概述

 

概述

测量是一门应用科学,是记录信息的一种手段。它将地表的起伏用一定的方法描述下来,使未身经其地的人能有梗概认识。因而测量从大的方面将可与记录地球整体形状,从小的方面将可以绘出小至几平方米大小的区域的图形。

若想测出地球全部或其中较大的区域,如一国一洲的区域,就需要考虑地球曲率问题,这种测量叫大地测量。大地测量队的任务就是测绘出较大的地面起伏图形。与此相反,如果仅仅是测出区域范围不大的地面形状,那就不需考虑地球曲率问题,可以把大地看成是平面,这样一来就简化了测量方法,免去许许多多计算,从而能迅速成图。这种将地球某一部分看成是平面的测绘方法叫普通测量,也叫平面测量。

除此之外,如果以测绘作业方法区分,无论是大地测量还是普通测量都可分成:田野部分,即观测;市内部分,即成图。只有在田野现场勘测或绘出一定的图形之后,回到室内加以整饰,以及进行各种必要的处置,最后得到一张比较完备的地形图。

本文所讲的考古测量,内容是指:测绘田野发掘区域内的墓葬分布及城址地貌等,因此我们所说的考古测量是田野考古工作的一种技术。它是为了弥补田野考古发掘中文字记录的不足,故此考古测量应属于普通测量学范围。作为田野考古工作者来说,这是一种基本技术,应该比较娴熟的掌握它。

在田野考古调查阶段就需掌握识图及草测技能。识图,是指根据所要调查的区域地理坐标,就是经纬度,来向有关的测绘机构索取该地域内较大的比例尺地形图,以便根据地形图确定调查路线。草测,是指运用简单的测绘工具,绘制出调查时多发现的古代遗址、墓葬、摩崖造像题记等处周围的地形图,以备在复查时找寻。

在开始进行考古发掘之前,每天都要把重要遗迹现象及墓葬编号一一测绘在探方坑位图上,因此探方坑位图,宛如战争中的指挥图,一切运筹帷幄都体现在这张图上。一旦发掘收工,再进行室内整理时,要弄清底层之间叠压,这张图也是至关重要的。

总之,考古测量贯穿于田野考古工作的始终。若能掌握这门技术,对于野外考古材料的社区有极大的裨益。特别是在古城址考古工作中,绘制出一张较为详细的地形图,就玩土鸟瞰城址,可以根据地形图推测那些早已被淹没的古城墙的走向。近年来逐渐把地面摄影测量,近景摄影测量,激光视距以及航空照片判读,遥感等比较新的技术植入考古测量中来,更能提高考古测量的质量。

然而考古测量所绘制的各种比例尺的地形图都是线型图,用等高线表示地面的凹凸起伏,并不是人人看后都能马上了然,需要进过多次实践,反复琢磨,才能对地形图所绘制的内容有所了解。

测量工作与绘画一样,先要勾勒出整体轮廓,随后在将细小部分绘出。测量工作程序是:在待测量地区,选择一些能对地形起控制作用的点位,组成控制网,这部分工作称为控制测量。然后在各个控制点上将其周围的地貌,地物测出来,就是一张完整的野外地形图,这部分工作叫碎步测量。在做控制测量是要求使用的观测仪器精度高一些,目的是减少控制网点的误差,只有在较高精度的控制网点下,才能测出合格的地形图。可以把测量程序概括为一句话,由点到面,由整体到局部。

 

 

我国测绘发展史

1.测绘技术的发展

新石器时代晚期农业较以前有较高的发展,这说明那个时代的人类对于一年中的节气有了进一步的认识,这种认识应归功于对天体的长期观察。到了距今三千年前殷商时期的甲骨文中已有很多的天象观测记录,这说明殷商时代在天文观测及测绘方面已经达到很高的水平。战国时期是我国水利事业较兴旺发达的时期,各国为了争霸备战都很重视水利的开发,如陕西的郑国渠、秦国史禄在广西开凿的灵渠,李冰父子在四川修筑的都江堰等,无疑带动了测绘事业的前进。

测量工作主要是将高低,距离,方位用符号表示在图上。古人记载某山之高几里,这种记载是否可信?西晋初年刘微著《海盗算经》提出了测山高的及距离的方法,他说:“今有望海岛,立俩表其高三丈,前后想去一百二十步,人目着地去望前岛峰,与表末参合。问岛高及去表各几何?”入图1-2,A,B俩处各立表AC、BD,各高 b =3 丈=5步,设俩表相距AB=d=1000步,从浅表却行步数AE=a1=123步,从后表却步行数BF=a2=127步,岛高PH=y,从前表到海岛的距离AP=x.

作DQ于CE平行,则BQ=a2=127步,QF=BF-BQ=a2-a1. 

