文：吳莉葦

製圖學在東西方都是古老的學科，可上溯至史前關於漁獵之域的描繪。在歐洲，公元前3世紀希臘天文學家埃拉托色尼（Eratosthenes）能夠計算出50里範圍內地表長度的正確數值。公元前1世紀的希臘人馬里努斯（Marinus）首先提出在地圖上運用投影的思想——把地球圓形表面的全部或部分壓縮到一個平面上。

1570年，尼德蘭製圖學家奧特利烏斯編輯出版世界圖集《地球大觀》（Theatrum Orbis Terrarum），被認為是第一部真正意義上的現代地圖集

古羅馬人最早繪製實用地圖

古羅馬人在製圖學理論上的貢獻遠小於希臘人，卻是實用地圖的繪製者，製作了許多旅行指南。中世紀的製圖領域主要由教會掌控，作品以反映教會信條和對聖經的解釋為主旨。不過，古羅馬時期出於實用繪製路程圖的傳統並未消失，同時義大利人和加泰羅尼亞人由於航海的需要而在領航書的基礎上演變出一種全新的地圖類型——領航圖（Portolano，Portolan）。

有記錄的最古老領航圖出現在14世紀初，但實際產生時間肯定比這早。典型的領航圖沒有分度線，但有等角航線（loxodromes）和恆向線（rhumblines）——按不同風的方向分布的直線——構成的網格。領航圖通常有比例尺，其中每個分度都被細分為五份，但每一分度所表示的長度並不相同。作為實踐的產物，領航圖最早幾乎全部出自地中海和黑海貿易的把持者義大利人和加泰羅尼亞人，當然也只涉及這兩個海域。隨著航海事業的擴大，義大利、葡萄牙、西班牙、法國、荷蘭和英國的水手們在一個多世紀的時間裡開發了除太平洋部分區域外的各個海洋，為製圖者們提供了繪製海岸線地圖的豐富資料，領航圖終於演變為世界航海圖，並在14、15世紀時成為近代歐洲地圖的一個起點。

葡萄牙水手對航海圖產生的貢獻首當其衝。航行於風高浪險的大西洋使葡萄牙水手無法再應用傳統的知識獲取當地風向和海流，辨認醒目海岸標誌，而發展出確定緯度的知識（觀察北極星的海拔高度，或者觀察太陽的正午高度並藉助磁偏角表）。不過直到16世紀初，海圖上才見到緯度比例尺。

新大陸的發現也直接促進位圖技術的進步，在一個扁平面上表現曲面特徵的繪製技巧因此產生。文藝復興背景下，開辦天文學和數學研究中心的大學紛紛興起，當然也推動了製圖和測量科學化。

現存於美國耶魯大學貝尼克珍本與手稿圖書館的波特蘭海圖，1492年由豪爾赫·德阿吉亞爾繪製。波特蘭海圖是寫實地描繪港口和海岸線的航海圖。自13世紀開始，由義大利、西班牙、葡萄牙開始製作。

地圖「現代化」輪廓的誕生

1570年，尼德蘭製圖家奧特利烏斯（Abraham Ortelius）編輯出版世界圖集《地球大觀》（Theatrum OrbisTerrarum），被認為是第一部真正意義上的現代圖集，因為它是第一部系統性的關於世界各地的地圖彙編，地圖為同樣尺寸，且大多都依據當代知識繪製。奧特利烏斯的貢獻主要在於編輯出版。對地圖技術而言，現代化奠基人則是吉拉德·墨卡托（Gerard Mercator）。

吉拉德·墨卡托，16世紀地圖製圖學家，出生於荷蘭，晚年所著《地圖與記述》是地圖集巨著，轟動世界，封面上有古希臘神話中的撐天巨人阿特拉斯像，後人將「Atlas」用作地圖集同義詞，至今沿用

1569年，墨卡托在他繪製的大型世界地圖中採用自己發明的一種重要投影法，圖中的子午線是平行的直線，與被畫為直線的緯線以直角相交，這就是相似柱面投影（conformcylinder projection），俗稱墨卡托投影。在這種投影中，緯線之間的間隔隨著離赤道線越遠而越大，以保持經緯線的交角不變，這些平行線因此被稱為「漸盈緯線」（waxinglatitudes）。

墨卡托投影是為航海設計，關鍵點是等角航線被表示為直線。等角航線是球面上的一條線，它在任何一點上與正北方向即子午線方向的交角都相等。等角航線是船隻航行的依據，如能依靠一張將等角航線表現為直線的海圖，當然便於航行中掌握方向。當時的海員們使用的是「平面海圖」，其中子午線之間和緯線圈之間是等距且平行的，結果海圖既不能提供準確的方向，也不能提供準確的距離，造成確定地理經度的困難，成為航海活動的軟肋。

墨卡托設計的新投影旨在改進這種缺陷，但起初在航海實踐中鮮有進展。相似柱面投影法的理論解釋到1599年賴特（Edward Wright）出版《航海中的某些錯誤》（Certaineerrors in navigation）時才出現，這種投影被普遍採用則要到17世紀末，此時法國皇家工程師隊的海圖測繪便全面採用墨卡托投影法。

地圖的「現代化」輪廓一旦產生，接下來便是製圖中心在尼德蘭、荷蘭、法國、英國、德國之間的輪替轉移，具體技術不斷充實和完善，地圖日漸擺脫裝飾性，力求準確與實用。技術發展的基本趨勢是，製圖日益依賴實際的大地測量成果或水文測量成果。只不過在很長時間內，將測量數據轉變為圖像，面臨重大困難，在廣大土地上展開系統測量面臨更多困難，這些都隨著時代的演進而逐漸改善。

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