上；海龟下面则是一条大蛇，蛇嘴含着自己的尾巴，围绕着整个世界，蛇身就是环绕大地的天。这个传说虽然源于动物崇拜，但生动地反映了古人对世界的认识。中国古人的认识虽与古印度人相似，但表达出来就显得十分质朴。中国古人认为“苍天如圆盖，大地似棋局”，简单说来就是“天圆地方”。而古代欧洲人也认为地球是一个立方体，在世界边界有坠入深渊之虞。

这种认识源于人类活动范围的局限。然而，东西方的先贤几乎在同一时间开始观测星空，并依次订立了天文历法。在对星空和天象的观测上，古人发现相同的星系在不同地方观察到的位置不尽相同，最初对地球形状的怀疑也由此产生。部分居住在海边的古人发现，远航归来的帆船总是最先看到桅杆，而后才是船身，由此判断地球表面是一个曲面，而非平面。当然，这个传说在今天看来似乎不大可能，古人在不借助望远镜的情况下不大可能对帆船观察得如此细微。总之，在没有天文观测传统和航海经验的人们看来，地球终归是四平八稳的一块平板，只有透过这样简单的思维，才能避免对球形大地的恐慌和复杂思考。

人类对地球“身材”最早的精确估算

泰勒斯是古希腊最早的思想家、科学家、哲学家，被誉为希腊七贤之一，是整个西方世界科学和哲学的创立人。年轻时，泰勒斯曾在古巴比伦学习了对日食和月食的观测，对海上航行船之间距离的测定，又在古埃及了解到常用的土地丈量方法。学习到大量数学、天文学和测量学的知识后，泰勒斯创立了米利都学派。泰勒斯通过太阳影长成功测量了埃及大金字塔的高度，估算出太阳直径为日道的1/720，这与今天的数据相差无几，正确解释了日食的原理，确立出小熊星座（据此判断航向），并通过精准的观察成为首个修订出一年365天日历的希腊人。泰勒斯学派下有一位叫毕达哥拉斯的学生，他对泰勒斯提出的地圆学说很感兴趣，后来成为古希腊著名思想家、哲学家、科学家、数学家的他也成为了第一个公开表述地球是球体的古希腊人。毕达哥拉斯也曾广泛游历古印度和古巴比伦等地，他将古巴比伦人的几何知识总结归纳，得出了三角学中著名的奠基理论——毕达哥拉斯定理。这一时期，毕达哥拉斯和随后的欧几里德对几何学的总结和发现尤为重要。由于几何学的大力发展，也为日后大地测量和地图绘制提供了科学保障。亚里士多德在公元前4世纪依据他的老师柏拉图的观点，首次发表“地球”的概念。这位学界的权威人士公开支持地圆学说，对后来的地球探索提供了重要动力。

公元前3世纪，居住在亚历山大城的埃拉托色尼进行了人类历史上最有成就的第一项地理学创新实验。埃拉托色尼在靠近阿斯旺尼罗河的一块沙洲上发现一口干井，奇特的是，阳光可以在夏至当天的正午直射井底，没有丝毫偏差。埃拉托色尼已经知道在夏至日的亚历山大城，建筑物的影子虽然很短，但是至少也存在指向北方的短影。于是，他在阿斯旺以北的尼罗河三角洲一带找到一座高塔，在夏至日当天测得阳光与塔身铅垂线的角度。由于照射阿斯旺和三角洲的阳光是平行的，所以，两地的子午线间夹角应当等于阳光与塔身的夹角。埃拉托色尼通过精准观测，将这一角度定为7°12´，这一角度恰好为圆周360°的1/50，下面只需精准测量出水井到高塔的大地距离，因此距离的50倍即为地球的子午线周长。埃拉托色尼通过详细丈量测得两地间距离为5000希腊里，最终算出了地球子午线周长为252000希腊里。这一地球周长经过换算后大约合39375千米。后来埃拉托色尼又对这一计算值进行了修订，最终得出结论：地球的周长为39360千米。这是人类第一次找到测量地球周长的方法并准确测出成果，该数值与今天的地球极周长39941千米惊人的接近，误差仅为1.45%。

最早、最准确的“世界地图”

