汉代宏观设计思想的科学成就

刘克明

宏观设计是指大规模的城市规划、建筑群落、城市生态与环境保护、城市交通、城市市政工程规划、区域规划等的基础理论和基本知识。中国古代的宏观设计及其思想，是中国技术思想最著特色组成部分，西汉时期以长安为中心超长距离的南北向建筑基线，是宏观设计思想的成果，是中国哲学与精神境界物化的具体体现。

一、以汉长安为中心超长距离的南北向建筑基线的宏观设计

建筑的宏观设计包括:空间层次的组织以及空间序列的组织，采用建轴线是建筑设计中经常使用的一种重要手段，1993年10月，考古工作者发现几组西汉大型建筑群的轴线竟与汉长安城南北轴线相合；研究表明，西汉时期曾经存在一条超长距离的南北向建筑基线。这条基线通过西汉都城长安中轴线延伸，向北至三原县北塬阶上一处西汉大型礼制建筑遗址；南至秦岭山麓的子午谷口，总长度达 74千米，跨纬度47'07"。从基线上分布的三组西汉初期建筑遗址及墓葬推断，该基线设立的时代为西汉初期。

这条基线不仅长度超过一般建筑基线，而且具有极高的直度与精确的方向性，与真子午线的夹角仅0.33°。以长安为中心超长距离的南北向建筑基线，是汉代宏观设计的重要成果。

（1）、宏观基线上分布的建筑遗址

汉长安宏观建筑基线，是通过一组南北向分布的古代遗址及墓葬发现的，最南端为子午谷，向北依次为汉长安城、汉长陵、清河大回转段、天井岸礼制建筑遗址。 汉长安的宏观设计，图1.所示。

图1. 汉长安的宏观设计

(1）子午谷

子午谷的得名至少始于西汉晚期，《汉书•王莽传》：“（元始五年）其秋，莽以皇后有子孙瑞，通子午道，子午道从杜陵直绝南山，经汉中。”颜师古注：“子，北方也，午，南方也。言通南北道相当，故谓之子午耳， 今京城直南山有谷通梁汉者，名子午谷。”王莽通子午道称“通”而不言“辟”可能子午谷之名当在此前，据考证：秦时“蚀 中”，也是“正中”的意思，子午还具有中国古代平面坐标系纵向轴线之含义。

今以五万分之一地形图（1954年北京坐标系，以下同）测得子午谷谷口地理坐标为：

东经 108°52'46"，北纬 34°2'25"。

(2）汉长安城

汉长安城位于今西安市西北渭水南岸，始建于西汉初期。汉高祖七年（前200 年），萧何建未央宫，汉迁都长安。汉惠帝五年完成城墙工程。

城区以南北向的安门大街 将全城划分为东西两部分，安门大街全长5500米，南端为 汉长安城南墙中门安门，安门内东为长乐宫，西为未央宫。当时也称作东宫、西宫，这一点，足证明安门大街在汉人眼中也为长安城的南北中轴线。

此次测算，以汉长安城安门为一基准点，其地理坐标为东经 108°52'46"，北纬34°17'3"。

(3）汉长陵

长陵位于今咸阳市东北塬上，隔渭水与汉长安城南北相望。长陵有东西两座封土，西侧为高祖刘邦帝陵，东侧为吕雉后陵。均为覆斗形封土，两陵大小相同，高度一致，东西对峙。今以两陵中点为基准，量测得其地理坐标为东径108°52' 42"，北纬34°26'3"。

(4）清峪河大回转处

清峪河是渭河的二级支流，该河在三原县以北一段河谷走向表现异常，其中5千米 河道骑行于南北基线上。

这段南北向河流轴线为东经108°52' 43"，北端转折处为北纬34°40’03"。

(5）天井岸汉代礼制建筑遗址

这处遗址位于三原县北嵯峨乡天井岸村中，当地为黄土台塬区，塬上地势平坦。遗址中心坐落在台塬南缘上，左右有深数十米的黄土冲沟夹持。东北数千米外为清峪河河谷，西部接邻髙峻的嵯峨山。

宋敏求《长安志》卷二十：“天齐原，在县（三原县）西北二十里（唐《元和郡县志》作二十五里），连峩摩山（即嵯峨山），上有天齐祠。”清乾隆四十八年版《三原县志》称：“天齐原一名七里原，计其里也。”今人依然称此塬为七里塬，塬东西长约7华里。上述可证此地古名天齐原。现巨坑俗称“天井”，坑旁村名“天井岸”，“天井”也许为天齐之讹称。

由是观之，巨坑之时代，地望、形状以及地名均与史志记载相合，所以应定名为汉初所修建的“天齐”祠遗址，即《汉书•地理志》所称之“天齐公”祠。为一处祭天的大型礼制建筑主体部分，其北侧汉瓦密集分布区是今后很有探索价值的地域。

“天齐”祠位于汉长安城北45千米处。其地理坐标为东经108°52'29"，北纬34°42'32"。

（2）、宏观基线之分析

宏观基线上各标志点经纬度坐标及距离，如表2.所示：

表2.基线上各点经纬度坐标及距离

宏观基线全长74. 24千米，南北跨纬度40'07"。如以最南端子午谷口为起点，以北端天井岸礼制建筑中心为终点，则基线与通过子午口的真子午线间存在一非常小的夹角。

今量测得天井岸礼制建筑中点较这条真子午线偏西433米。因此这一夹角为：

433米

tga =--------- ≈0. 005832

74240 米

a≈0. 33°≈20'

