遥感技术下的城市（一）：紫禁城为何偏离中轴线？

遥感技术下的城市（一）：紫禁城为何偏离中轴线？




夔中羽先生率领《走近科学》摄制组亲赴内蒙考察元上都遗址

最近《走近科学》要大结局了。许多网友都怀念起节目带来的奇幻童年，然而《走近科学》节目的确戳出了很多重要的论题，至今还没有解决。

比如2005年3月11日播出的《北京中轴线偏移之谜》（2004年11月摄制），则至今仍待商榷，本文将相关讨论梳理一二。

【遥感专家眼中的北京城】

首先发现北京城与南北向不重合的，是遥感技术专家夔中羽先生。一般的游客到北京城，不可不看的就是“子午线”，也就是正南正北的中轴线。在景山顶峰，除了能看到新栽的老歪脖子树之外，就是看到故宫宏伟且对称的中轴线。

夔中羽先生与魏格纳先生一样，很喜欢琢磨地图。不一样的是，夔先生是中国测绘科学研究院的泰斗级专家。在为祖国遥感测绘事业奋斗大半生之后，他开始琢磨北京城的建筑规划了。

魏格纳曾通过琢磨地图发现大陆漂移学说

笔者（夔中羽）找来了新出版的大比例尺北京地形图。在地形图上选择了北京中轴线上的南端——永定门桥、北端——钟楼和中间的一点——地安门十字路口中心等几个点 , 进行量测。以下简称永定门、钟楼、地安门。经地图上量测作业得知 : 地安门在永定门北6km多 , 钟楼 在永定门北约8km; 地安门向西偏离永定门子午线200m多，钟楼向西偏离永定门子午线近300m。北京中轴线与子午线的夹角为2度多。

在《北京中轴线偏离子午线的分析》一文中，夔先生不讳言他的发现就是看地图看出来的。并且在稍微大一些的地图上就能测出北京城的中轴线偏离。尽管看起来有些荒诞不经，但是夔先生毕竟是遥感专家，且这个问题从未有人验证过，于是立即引起了讨论。

邓奕先生也发表一篇文章，说2003年以美国Quickbird拍摄的北京卫星影像校正《乾隆京城全图》《加摹乾隆京城全图》时就已发现这个问题，但文章发表晚于夔先生，对一些细节进行了讨论补充。

经过专业仪器的测量，从南端永定门到北端钟楼，北京城中轴线长7.8km，角度为北偏西2°10′。夔先生还特别做了一个“立竿见影”的演示，用太阳光与阴影来找出偏移。由于太不精确，此处按下不表。

北京中轴线偏离子午线的示意图

【寻找中轴线北端】

带着摄制组，夔先生找到元上都遗址。元代的大都正叠在今天北京城下，而上都在内蒙古锡林郭勒盟的兆奈曼苏默。

为什么是元大都？因为沿着北京城北偏西2°的中轴线，一直往北找，元大都遗址就会出现在视野之内。按照元代的大都-上都制度，两座都城很可能有某种相关性。

夔先生用GPS定位仪，从北京中轴线往北延伸一条直线。这条线正好经过元上都东城墙约2km处。尽管并非如想象中的“直指皇城中心”或“与上都中轴线重合”，但两城之间270km多的距离，只偏差1%，这个精确度令人惊讶。

尽管没有明确的记载表明两都连成一线，但在这条偏离南北的中轴线上，我们似乎找不到更多的“端点”了。

今日元上都遗址已成废墟

【技术原因偏移？】

是否因为古代技术不发达导致误差？

元代的上都建于1251年，大都建于1267年，均为忽必烈手下的地理高手刘秉忠负责建设。元上都建设在先，中轴线恰好正南正北，说明当时的技术完全可以完成这样的测量。况且中国的子午线测量技术早在唐朝就已经比较成熟，在元朝忽必烈时代，国家融汇中西且国力强盛，不至于失去测量南北的技术。

元大都的中轴线与南北一致

【自然原因偏移？】

是否因为地球经纬度变化导致误差？

如果通过北极星来确认正北，地球的经纬度会有少许误差。在“极移”现象发生时，地轴不一定指向北极星，南北极的位置也会变化。但是这个变化导致的振幅非常少，周期1年的，振幅0.2秒；周期14个月的，振幅0.1-0.5秒。这样的变化不足以影响2°的偏差。

地球的旋转轴也是会晃的，不一定总是指着北极星

此外，夔先生也讨论了“岁差”导致的春分点移动，以及地球自转轴与进动轴的“章动”。此二者均不影响子午线的测量。另一方面说，无论这些变化有多大，700多年对于地球变化来说都十分微小，不足以造成大的偏差。

除此以外，一些网友认为使用罗盘造成的磁偏角误差，则更不可靠。如果均用罗盘定线，上都也会取不到南北向。且都城营建的规划十分严密，一般不用磁针罗盘测定。

【人文原因偏移？】

最后夔先生将原因归到忽必烈身上，并说是院士、教授们“认为”的。这个说法不无道理，因为忽必烈的确开创了许多新的城市制度。

在邓先生的文中则发出了质疑，由于今天厘定北京城中轴线的建筑多为明代修建，如北端钟楼（永乐十八年，1420），南端永定门（嘉靖三十二年，1553）。且之前经过明永乐四年（1406）将皇城和宫城南移半里。

但是邓先生认为元代轴线没有发生偏移，是明代以后才发生偏移，此说没有充分的证据。

而除此之外，张耀南先生死守“磁偏角说”来商榷，在风水堪舆上娓娓道来，而所谈天文地理科学，均未出九年义务教育，诚可惜也。也有些专家通过地理堪舆、风俗制度等等进行分析，则更近谈玄，不是走近科学了。

References：

[1]夔中羽. 北京中轴线偏离子午线的分析[J]. 地球信息科学学报, 2005, 7(1):25-27.

[2]邓奕. 元代"两都制"规划思想浅析——兼与《北京中轴线偏离子午线的分析》作者商榷[J]. 北京规划建设, 2005(3):84-87.

[3]张耀南. 北京城中轴线偏移的秘密究竟何在——与刘海忱、夔中羽先生商榷[J]. 经纪人学报, 2005(3):101+108.

本文亦参考一些新闻报道及纪录片，恕未一一列出。