 作RD与PB平行,则CD=d,    RC=x,   PR=b   

因为:∆HRC与∆DBQ相似  ,  ∆HCD与∆DQF相似

所以:RH/BD=RC/BQ=HC/DQ=CD/QF

即 y-b/b=x/a1=d/a2-a1  

所以:y=bd/a2-a1+b=5*1000/4+5=1255步

             x=a1d/a2-a1=12300/4=30750步

 

由以上算题看出,在地质书中所载的山高若干历史有其根据的,并非凭空臆造的,是可以信得过的。刘微的《海盗算经》还记载了有求邑大小及远近,以及山谷深度等的方法。

关于方位我国古书很早就有记载,如《诗经》有“淮南有箕”,“淮北有斗”,即是说用夜空中的南斗和北斗定向,这就是南北定向。

定位至西汉初已发展为十二个方向,1977年在安徽阜阳汝阴候墓出土的六壬盘就是西汉初期测定险段方位的一起,从六壬盘上可以明晰的看出十二个方位。

然而测绘技术自东汉末以后一段时期很少发展,这是因为西晋虽统一疆域,但时间很短,自八王之乱后,经五胡十六国、南北朝、中原战火兵  ,民众早已凋残一息,哪里还有精力发展科学,到了李渊统一全国建立唐王朝后,从武德至开元年间,由于生活安定,生产力也逐渐恢复发展起来,促进了科学事业的发展,测绘技术无论是在技术手段,还是在一起制造方面,这时都是得到了相应的发展。

开元十二年,僧一行改进了测绘仪器,创造出一种观测天体的新仪器——夏矩。并与南宫说等一起,北起北纬51度的瀚海都督府,南到北纬17度的临邑,共测了13处地理坐标。僧一行这次观测最大的功绩是实测了子午线长度,所观测的结果,子午线一度长123.7公里,比阿拉伯的天文学家阿尔华刺子模等人,再幼法拉底河的新查尔平原观测到的子午线一度长111.815公里,再时间上早了90年。

到了宋代测量仪器又有改进,《武经总要》记载有水准仪,除了不具备光学部分外,这种水准仪与现代的水准仪在设计构思上是相同的。

然而从南宋、辽、津、元直到清初,测绘事业不但没有发展,反而发生倒退。清康熙皇帝是位开明君主,能够接受新事物,他出于对国土的重视,对测绘技术及仪器都很留心,从西方购进一批测量仪器,迄今仍保留在故宫博物馆中。康熙四十一年,他派人测定经过霸州岛交河县的距离,即所谓的“中线”。康熙四十六年,又在北京附近测绘地图。康熙五十六年至康熙五十七年,完成了《皇舆全览图》,就是运用了测绘技术的结果。

2.成图发展情况

测量是一种手段,其最终结果是利用数据描绘各种图,如墓葬图、古城遗址图、遗址图集、古今地貌图等。

目前发现最早的图是1978年在河北平山县三汲乡中山王舆墓中出土的《兆域图》。

《兆域图》就是墓葬平面图,它刻在一块长94厘米,宽48厘米,厚约1厘米的长方形铜板上。此墓有人考定其埋葬时间在公元前310年,因此《兆域图》成图时间距今已有二千一百九十余年,这在世界上也算是比较早的。而且,据计算,《兆域图》的尺寸与实物的大小比例为1:500,恰与今天墓葬图比例吻合。

1986年甘肃省天水市方法滩秦墓中出土了绘在松木板上的地图。据分析这些地图埋葬的年代在秦始皇八年。这批图包括政区图、地形图及经济图三类。政区图描绘的是战国晚期秦国所属的邽县所辖地区;地形图和经济图十分清楚的描制出了邽县四周的山脉河流和各地的经济特点,与今天天水北道区周围的地理环境十分相似。这些图的比例是1:300000。放马滩墓出土的地图,说明我国远在二千余年前,无论是测绘技术还是制图手段,均居于当时世界前列。

在1973年湖南长沙马王堆三号汉墓的发掘中,出土了两件轰动世界的地图。一件是《地形图》,另一件是《驻军图》。这两件地图都绘制在锦上。

《地形图》长宽各96厘米,上方为南,下方为北,区域范围为东经111度至112.5度,北纬23度至26度,相当于现在广西壮族自治区的全州一线以东,湖南新田县、广东连县一线以西,北至全州,南大广东珠江口的南海的地区。图中对于水系的绘制较为精确,包括30条河流,其中注上名字的就有九条,图中还用不同符号显示了县、里等不同的居民单位。对于营浦、南平等县城之间的道路也绘制的极为详细。

《驻军图》是一幅长98厘米,宽78厘米的彩色军用地图,在图上不但绘制出山脉河流等地理因素,而且用黑底套红勾框标出守备部队的驻地及军事工程建筑物。这两张地图不但会址线条流畅,而且合乎比例,当代著名的历史地理学家谭其骧先生曾加以研究,其结论是:《地形图》比例尺约在1:170000至1:190000之间,《驻军图》主要部分比例约在1:80000至1:100000之间。远在二千年前能绘制这样详细而合乎比例的地图,说明我国古代科学技术几经发展到很高的水平。