埃拉托色尼对地球奥秘的准确计算并未掩盖其地理学研究的伟大光环。他首次将世界分为欧洲、亚洲和利比亚（即非洲北部）三大洲，首次判断地球上存在一个热带、两个温带和两个寒带，他确立的地球分带与现代地理的“地带”相当接近，他发布的回归线经度仅比23°30´的标准值差了半度。

埃拉托色尼在地图编绘思想和方法上的探索成果深深影响着现代地图学理论，是地图投影学的最重要奠基。他大量地使用亚历山大大帝东征和毕提亚斯远航的地理发现成果，对古老的爱奥尼亚地图进行了大规模改绘。他将已知的有人居住的世界划分为经纬网格，测算了从印度恒河口至赫尔克列斯的“世界”长度，得到78000希腊里的数值，又测算出经过亚历山大里亚的已知世界子午线长度大约为38000希腊里，两大极跨度相交于希腊的罗德岛，并在两条线上选取了12个主要地点作为坐标参考，组成了坐标基础和经纬网格。经纬网格的首次提出和运用是地图学的重大突破和飞跃，一直影响着地图后来的发展和创新，也为后来地理学的“圣经”——托勒密的《地理学指南》提供了思想依据和数据支持。

中国式地图符号和编绘思想的发展

早在3000多年前的周昭王时期，中国第一幅具有实际用途的城市建设用地图就已经诞生。据《周礼·地官司徒·小司徒》记：“地讼，以图正之。”而其后的春秋战国时期，由于中原各封邑间战祸不断，以战争和领土割据为主题的地图被广泛应用。《管子·地图》记：“凡兵主者，必先审知地图。”荆轲之所以能单人进入咸阳宫，就是因为他手握燕国地图，才有了“图穷匕见”的典故。可见，在先秦时期，掌握他国地图就拥有了战胜他国的制胜法宝。绘制于公元前168年的西汉马王堆军事地图共出土三幅，分别为《地形图》《驻军图》和《城邑图》。其中《地形图》描绘了西汉初年长沙国南部的居民地、道路和水系等。居民地详细分为县级和乡里级；道路和水系均分出了等级，以粗细加以区分。该图首次采用闭合曲线表述山体轮廓和山势延伸方向，相当于实测的等高线表达，而等高线在国外地图上的运用直到19世纪才普及开来。《驻军图》则用黑色描绘居民点，朱红色标示九支驻军的名字、防区界线、指挥所、军事要塞等，天青色用于表示水系。《驻军图》首次采用分层设色的现代地图制作理念，主次分明，要点突出。两幅图在地图符号设计和等级划分上遥遥领先于那个时代。

虽然中国天文学家、地理学家、数学家张衡在其著作《浑仪图注》中有“天之包地，犹壳之裹黄”的“浑天说”论述，也初步认识到了地圆学说，但与之矛盾的是，他在自己的《灵宪》中又认为天圆地平。在天文历法方面做出突出成就的张衡也难以突破地平的约束，直到唐代高僧一行估算地球周长和明代西方传教士传入欧洲东西半球地图时，地圆学说才渐渐被中国皇室和士大夫阶层所了解。以中国人“大地似棋局”的有限认识为基础，西晋的裴秀首次在其《禹贡地域图》中采用“计里画方”的绘图手法，并且总结归纳出贯穿中国乃至东亚地区古代地图发展理论的“制图六体”。他认为地图绘制应当遵循分率、准望、方邪、高下、迂直和道里六大准则。按照现代地图学的理解，分率即为比例尺，准望即为地物的方位，方邪为地形坡度，高下为相对高程，迂直为等高距，而道里为距离。方位、距离和比例尺构成了平面地图的三大要素，而坡度、相对高程和等高距则是描述地形起伏的三大要素。裴秀应用计里画方和制图准则绘制了描绘当时全国范围的《方丈图》，该图划定一寸折百里，换算成今天的比例尺大约为1:180万。

中国在地理研究上的长足进步

裴秀当年在舆图方面和制图准则方面的成就不亚于西方制图家的理论，唯一不同的是，西方人认识到的地球是球体。但是，直到墨卡托构建出最早的地图投影体系之前，球体和平面的地理认识在如何精确表达真实地物的状况方面没什么区别，而且，古希腊科学家开创的“地理学”高峰也早已结束，5世纪时《星地学》一书中出现的“T-O地图”和6世纪模仿摩西的圣柜制作的方形地图将古希腊的地理学认识拉回谷底。西方这种地理认知上的倒退完全缘于宗教黑暗时期教宗对信众的愚化。

