沈括(公元1033~1097年),字存中,钱塘人(今浙江杭州人),是我国北宋时期卓越的科学家和文武全才的政治家。他出生于一个封建官吏家庭,从小就跟随父亲到过很多地方,长了不少见识。青年时,他就对儒家经籍、天文、地理、医学、兵法及诸子百家有着浓厚的兴趣,并且勤学好问,善于钻研,经常通宵达旦、废寝忘食地读书。他一生大部分时间从事政治活动,同时极其勤奋地致力于科学研究,在天文、数学、历法、地理、物理、生物、医药、文学、史学、音乐等多门学科取得了辉煌成就。他总结自己经历而撰写的《梦溪笔谈》,包罗了天文、地理、艺术、军事、法律等共20多种学科,被誉为“中国科学史上的坐标”。他在地图制作和地图测绘方面也有极高的成就,编绘了《天下州县图》,制作了多种材料的地图模型,进行了创造性的水准测量,堪称一位杰出的地图学家。
北宋熙宁九年(1076年),沈括奉旨编修《天下州县图》。他“先曾别编次一本,稍加精详”,并“欲再于职方借图经、地图等图草,躬亲编次”,然而,由于政务繁杂,又两度遭贬谪,中间还出守过边疆,这项工作一直未能完成。但他从未放弃这项工作的计划,总是把图稿随身携带着,直到晚年南迁谪居,他终于能专心致志地对所有的地图资料进行详细的整理加工,编绘成《守令图》,又称《天下州县图》。总图大小各1 轴,分路图18 轴,共20 轴。这是当时全国最好的地图。沈括在制图过程中,继承并发展了西晋裴秀提出的“制图六体”,还采用了一些新的制图方法。例如,他把过去用四至八到定方位和距离的方法进一步扩展为二十四至,即细分为二十四个方位,使制图的精密度有所提高。这也是后来元明时期将航海罗盘划分二十四个方位的先声。这部图集共有20幅地图,包括一幅高一丈二尺、宽一丈的大图,一幅小图和十八幅各路图。各路图的分幅按当时的行政区划十八路制划分,每路一幅,比例尺为二寸折百里,约合九十万分之一。图的地域范围为当时朝庭实际控制的区域,图名《守令图》即由此而来,即设有守、令等官职的地方之图。当时许多地理著作、资料都将陷于敌手的区域表示出来,表达作者收复河山的愿望,但易使人们对国家山河破碎的现状造成误解。这一时期测量技术的提高,对地图学的发展起了促进作用。
据曾公亮《武经总要》和李诫《营造法式》中的记载,当时的测量仪器有水准仪、望标、望筒、指南鱼、指南针、地螺(罗盘)等沈括将自己的心愿利用图名反映出来。沈括编绘地图时发展了裴秀的制图理论,采用了“飞鸟图”法。“所谓‘飞鸟’者,谓虽有四至里数,皆是循路步之。道路迂直而不常,既列为图,则里步无缘相应,故按图别量径直四至,如空中飞鸟直达,更无山川回曲之差。”他在编绘该图集时设立了分率、准望、牙融、傍验、高下、方斜、迂直7条制图原则和方法,“以取鸟飞之数”。沈括还把过去图上的四至八到定方位的方法发展为二十四至,以十二支、甲乙丙丁庚辛壬癸八干、乾坤艮巽四卦名之。“取鸟飞之数”和分二十四至采集地物距离和方位使测得的地物坐标精度更高。沈括在编图时注重调查研究,吸收前人的研究成果,“遍稽宇内之书,参更四方之论,该备六体,略稽前世之旧闻;离合九州,兼收古人之余意”。对郡县、疆土、河渠的变迁均以所见到的公文为准。一种较流行的说法,认为绘制者是北宋的沈括。其理由是,沈括长期从事地理学、地图绘制的实践。熙宁九年(1O76),沈括在三司使任内曾奉敕编绘《天下州县图》,于元祐二年(1O87)完成。此图共包括一大图、十九小图,而《禹迹图》很可能就是其中之一。持这一观点的人推测,元丰三年(108O)沈括在陕西知延州,于是便在长安刻下了《禹迹图》,晚年回镇江定居时,又将《禹迹图》的副本交府学保存,并在元符三年(1100)再次刊石,这就是《禹迹图》在长安与镇江有两方石刻的由来。
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