由于埽的重要作用，埽工技术日臻完善。《河防通议》中详细地记载了埽工的制作：在密布的绳索上铺一层榆木柳条之类，再在其上铺土碎石，并用粗大的竹索横贯其中，卷而束之使它形成圆柱形的整体。卷埽时要用数百人扛大木卷起，每卷一层，都在上面架上大木梯，众人站立在梯上压紧。每个大埽一般长30　步（100　尺），直径约为10　尺到40　尺左右。北宋每年制埽都很多，它们一部分储备堵口应急，一部分用作修理，一部分用作护岸。（3）护岸技术北宋时护岸技术有束埽护岸、木笼护岸、石版护岸、锯牙护岸等。　　束埽护岸简单、有效，至今仍在沿用，但不能经久。北宋天禧五年（1021年）陈尧佐曾采用木笼护岸，李若名则曾用石版护岸的方法作本州附近河堤护岸，他"制石版为岸，押以巨木，后虽暴水，不复坏"。　　另外还经常采用锯牙护岸，就是在河堤内修筑一系列锯齿状的短土堤、石堤或木堤，以挑开暴流，防止齿蚀堤岸。　　（4）堵口技术堵口的难点在于合龙。通常堵塞决口要合口时，中间下一个埽，称为合龙。《河防通议》中"闭河"一节，专门记载北宋堵口合龙的技术和过程。书中指出，合龙前，要首先检视龙口的深阔、水流情况及土质。随后在龙口上游打星椿，然后在星椿内抛下大木巨石，接着从两岸各进草占三道，土占两道，并在上面抛下土石包压住，闭口时同时急速抛下土包土袋。合龙后，在占前卷拦头埽压于占上，再修筑压口堤。最后在迎水处加埽护岸。　　沈括的《梦溪笔谈》曾记录河工高超的堵口技术。庆历年间（1048　年）　　黄河在商胡决口，久堵不成。高超建议把埽分成3　节，每节20　步，两节之间用绳索或缆索连起来。先下第1　节，等它到水底之后，再压第2　节，最后压第3　节。他指出如果第1　节没堵住水，但水势必减半。到压第2　埽时，只用一半的力，即便水流还没断，不过是小漏。而压到第3　埽时，就平地施工，可以充分使用人力。而等到第3　节都处置好了，前2　节自然被浊泥淤塞，不用多费人力。　　合龙时除了经常采用大埽堵口外，北宋还创造了一种"横埽法"堵口，于元丰元年（公元1078　年）提出，后来作如常法推广。横埽法，进占速度比直埽法慢，迎水面积大为减少，受水流冲击大为减轻，全埽因受水流冲击力而离开龙口位置的时间差也要比直埽法大得多，大大延长了压埽施工时间，成功率提高，是一个很大的改进。　　北宋堵口时有时还在上游先行分水，减少下游水差，减轻合龙难度。　　（5）开河技术北宋时经常采用开河（开凿新河）分水的办法来减轻河患，开河技术有一定提高。《河防通议》中"开河"一节，论述详细。首先要观察上游的地形和水势，并测量河床高程的变化。还要选择在枯水季节施工，冬季备料，春季施工，洪水到来之前完成新河开挖任务。新开引河口应留一临时隔堰，使水流顺势而下，保证一定的流速，以防新河淤积。开河应因势利导。若河势成丁字形，水流正撞堤岸，剪滩截嘴、疏浅开挑，费功不便，但可解一时之急。如地形适宜取直开挑，须先固定口门，分水势以解堤岸之急。如果要将主流引入新河，应于对岸抛树枝石块影响水势，然后用树石加固河口，损而复备，直到坚固不摧。这样，新河可成，旧河即淤。　　古代开河技术的总结，远没有上升到定量的程度，但总体上是适合治河原则的。　　另外，在宋代还出现了疏浚泥沙的疏浚机械。《宋史·河渠志》曾记载熙宁六年（1073　年）李公义发明了"铁龙瓜扬泥车法"，当时所用疏浚的瓜形铁器是近代疏河船的先驱。宋室南渡后，宋金对峙以淮河流域为界，黄河属金统治。这一时期史料不多，但可知金代黄河极不稳定，多次决溢。金代由于科学水平和财力限制，不可能提出根治河患的有效主张，其治河主张如疏浚、分流、加强堤防、修筑月堤等，都与宋人的方策相仿。　　3。运河工程技术运河，就是为了运输而开凿的人工河流或疏浚自然河流使其达到通航的要求。北宋时期对汴河进行了大规模治理，同时还大力整治、扩建了蔡河、五丈河和金水河，使其与汴河（汴渠）一同在汴京（开封）交汇，构成著名的"汴京四渠"。北宋之所以建都开封，就因为它濒临汴河，可以从东南地区获得源源不绝的漕粮，因此宋代对汴渠极为重视。