即：基线与真子午线间夹角仅20'。

这条基线的直度亦极高，自子午口至天井岸礼制建筑中心连线上最大水平偏离点为安门，东偏约160米，偏距与总长度之比为万分之二十二。

宏观基线上各点间的距离也存在一定的比例关系，天井岸礼制建筑至清河大回转北端约5千米，清河大回转北端至南端也约5千米，其间似乎存在一个不足5千米的固定长度单位。在基线74.24千米的总长中含有15个这样的长度单位。以此衡量全线，则子午口至安门、安门至长陵、长陵至天井岸礼制建筑间比例大致为6: 3 : 6,若以汉长安城安门为中心点，则其南段与北段之比约为6 : 9。

其中，唯一比例偏差较大之处——即安门，其位置似乎偏南。而以安门作为汉长安城的点位是主观指定的，若将点位北移至长安城东西两宫中间，则全部段落长度将更合于比例。两宫之间是长安城武库所在地。武库这一地点在历史上颇负盛名。秦昭王七年，号称秦国智囊的樗里子卒，葬于此地，并且预言：“后百岁，是当有天子之宫夹我墓。”汉兴建宫室，果然未央宫在其西，长乐宫在其东，将其墓夹于两宫之间。因此，在秦汉堪舆学中，武库所在地一直很受重视，此点作为长安城基点的可能性较大。

尤为值得重视之处，这条宏观基线恰巧将陕西关中盆地中分为左右比较匀称的两部分，而且基线穿越的地点又是关中盆地最宽阔处。

（3）、宏观基线延长探测

为了将研究引向更深层次，试将这条以汉长安城为中心的建筑基线南北延长，发现西汉汉中郡与朔方郡治基本上也在它的延长线上。由此推测，如二处郡治选址中与基线有关的话，那么这条基线将长达870余千米，更加宏伟可观。

朔方郡为西汉初期所设，是以汉长安城为基点置设的北方行政区，其郡治位于今内蒙古河套地区乌拉特前旗东南。据《中国历史地图集》，其地理坐标为东经108°42'50" 左右，与长安城相较，经度稍向西偏移。

西汉早期汉中郡治设于西城县，即今陕西省安康市五里镇一带。经调査，该地有一处面积30万平方米的大型汉代遗址，遗址区遍布汉代瓦砾。其地理坐标为东经108° 53'30"，北纬32°42'40"。与汉长安城相较，略向东偏。

距汉长安城北450千米的南北朝赫连勃勃所建大夏国都城——统万城，俗称白城子，其地理坐标为东径108°51'23"左右，与基线似乎也有关系。统万城虽建于公元 413年，距汉初约600年，两者时空相去较远，但《晋书》卷一三〇《统万城铭》称，建城时曾“爰构崇明，仰准乾仪”，进行过规测。西汉以后，前赵、前秦、后秦均以长安为都城。古来以长安为天下之中的思想，可能对一心要“统一天下，君临万邦”的赫连勃勃带来影响，该城与基线相合，恐非偶然。

如果再对秦汉时代进行更大范围的时空观察，则会看到，《史记•秦始皇本纪》记载秦始皇曾“立石东海上朐界中，以为秦东门。”秦人何以在漫长的东海岸选中上朐为东门，以《中国历史地图集》所定咸阳与上朐位置量测，上朐位于咸阳东约900千米，其纬度约为北纬34°32"咸阳城位于北纬34°25"两地东西基本成一直线。与纬线相较，两地连线东端微向北侧偏1°左右。

这样，人们似乎可以绘出一幅秦汉时期地理坐标图，这幅图的坐标点为长安城（或咸阳），其纵轴上方指向朔方郡，下方指向汉中郡，其横轴东方指向上朐秦东门。这个坐标系与今经纬坐标相较，轴北端偏西约1°，轴东端偏北约1°，轴南端偏东约30'。其纵轴较直，与横轴又相垂直，与今日子午卯酉坐标系有1°左右的逆时针偏转。这一现象很难仅以巧合揣度。

由此可知,秦汉时代的宏观设计中,在掌握长距离方位测量技术的基础之上，已初步具备了建立大面积地理坐标的能力。

在秦汉以前的典籍中，已反映出秦汉或以前已产生多种空间坐标系，如天文方面的北斗，二十八宿（四象）、十二辰（次）、周天（365十度）坐标系以及去极度、入宿度、经星等概念。地理方面则有五行、四象、八卦、四方、十干、十二辰及经纬坐标’系等。如《考工记•匠人》：“国中九经九纬，”指城中街道经纬网,田中有阡陌经纬网。《左传》昭公二十九年“天地之经纬也”；《大戴礼记•易本命》：“凡地，东西 为纬，南北为经。”除此之外，还出现对天地坐标系试图联系对比的“分野”概念。《后汉书•张衡列传》称张衡“著《灵宪》、《算罔论》。”注云：“《灵宪序》云‘昔在先王，将步天路，用定灵轨，寻绪本元，先准之于浑体，是为正仪，故《灵宪》作兴’。”对于《算罔论》则注：“盖网络天地而算之，因名焉”。表明张衡或其前，我国已建立“网络天地”的坐标网理论，进行天文地理方面的测算。

考古调査和出土文物也透露出这方面的信息。除出土秦汉时代古地图和这次发现的基线外。1987年陕西省文物局郑国渠调査组发现战国时期郑国渠拦河大坝，全长2650米，坝体轴线重合于卯酉线；陕西省区域地质调査队于秦始皇陵又发现长2200米之南北轴线与真子午线夹角不超过±30'。此外，秦汉时代的铜镜、式盘、日晷都具有小型坐标系结构，只不过依传统习惯，将各种坐标系配合使用，以使之系统化，数量化。