测绘科普
黄炳与《余姚县境经纬度分开方积里图》
来源:国家测绘局国土司 时间:2018-01-12

据史料记载,清同治三年(1864年),朝廷饬令东南沿海各省滨海府县测绘精确舆图,浙江省有二十六州县先后开展测绘,余姚县因测绘学家黄炳的直接参与而率先完成《余姚县境经纬度分开方积里图》。这是浙江省的一幅传统测绘手段与西方测绘技术相融合的实测县图,在浙江测绘史上占有一定的地位。
  黄炳,字蔚亭,浙江余姚人,生于清嘉庆二十年(1815年),卒于清光绪十八年(1892年),终年78岁。据《余姚黄氏宗谱》记载,黄炳为黄宗羲的第七代孙。其先祖黄宗羲(1610年—1695年),字太冲,号南雷,又号黎洲,与顾炎武、王夫之并称为明末清初三大思想家。黄宗羲父黄尊素曾任监察御史,为东林党著名领袖,受权宦魏忠贤陷害而死。黄宗羲继承父辈遗志,成为复社领袖,同阉党余孽继续斗争。明亡后,清兵入关,他激于民族义愤,召募义兵进行反清复明的武装斗争。失败后,长期过着政治流亡生活,四处奔走,甚至远赴日本。回乡隐居后,清政府屡次征召,他坚辞不出,潜心研究学问,著有著名的《明夷待访录》,以及《授时法假如》《西洋历法假如》《割圜八线解》《勾股图说》《测圆要义》等天文历法与算术著作。康熙七年(1668年),黄宗羲到宁波白云庄创办甬上证人书院,教授天文、地理、数学、历法等自然科学知识和西方的“测量推步之学”,不少学子后来成为闻名当代的经学家、史学家、文学家。
  受先祖黄宗羲的影响,黄炳“绍祖宗,一脉相承”好习天文、数学,黄炳自己说:“……笃嗜此术,伏读御制《数理精蕴》,暨先黎洲公《勾股图说》《开方命算要义》等书,参以西人新出之法,研索有年。”因而黄炳一生虽未有功名,学术研究却颇有心得,著述颇丰,著有《方平仪象》《五纬捷算》《交食捷算》(四卷)等著作。黄炳所处的晚清时期,正是西方科学思想影响我国,并且与我国传统的科学理论体系开始融汇的时期,反映在地图测绘上也莫不如是。因此,经过长期的研究后,黄炳说:“……测算舆地之术,或用勾股,或用三角。用勾股者祖周髀,测以矩度,算以倒直二影小大比例,而远迩高深之数得焉。用三角者宗西法,测以仪器,算以正余八线同异乘除,而远迩高深之数亦得焉。然直影之度,即八线之余切;倒影之度,即八线之正切。所谓偃以望高,覆以测深,卧以知远者,矩度与仪器无二理也。”认为中国传统的舆地测算方法与西方地图测绘技术道理是一样的,中国传统的测量器具与西方的测量仪器的工作原理也是一样的。
  黄氏自宋建炎年间迁居余姚竹桥以来,世居余姚,子孙颇藩,又有黄尊素、黄宗羲这样的名家大儒,自然是余姚的一大望族,因而每有县令到任,必然会到黄府拜望。清同治元年(1862年),赐进士出身的天津人陶云升到余姚任知县,即慕名到黄府拜访,几次往来,两人成了至交。后来陶云升这样记述:“……蔚亭指陈象纬,悉抉奥探微之论,知其得力于此道深也。”而黄炳却感叹说:“漫之技无所用”,只能在续写宗谱时将自己所学的测绘知识作一发挥,测绘过黄氏祖坟图。
  《余姚县境经纬度分开方积里图》的测绘,给了黄炳实践所学测绘理论一次极好的机会。清同治三年,朝廷饬令东南沿海各省滨海府县测绘精确舆图,刚刚被封为一等恪靖伯的闽浙总督左宗棠即令所属寻访懂得测绘技术的人才,要求“各属改造舆图,凡山岭崎岖、水道纡曲所占里数概行折算平地直径为准。其方向以罗盘之二十四字及仪器之三百六十度彼此参校,不使失其本位,庶与旧图迥别。”余姚县知县陶云升即以黄炳举荐,一时间,黄府门庭若市,上门请求帮助测绘舆图的各地官吏络绎不绝。黄炳应陶云升之请,开始着手测绘余姚县舆图。这一年秋天,黄炳动手制作了地平经纬仪、全圆仪、半圆仪、象限矩度仪等仪器,“黾勉从事五阅月,”《余姚县境经纬度分开方积里图》终于完成。