西方人之所以能率先发现地球奥秘，一是源自于颇具冒险色彩的长途旅行，二是来自广泛的经贸活动。腓尼基人和古巴比伦人的商船将地中海的商人源源不断地载向东方海域，亚历山大的东征进一步扩大了希腊人的视野。地理和地球奥秘的发现需要在广阔的疆土上进行观测才能凸显出来，唐代以前，中国只有在两汉和西晋有这种机会进行观测和测量。可是，西域都护府和西域长史府中并没有安排像亚历山大东征军中跟随的那些星相学家和地理学家。公元724年，高僧一行为了探究刘宋时天算家何承天和隋代天算家刘焯对“一寸千里”说法的质疑，决心在初唐广阔的疆土上开展大地测绘和地球圆周的测量。他派遣太史监南宫说测量了北至河南滑县，南到河南上蔡间同一子午线上的距离，测得合526里270步。一行又在两地观测北极星角度，发现前后偏差1.5°，该角度即为滑县至上蔡间弧长的夹角。一行的方法与1000年前古希腊埃拉托色尼的深井测量法如出一辙。一行最终得出的地球子午线周长与现代值间误差为11.8%。深究偏差原因会有很多变量，当时的计量单位“里”和“步”在换算为今天的米时都存在问题，因为准确考证出西方人创立的“米”和中国古代的度量单位之间的原始关系是很难的。另外，一行所测量的子午线弧长远小于埃拉托色尼的测量长度，我们知道，在多种变量集中体现的时候，长距离测算得出的结果误差应小于短距离测算的结果。因为这次测量，一行在《大衍历》中否定了“日影一寸，地差千里”的谬误。

公元814年，阿拉伯人阿尔·花剌子米在美索不达米亚平原上成功测算到子午线弧度1°约合111.815千米，与现代数据仅有1.09%的误差。这一成就较之1000多年前的埃拉托色尼更加精准，可见，阿拉伯人在这一时期的地理测绘水平相当高超。

唐代以后的舆图大发展和海图的诞生

唐代最著名的地图为贾耽的《海内华夷图》。该图将“制图六体”中的分率纳入，并在图中标示了古今地名对照，以不同颜色加以区别。虽然原图早已失散，但南宋的《华夷图》再现了贾耽的巨作并留存至今，现藏于西安碑林博物馆的石刻《华夷图》和其背面的《禹迹图》皆为《海内华夷图》的缩绘版。石刻还有题注：“唐贾魏公所载，凡数百余国，今取其著闻者载之”，说明了原图的规模之巨，该图也是现存最早的以计里画方为绘制方法的地图。沈括独创出“飞鸟图法”。成于1155年的《十五国风地理之图》是世界上最早刊印的地图。宋代还创编首绘出第一幅规模巨大的中国范围总舆图——《淳化天下图》，可惜早已难觅其踪。

进入元代，中国各类地图层出不穷。随着泉州港的兴盛，元朝与阿拉伯商人的广泛联系促进了航海技术的进步，元朝的戎克船往来于马六甲海峡和泉州港之间。这时期的地图主要有朱思本的《舆地图》和李泽民的《声教广被图》。

元朝的航海大发展和地图编绘大大拓宽了中国人的眼界，明代初期编绘的《大明混一图》，虽然仍将制图中心和大幅面确立在《禹贡图》所示的范围内，但在周边拓展出许多中国人第一次听说的地方。这幅图是中国第一幅标示整个欧洲、非洲和亚洲的世界地图，尤其是对非洲南部好望角的标示，比葡萄牙王国的海图早200年。此时，郑和的船队还并未抵达东非的蒙巴萨，对非洲南部海岸的精细描绘应该是空前的。永乐年间，郑和船队七下印度洋，开辟了多条印度洋航线，回国后，郑和编绘出《郑和航海图集》。原图虽然在紫禁城大火中焚毁，所幸的是原图已被转录至《武备志》中。《郑和航海图集》中标有某地至某地的更数（更是海上距离丈量单位，一更为2小时45分内的顺风航程）。这部航海图集相当于明代的第一部远洋航海日记，虽然航线图最远记录了东非肯尼亚海岸一带，但航线图只是描绘出线状的沿线沿岸情况，并没有帮助明朝人弄清楚印度洋的真实海岸。可以设想，如果这时候有人能将《大明混一图》与《郑和航海图集》的内容进行整合重编，一定可以编出一幅可以与“托勒密的世界地图”相媲美的世界地图来。

