地文定位与导航在中国古代海洋文化中的应用

地文定位是最古老、最简易的导航技术，是依据在视界范围内确知其位置的陆标（如山头、岛屿、海岸、特殊物标等），来判别与确认本船在观测时刻的地理位置。这种航海手段非但在古代盛行，而且在现代仍是航海人员必备的航海技能。

我国沿海地区的地形地貌特征决定了古代中国的航海主要采用地文导航，即利用陆标测定船舶位置，引导船舶从一地航行到另一地，其主要方式就是陆标定位与导航。这种最古老、最简单，然而也是最基础的地文导航，为原始社会最初的航海活动提供了一定的安全保障。

春秋战国时期，各诸侯国在开拓疆域的过程中，地理视野不断扩大，航海地理知识逐步积累。人们已经懂得海洋并非世界边缘，海洋中还有其他陆地和岛屿。同时，也开始将中国大陆外侧的水域划分为几个古代海区，如北海（今渤海）、东海（今黄海）、南海（今东海）。对江河通海的客观现象也有了认识，如“沔彼流水，朝宗于海”⁽¹⁾和“江汉朝宗于海”⁽²⁾，都表明人们已了解到“百川归海”的道理，并已进行江海巡航活动了。

秦汉航海是中国古代航海史上的第一个大发展时期。在秦朝发生了“始皇巡海”和“徐福东渡”的重大航海事件，西汉年间南亚海上丝绸之路——“汉使航程”的形成标志着中国航海事业进入发展前期，秦汉时期这些重大航海事件的出现绝非偶然，除造船技术水平较先秦时期有了明显提高外，导航技术的发展也为其提供了重要保障。

汉代的地文航海技术已有了重要的进展，长期反复的航行实践使得人们对航路进一步熟悉，因此对航程与航期也开始有了初步估算和明确记载。当时的航程以“月”和“天”（或“日”）为海上计程单位，这是古代世界航海活动中通用的方法。

由于长期的航海活动，人们对海洋地理有了新的认识。东汉杨孚对南海的海岸地形即有所记载：涨海（即南海）崎头，水浅而多磁石，徼外人乘大舶，皆以铁叶锢之，至此关，以磁石不得过。此处的“磁石”是指“南海岬角”地形，多为坚硬的磁铁矿层所形成，强大的磁场能影响铁叶锢连的大舶正常航行。同时，将南海取名为“涨海”，表明当时海员对海中的岛屿、沙洲与暗礁等态势已有所了解。海洋潮汐的涨落使岛礁时隐时现、时大时小，因而南海被舟人称为“涨海”。

沿海的海岸地貌往往是重要的导航陆标。古代对大陆与海洋边缘地貌早有记载，如“海隅”，指沿海之边隅，即海岸地貌。成书于西汉末年（公元前1世纪）的《周髀算经》记载，我国古代杰出的数学家陈子对太阳的高和远进行了测量，即“陈子测日”。陈子测日法受当时科学水平的限制，误把椭球形的地球当作平面。虽然求出的日高与实际距离相差很远，但为后世利用“重差法”测海岛的高度及距离提供了理论基础。

三国时期，除蜀国地处巴山蜀水的内地而无法发展航海活动外，曹魏和孙吴均东临大海。出于内政、外交、军事与经济的需要，在近海和远洋进行过颇具规模的军事和外交航行，开辟了多条航路。这些远洋航行活动和新航线的开辟使航海者的地文航海知识与技术进一步得到充实，突出反映在这一时期就是出现了以图文形式表现的航路指南。