到西晋时,有斐秀绘制的《禹贡地域图》。该图时用八十匹缣制成的大图。斐秀不但绘制地图,而且对于制图理论也有相当研究,《金属斐秀传》中记载了他提出的关于绘制地图的六项规则,既“制图六体”。其内容是:一分率,二准望,三道里,四高下,五方邪,六迂直。关于斐秀的制图六体在许多历史地理书籍中都有较详细的解释,这里不再赘述。

《旧唐书贾耽传》记载贾耽曾绘制“陇右山南图”以及《海内华夷图》。前者绘出的是今天陇山以西,终南山以南一带的地图,后者实际就是当时的世界地图。可惜的是斐秀,贾耽所绘制的原图,都已散失。

到了北宋时期人们开始觉察到,锦,缣等物绘制的图极容易损坏,于是人们将地图镌刻在石碑上,这样较为容易保存,迄今能看到的最早可在石碑上的地图,保存在西安碑林中阜昌七年所刻的一块石碑上,石碑正面是《华夷图》,背面是《禹迹图》。

《华夷图》即当时的世界地图,它是以唐代贾耽的《海内华夷图》为蓝本,而又有所删削。碑石的右下方刻有“唐贾魏公所载数百余国,今取著闻者载之。”这说明《华夷图》本身不全是《海内华夷图》,究竟此图作者是谁已无从考证,。这幅图绘制的实践,据考证在北宋政和七年至宣和七年之间。

《华夷图》的背面镌刻着《禹迹图》。关于《禹迹图》上石前的蓝本绘制的年代,根据图上黄河流经今河北,以及图中标有元丰三年建制的,可以断定原蓝本不会早于元丰三年。另外在今镇江也保存了一块《禹夷图》石碑,其落款为“镇江府学教授俞  立石“、”原苻三年正月依长安本刊”。

继《华夷图》,《禹迹图》之后在石上镌刻地图的风气日炽,目前发现的尚有:立于四川荣县文庙北宋绍兴年间上石的“九域守令碑”;保存在苏州博物馆内淳佑七年上石,黄裳绘制的地理图;刻在桂林市城北鹁鸪山崖石上的宋代的桂洲城域图,等等。

与碑石地图流传的同时,还有大量会在纸上的地图。除在墓中如马王堆三号墓偶有发现外,传世的地图还有:保存在辽宁省大连市旅顺博物馆内的明代杨子器题跋绘制的地图,此图绘于明正德七—八年,比例为1:1760000;自明末清初制图学已进入近代制图学的新领域中。清康熙皇帝,经过多年的准备工作于康熙五十八年完成《皇舆全览图》,在这幅图上第一次用汉语,法文标出珠穆朗玛峰;乾隆二十五年在《皇舆全览图》的基础上,又绘出《乾隆内府舆图》,图中以每个纬度5度为一排,共有十三排。《乾隆内府舆图》对后世地图有很大影响。

3.我国古代地图的特点

西晋斐秀提出的“制图六体”就指出了中国古代地图的特点。现在看大致可归纳为三点:

1)计里划方

在绘制地图之前,先在纸上打上一寸见方的正方形,这种网格在古代称之为“计里划方”,每一个标是一平方里。用现代科学观点看,这种网格叫坐标网。实测大比例尺地形图时,第一步工作仍然是打坐标网。西安碑林中阜昌七年上石的《禹迹图》就是用的计里划方。

2)飞鸟图

飞鸟图即指地物在一个假设水平面投影,如甲、乙两点中间有深沟而画在图上其直线距离却不很远。清胡渭的《禹贡锥指》在对晋斐秀的“制图六体”中的“迂直”加以解释说:“迂,如羊肠九折;直,如飞鸟准绳,二者皆道路夷险之别也。人迹而出于高于方与迂也,则为登降曲抑之出,其路远;人迹出于下与邪与直,则为平经度之地,其路近。此道路之数,皆以驻地人迹计,非准望远近之实也。准望远近之实,比测虚空鸟道一走熟,然后可以登著图,而八方彼此之体皆证;否则得之于一隅,必失之于地方,而不可以位图矣。”胡渭这番话的意思,就是说地图上确定两点之间距离因以两点水平投影距离为准。今天所测得无论任何种类地形图仍遵循这一原则,只不过是较古代地图在定量上要更加精确。

3)笔架式绘山法

现在能看得见的古代地图表示山高的方法多采用笔架式绘法,其实在唐以前绘地图与绘山水画是一致的。这种画山法只能示意,今天有些插图为了表示某一山的位置还采用这种方法 ,但在真实测绘地形图时已经放弃这种画法,而采用较为科学的等高线来表示。

我国古代测绘事业是很发达的,作为考古工作者不但应该掌握测量知识,也应对测绘事业的发展有一定的了解,并运用考古发掘出的遗物来填补测绘史上的空白。