传教士带来的西方世界地图和编绘思想

随着欧洲文艺复兴的兴起，寻找通向东方的航线成为西欧航海国家的首要目标。继哥伦布发现南美洲和加勒比群岛后，西方人眼里的“世界”第一次扩展了一倍以上，原有的托勒密地图系统已经跟不上不断传来的地理大发现成就。麦哲伦于1522年开展环球航行后，人类第一次通过实践证实了“地球是圆的”这一普世真理。比利时人墨卡托紧随其后创立了最早的地图投影法——矩形投影。投影的运用让地图可以更加真实地反映地球的形状。

1582年，意大利传教士利玛窦不远万里来到中国，他是第一个将欧洲的世界地图和球形地球的理念带到中国的西方人。利玛窦于1584年编制成《山海舆地全图》，后来又依据最新地理大发现成就编绘成《坤舆万国全图》，后来又由朝鲜人李应试协助其完成了《两仪玄览图》。利玛窦将地圆学说普及给明代的有识之士，他主持编绘的世界地图是中国最早的五大洲世界地图，全面拓展了中国人的眼界和思维理念，为明清两朝中国舆地图的革新和发展提供了启蒙。后来，由西班牙耶稣会士庞迪我修正增补的《山海舆地说》补充了利玛窦的《山海舆地全图》。明万历皇帝想看全新的世界地图，毕方济受命编绘成《坤舆全图》。又有意大利耶稣会士艾儒略于1610年来华编写出《职方外纪》，促成了中国第一部由中文写成的世界地理著作。

进入17世纪中叶后，随着荷兰人对“未知的南方大陆”澳大利亚大陆的发现和库克船长的探险，地球的角角落落已经很少没有被描绘在地图上了。1674年，南怀仁编制的《坤舆全图》就表示了全球范围内大陆国家42个，岛国21个，海洋名称27个，还绘制了2条连接中国的航线。南怀仁还是第一个将中国的世界地图中的莫瓦腊加改称为澳大利亚的人，进一步完善了康熙时期的中国版世界地图。在康熙帝的主持下，历时10年编成包含中国北方全境的大图《皇舆全览图》，这是中国首次由皇帝授意的全国范围内大规模实测的绘图工程。即便是西征葛尔丹，康熙帝也钦命测量人员随军出发，10年的测量共采集到630个点的经纬度，各点之间严格进行实地的三角测量。该舆图以北京为本初子午线，这一传统一直沿袭。乾隆帝平定了准噶尔部叛乱后，又将天山南北，远至塔什干和撒马尔罕的地图真空区加入《皇舆全览图》，于1761年完成《乾隆内府地图》和《西域图志》。

17世纪末期，英国取代西班牙和荷兰成为头号海上强国。科学的进步进一步推动了人类对地球的认识，为现代地图理论的最终确立打下了坚实基础。牛顿在充分研究了地球自转对地球形状的影响后，认为地球是一个两极略扁、赤道略鼓的椭球体，并且通过运算得出赤道半径比极半径长20千米。1735—1744年间，法国巴黎科学院派出测量队分赴北欧和南美进行弧度测量，证实了牛顿的椭球体理论。现代数据表明，地球的赤道半径为6738.14千米，极半径为6356.76千米，并且北极区域比其他地方高出18.9米，南极地区则向内凹进24～30米。夸大来说，地球类似于一个赤道稍鼓的梨形。

地图在其后的技术革新中得到了新的发展，尤其是投影技术的日趋成熟，让人类可以将地球“摊平”来看。清末，魏源编著的地理学著作《海国图志》让中国人全面了解了世界各国的地理和历史知识，是一部了解西方世界和先进思想的百科全书，在学术界引发了“师夷长技以制夷”的思想，为洋务运动和戊戌变法点燃了星星之火，寻求变革的思想一时间席卷全国。这时候，中西方地图编制的中心思想和表达形式已经融合，地图作为了解世界的工具书，开始走进各类新式学堂和中国寻常百姓家。