航路指南是以文字叙述为主的资料，供航海人员使用，以指导船舶安全航行，其中记录了航线、航法、海区地理概况等内容，是对海图的补充。最初的航路指南仅是某些航程与航期的简单记录。海船在某一条航线上多次往返，便将积累的经验总结出一些带有规律性的条文，以指导今后的航行。在三国至南北朝时期的史籍文献中，这些航路指南的内容开始有所充实，出现了一些与航海活动关联更为密切的记录。例如，“从扶南发投拘利口（古港名，似今马六甲海峡东口，为马来语selat的音译），循海大湾中，正西北，入历湾（今孟加拉湾）边数国，可一年余，到天竺江口（指恒河口）”⁽³⁾。这段航路指南中，有港口、海湾、航向、航期、河口等要素。又如，“夷洲在临海东南，去郡二千里，土地无霜雪，草木不死，四面是山”⁽⁴⁾。这段航路指南，表明了夷洲的海上方位、航行距离，以及判认陆标地形等要素。“从迦那调洲乘大舶，船张七帆，时风一月余日，乃入大秦国”⁽⁵⁾。这段航路指南写明了船舶、风帆、风向、航期等要素。“涨海（即今南海）中，倒珊瑚洲，洲底有盘石，珊瑚生其上也”⁽⁶⁾。这里对所经海区的海岸地形做了初步的描述，也是海岸地形文字的最初描述形式。这些航路指南虽然简朴，但与之前历代相比已经有了长足的进步。东晋法显和尚从印度航海归国后，撰写的纪实性名著《佛国记》中，记载了当时中国及亚洲航海活动的各个方面，包括航海路线、航海地理、航海水文和航海气象等，作为航路指南，有着重要的价值。

三国魏景元四年（263年）数学家刘徽⁽⁷⁾编撰的《海岛算经》，也为地图学提供了数学基础，同时也是中国最早的一部测量数学著作。《海岛算经》是算经十书之一，刘徽在魏景元四年完成《九章算术注》九卷，又撰《重差》一卷附于《九章算术注》九卷之后。所谓“重差”，即汉代的陈子测日法，“重”是重复的意思，“差”是日影长之差，也称为“重差术”。刘徽著文研究、整理这种方法时，用“重差”作为书名。唐代初年，《重差》出单行本，因为它的第一题是测量海岛的高远问题，所以被改名为《海岛算经》。

《海岛算经》中的九个问题都是根据相似形的理论，利用两次或多次测望所得的数据推算可望而不可即的远处物标的高、深、广、远。第一个问题，如图3-1所示，是这样描述的：“今有望海岛，立两表，齐高三丈，前后相去千步，令后表与前表参相直。从前表却行一百二十三步，人目着地取望岛峰，与表末参合。从后表却行一百二十七步，人目着地取望岛峰，亦与表末参合。问岛高及去表各几何？答曰：岛高四里五十五步；去表一百二里一百五十步。”后面给出了算法，“术曰：以表高乘表间为实；相多为法，除之。所得加表高，即得岛高。求前表去岛远近者：以前表却行乘表间为实；相多为法。除之，得岛去表数”。

图3-1　海岛算经望海岛高度测量（左），测量原理（右）(www.xing528.com)

这个问题就是说，假设测量海岛，立两根高均为3丈的杆，前后相距1 000步。令后杆与前杆在同一直线上，从前杆退行123步，人目着地观测到岛峰。从后杆退行127步，人目着地观测到岛峰。问岛高多少？岛与前杆相距多远?这显然是一个平面几何问题，用数学语言可描述为：“如图3-1所示，已知CD=EF=3丈，DF=1 000步，DG=123步，FH=127步。求AB和BD分别为多少？”

刘徽的这种“重差法”虽然在当时并未用于导航，但对于后世航海图的测绘与航程距离的推算具有深远的影响。

除了文字记载，三国时期还建立了中国传统地图与海图的绘图原则与风格。从航海实践的原则上考虑，海图应该是与航路指南之类的文字描述同步产生和发展起来的。可以设想，最早的海图是航海者自己能看懂的一些手绘草图，上面可能有某个海岸地形的概略性特征，或是航行路线的大致途径。这类原始海图是简陋的写实与写意的混合体。到两晋时代，中国传统地图的绘图原则自裴秀⁽⁸⁾提出“制图六体”而得到了确立，这些原则对于后来海图的绘制，同样产生了深远的影响。

