地学

沈括一生行踪所及，几遍大半个中国，加上他知识面广，善于观察和思考，因此在地学领域亦有许多独到的见解。

熙宁七年（1074），沈括到浙东地区考察，看到“雁荡诸峰，皆峭拔险怪，上耸千尺，穹涯巨谷，不类他山，皆包在诸谷中。自岭外望之，都无所见；至谷中则森然干霄”。对于这种地貌，他认为是“谷中大水冲击沙土尽去，唯巨石岿然挺立耳”①。指出了流水侵蚀作用的自然成因。他还提出西部黄土高原的地形，也是同一原因形成的。从而对这两个地区的地貌成因作出了科学的解释。他还根据太行山麓的山崖之间，往往含有螺蚌壳及石子，“横亘石壁如带”，从而判断这里曾是海滨，并进而推断华北大平原是由黄河、漳水等河流的泥沙沉积而形成的。这是对华北平原成因的最早的科学解释。沈括在视察河北边防时，非常留意当地的地形、地貌，并用木屑、面糊

堆捏成当地的山川道路等地形地物。后来由于天气寒冷而改为用熔蜡制作。这种立体地图，既真切又便于携带，到官所后，再将之复制为木刻的立体地图。这种制图方法，在当时很受重视并得以推广，以致“边州皆为木图，藏于内府”。

熙宁九年（1076），沈括奉旨编修《天下州县图》，前后花了 12 年时间，

终于绘制成《天下州县图》（《守令图》）总图大小各 1 轴，分路图 18 轴，

共 20 轴。这是当时全国最好的地图。沈括在制图过程中，继承并发展了西晋裴秀提出的“制图六体”，还采用了一些新的制图方法。例如，他把过去用四至八到定方位和距离的方法进一步扩展为二十四至，即细分为二十四个方位，使制图的精密度有所提高。这也是后来元明时期将航海罗盘划分二十四个方位的先声。

沈括在视察汴河工程时，曾亲自实地测量沿渠各地的水平高低。当时测量地势高低的工具有水平、望尺、干尺等，方法是逐段测量，然后再将数据汇总到一起，但这种做法的测量值与实际值误差很大。沈括所用的测量方法是分段筑堰，逐段测量，“汴渠堤外，皆是出土，故沟水令相通，时为一堰节其水，候水平，其上渐浅涸，则又为一堰，相齿如阶陛。乃量堰之上下水面，相高下之数会之，乃得地势高下之实”①。竺可桢先生曾称这种方法“虽不尽善，但苟所筑之堰，极为平直，当不致有大差误。其所用之尺，虽未必精密，但计高度至于分寸，可见其行事之不苟且。欧洲古代，希腊虽曾经测海岸之远近，罗马盛时亦有测量街道之举，但地形测量在括以前则未之闻。”

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