  《余姚县境经纬度分开方积里图》为木刻雕版印刷的单幅挂图,宽55厘米,高98厘米,图面上方约占全图2/7幅面为知县陶云升所作的序,详细述说了测绘该图的缘由,以及该图的观后感:“……是图也,山川状其险夷,则防御知所要矣;壤地辨其交错,则疆界无所混矣;江湖象其流潴,则水利罔敢侵矣……”对新测的《余姚县境经纬度分开方积里图》大加赞叹。图面中下方约占全图5/7幅面为《余姚县境经纬度分开方积里图》,采用上南下北方位绘图,左上角为黄炳的题识,阐述了该图的测绘过程和方法。右上角为该图的图例说明。
  《余姚县境经纬度分开方积里图》秉承我国传统的计里画方法测绘,以里为长度计量单位,每里计纵黍尺180丈,每方十里。经度测量以京师子午线(即经过北京的中央子午线)为正度中线,测得县治在正度中线东四度三十六分,在省城东五十四分三十六秒,并推算得“姚地十里,当天度三分二十八秒弱,化时得十四秒弱……东至双河、洋浦,比县治时刻加一分四秒;西至五车堰、竖塘,比县治时刻减一分四秒。”纬度测量则以北极出地度数确定,黄炳认为:“北极出地之纬度,即其地赤道北之纬度,李氏《一统舆图》列余姚治城于赤道北三十度五分。今昼测日影,夜测辰极,推得治城在赤道北三十度三分,南至奉化界在赤道北二十九度四十四分,北至海际在赤道北三十度二十二分。”图内山以象形符号勾绘,居民地以实心小圆点表示,河流分别以单、双线绘出,桥和堰分别用长方形和实心长方形符号绘出,道路以小圆点虚线表示,地名采用横、竖、斜列式注记。
  《余姚县境经纬度分开方积里图》测量完成后,得到知县陶云升的盛赞,“诸友纷纷索观”,许多尚未开始测量地图的邻县官吏再次上门邀请黄炳帮助测绘,黄炳以“体弱疲于登临”婉拒,潜心书斋,将自己平生所学的测绘知识与《余姚县境经纬度分开方积里图》测绘实践,“融汇诸法,参以心得”,编写成《测地志要》四卷,并于同治六年刊印出版。是书为我国清代同光年间测绘学家编撰的为数不多的测绘教材之一,有资料记载,是书曾为清政府选为军事教材。黄炳在《余姚县境经纬度分开方积里图》的题识中,也将测绘过程作了简单介绍:“……量一处为底线,于两端互测所见之地布算焉,而得所求,更即所得为边线。于其处递测未尽之区,渐推焉,以至于极。至山泽高广,度以前后两仪器南北度分,定以日星真纬。”从这段话中,我们可以了解到《余姚县境经纬度分开方积里图》是从类似于现代的基线测量开始的,而且山川河流等地形地貌用仪器先测定地理坐标———纬度,所以该图表示的地理方位于今看来还是比较正确的。
  对黄炳测绘《余姚县境经纬度分开方积里图》,后来的浙江通省舆图局曾给予较高的评价:“同治三年,奉文测造沿海各行省地图,余姚黄中书炳时为诸生,竭五阅月之力,遍历县境,躬自测量成《余姚县图》,每方十里,山川绣错,水陆灿具,经度、纬度、界线、中线无不密合。”但是,黄炳测绘《余姚县境经纬度分开方积里图》也有其不足的地方。晚清时期测绘的地图已经普遍为上北下南,而《余姚县境经纬度分开方积里图》仍然上南下北,对此,黄炳解释说:“府志舆图南居上,县志舆图北居上。兹图从府志例者,以姚邑南面皆山,上北则峰倒向,恐不合真形也。”“上北则峰倒向,恐不合真形也”这种说法显然为大家所不能苟同的。
  为了测绘《会典图》,清光绪十六年(1890年),浙江成立通省舆图局,主持这项工作的二品衔候补道宗源瀚力邀黄炳帮助修订《测绘章程》。已经是耄耋老人的黄炳不顾年迈体弱,专程从余姚赶到杭州,与宗源瀚等经过两个月的讨论,制定成浙江省测绘史上第一部测绘技术规范———《测绘章程》,并介绍其子,浙江省平湖县教谕黄维瀚出任主持这次测绘的总董。在黄家父子的协助下,浙江通省舆图局很快测绘完成了《浙江全省舆图并水陆道里记》(20卷),受到了清政府的嘉奖。
  据说余姚龙山书院有一副“中天光日月,历代感风云”的对联,是黄炳的手迹。我想大概是黄炳这位天文、地理、数学、测绘大家的感怀吧。(中国测绘报2003.1.17)

                                      下图为《余姚县境经纬度分开方积里图》