裴秀在前人制图经验的基础上，结合自己的亲身体验，提出了“制图六体”：“一曰分率，所以辨广轮之度也。二曰准望，所以正彼此之体也。三曰道里，所以定所由之数也。四曰高下，五曰方邪，六曰迂直，此三者，各因地而制宜，所以校夷险之异也”⁽⁹⁾。这就是说，绘制地图，第一要有比例尺，第二要确定方位，第三要知道由此及彼的道路和里程，余下三个因素表明道路有高低、方斜、迂直的不同。裴秀认为，绘图要“以二六者，参而考之。然远近之实，定于分率；彼此之实，定于道里；度数之实，定于高下、方邪、迂直之算。故虽有峻山巨海之隔，绝域殊方之回，登降危曲之因，皆可得举而定者。准望之法既正，则曲直远近，无所隐其形也”。裴秀提出的“制图六体”，除了经纬线和地图投影尚未涉及外，其他有关地图绘制的重要原则基本上都已提及。裴秀绘制平面地图的科学理论一直指导着我国传统地图（包括海图）制图学的发展。

宋元海上交通航线的发展使地文导航技术得到进一步深化，在宋代出现了叙述性的“航路指南”。指南针的使用为航海图的产生创造了条件，南宋末年出现了第一幅航海图。元代航海中又把指南针许多针位点连接起来以标明航线，即“针路”。此外为了航行安全，在元代出现了人工设置的航标。这些都是宋元时期对前代地文导航技术的发展和突破。至明清时期，针路图更加清晰和详尽。图3-2所示为封舟出洋顺风针路图^［1］。

图3-2　封舟出洋顺风针路图

随着海图绘制技术的积累，至《郑和航海图》的出现，古代海图技术达到了顶峰。《郑和航海图》原名为《自宝船厂开船从龙江关出水直抵外国诸番图》，是世界上极负盛名的中国古代航海图。该图原为一字展开式，后经明朝茅元仪⁽¹⁰⁾辑录，在天启年间（1621—1627年）刊印于《武备志》卷二百四十，改成书本式。序文出自茅元仪之手，仅142字：“明起于东，故文皇帝航海之使不知其几十万里，天实起之，不可强也。当是时，臣为内竖郑和，亦不辱命焉。其图列道里国土，详而不诬，载以昭来世，志武功也。”由此证明此图为郑和船队的遗物。据后人推测，《郑和航海图》绘于洪熙元年至宣德五年（1425—1430年），这段时间是郑和第六次下西洋后，因明成祖之死，奉命归国，全体下洋官兵守备南京的时期。在这6年之中，郑和船队广大人员各以自船的经历，合并记录，构成整幅下西洋全图。《郑和航海图》是当时郑和船队多次远航的航海实践及长期考察的经验集结，实为适应当时时代需要的一大创举，也是世界上现存最早的航海图集。

书本式的《郑和航海图》共24页，其中有序1页，海图20页，过洋牵星图2页（4幅），空白1页。全图涉及海区广阔、航线漫长，绘制范围起自我国长江下游东海之滨，东南至爪哇，西北至剌撒，西南至麻林地，航线遍及广大的西太平洋与印度洋的亚非海岸。图上所绘基本航线以南京为起点，沿江而下，出长江口以后，向南沿着江苏、浙江、福建、广东海岸南下，再沿中南半岛、马来半岛海岸，穿越马六甲海峡，经锡兰山（今斯里兰卡）到达溜山国（今马尔代夫）。由此分为两条航线：一条横渡印度洋到非洲东岸法尼亚的慢巴撒（今肯尼亚的蒙巴萨）；另一条从溜山国横渡阿拉伯到忽鲁谟斯（今伊朗的霍尔木兹）。图中对山岳、岛屿、桥梁、寺院、城市等物标采用中国传统的山水画立体写景形式绘制，形象直观，易于在航行中辨认。图中绘有自太仓至忽鲁谟斯的针路共56线，由忽鲁谟斯回太仓的针路共53线，往返针路全不相同。航线旁所标注航经沿岸国度、地形、山脉和特殊标志以及所历岛屿、礁石、浅滩等，并注明针位、牵星记录、水深和航路，针路记有开船地点、航向、航程和停泊处所等。对主要国家和州、县、卫、所、巡司等则用方框标出，以示其重要。图上共绘记530多个地名，包括了亚非海岸的30多个国家和地区，其中中国地名约占200个。这些数据充分说明当时中国海船的远航经验颇为丰富，航海技术水平已达到相当完善的程度。

《郑和航海图》既具有山水画形式地图的特征，又具有航海图的特征。自南京宝船厂至占城（在今越南中南部）约占全图的二分之一（2—12页），而自占城至非洲东海岸也只占二分之一（12—22页），从地域范围看不成比例。又如自宝船厂至龙涎屿（在苏门答腊西北隅今亚齐海上，即布腊斯岛）和锡兰山（今斯里兰卡）至忽鲁谟斯二段都比较详细，而其中宝船厂至长江口尤为详细，而龙涎屿至锡兰山一段则极为简略。这些都反映出山水画形式地图的特征。但是《郑和航海图》又是供航海专用，故针路是其最主要的内容。图的一些要素也大都采用山水画形式的绘法，反映出山水画形式地图的特征。但因用于航海，故除写景外，还比较注意客体的实质。如在画沙洲时，就将沙洲和浅沙加以区分；如在画岛礁时，有的画得较为平坦，有的画得较为陡峭；在画山峰时也有类似的情况。

从图的方位上看，《郑和航海图》的图幅配置以航线为主，整个航线是从右向左连贯的。由于这些线原来的向位不同，因此图幅的方位亦随之而异。如太仓至普陀山航线，原是自西向东，而图上绘成从右至左，图幅方位就成为右西左东，上南下北；出了长江口是上北下南，过了孟加拉湾以后，方位基本是上东下西。

从全图的详略看，不同图幅体现了不同的航行需要。如自南京到太仓的一段航区，系内河航行，需沿河道而不断改变航向，因此图上不注明针路和更数。由于主要是根据两岸物标进行定位和导航，因此图上对两岸的地形、地物描绘得特别详细。又如自太仓至苏门答腊以至印度半岛的东西海岸，主要是沿岸和近海航行，除用罗经导航外，还以山头和岛屿为目标，因此图上绘有显著山峰和地物，并在主要航线上注记针位、更数的说明，以保证航行安全。自溜山国至忽鲁谟斯的航线，因是远洋航行，图幅除注明基本针路外，还加注了牵星数据，便于利用天文导航。《郑和航海图》内容丰富而翔实，是一部既系统又相当完备的航海图集。根据当时的制图技术水平，该图不可能按数学投影方法和经纬坐标以及一定的比例完全绘制，而是以航海的实用性为特点，突出导航和定位所需的基本要素，具有较高的实用价值。该图集不仅对指导当时和以后的古代航海具有重要意义，还对后人研究中国古代航海史和亚非航线的开辟起到重要作用。从文献价值而论，《郑和航海图》是我国历史上流传至今的一部最早的亚非远洋航海图，从世界航海界来说，也是最早的航海图之一，同时也是一部反映明初航海技术的百科全书。图中所记的30多个国家和地区的地名对历史地理学、地名学、地图学史和地理学史的研究也具有相当的学术价值。现代英国科学家李约瑟在《中国科技史》一书指出，关于中国航海图的精确性问题，米尔斯（Mills）和布莱格登（Blagdon）曾做了仔细的研究，他们二人都很熟悉整个马来半岛的海岸线，而他们对中国航海图的精确性做出了很高的评价。此外，马尔德（Mulder）最近还从领航员的角度研究了这些资料。在这些图上遇有海岛的地方，一般都绘有外线和内线，有时还为往程和返程分别画出了供选择的航线，误差一般不超过5°，这对于1425年的舵工来说，可以认为是极好的了。这就是从实际验证中对《郑和航海图》得出的科学评价。