最能体现宋代运河技术成就的就是汴河工程技术及复闸和澳闸的出现。　　（1）汴河工程技术汴河主要是引黄济运。宋代汴河引黄河水口不止一处。北宋没有设置永久性闸门节制黄河进水量，采用人工控制汴口宽窄以节制流量。汴河水涨时，把汴口塞小，汴河水落时，将汴口拓宽。这种方法技术简单，就地取材，方便灵活，但每次汴口改动都要劳师动众，人力财力消耗很大。　　由于黄河水含沙量大，使得汴河淤积相当严重，汴河疏浚成为维持汴河生命的一项关键性措施。除直接人工清淘外，还采用狭河工程，将木桩、木板为岸束狭河身，加大水流速度，使运河有利于行舟，同时泥沙更多地被带走，减慢淤积速度。　　宋人曾想尽办法避免黄河对汴河的影响，采用了"导洛通汴"，引洛水入汴河，这是宋代运河技术的一项重大建树。导洛通汴，又称清汴，于元丰二年（公元1079　年）三月二十一日兴工，六月十七日完成，七月改用洛水入汴，并通漕运导洛入汴，使得运河通航期延长，行船也比过去安全，汴渠的维修人员减少，最重要的是洛水含沙量少，汴渠淤积速度大为减缓。清汴不仅是改变运河水源的问题，而且是测量、开凿、置闸、防洪、水枢等各项运河技术的综合运用，是宋代人民人工运河事业的重大成就。　　在运河水源不足的河段，常利用天然或人工湖泊贮蓄水量，以补充运河用水，成为水枢。　　由于汴河巨大的经济价值，汴堤修筑得十分牢固。宋时设置专阁沿河巡护。为固护堤岸，沿岸种植榆柳。榆柳生长较快，成材后，干粗根深，深入堤下，将堤岸与土基紧紧连结，使堤岸成为牢固的整体。　　（2）船闸的发展宋代劳动人民在唐代用单闸节制用水的基础上，创造了复闸和澳闸。船闸最迟在雍熙元年（公元984　年）就已出现。船闸由上下两道闸门和闸室组成，闸室长一般约100　米左右，闸门多采用叠梁式。船闸工作是利用"水涨船高，船随水落"的原理，当上游来船时，上闸门打开，使闸室与上游水位齐平，来船平水进入闸室。随后关闭上闸，起闸室水位与下游平，来船又平水出闸室，驶向下游。下游来船时，过闸程序相反。此外，宋盐官县长安堰还建有二级船闸。二级船闸的作用相当于两个船闸并用，便于调节，并且更为节省水量，常在坡度较陡或落差较大的河段上建造。二级船闸的出现，是船闸技术的进一步发展。　　船闸的出现克服了运河地形上的限制，减少了水耗，平水过船，减少了盘驳索挽之劳，从而大大提高了漕运能力。　　所谓澳闸，就是在闸旁建有蓄水池，能同时将闸门放出的水储入水池，当运道来水不足时，则将蓄水池的水用水车抽回闸室使用。澳闸可以有效地节省用水，蓄水池修建也很简便，因此，在淮南江南运河中水源不足的河段逐渐得到推广使用。　　宋代的复闸和澳闸，已同今天的新式船闸基本相似，确实为中国航运史上的重大技术突破。荷兰在13　世纪才有了简便的船闸。　　除了在上述水利工程中体现出来的古代水文学成就外，值得一提的还有宋代的吴江水则碑。宋代吴江上立有二座水则碑，一座记载一年内各月、各旬的水位变化，另一座用来记载各年的水位变化。吴江的《吴江考》卷二曾记述，碑有"横七道，道为一则。以下一则为平水之衡。在一则，则高低田俱无恙。过二则，则极低田（淹）。。。过七则，极高田俱"。上石碑上刻有"大宋绍熙五年水到此"，"大元至元二十三年水到此"字样。这是我国历史上记载的最早的直接为农业生产服务的"水位站"。　　（二）活字印刷术的发明与雕版印刷的发展1。活字印刷术的发明活字印刷术是我国古代的四大发明之一，它是印刷史上的重大革命。虽然在唐朝雕版印刷技术已经接近完美的阶段，宋代又是我国雕版事业发展的鼎盛时期，但是雕版印刷需要很大的　人力、物力，刻一部大部头的书往往得几年、十几年甚至几十年的功夫。宋代社会经济文化得到了很大的发展，书籍的需要量大增，人们迫切需要寻找一种比雕版印刷更省工省事、效率更高的办法。在这样的社会需求推动下，布衣毕升（公元990-1051　年）于宋仁宗年间（1041-1048　年）发明了胶泥活字，创造了世界上最早的活字。这种方法可以节省雕版费用，缩短出书时间，又经济，又方便，和现在的铅字排印是一致的。　　毕升的这一发明，在宋代沈括《梦溪笔谈》中留下了最可靠的记载。宋仁宗庆历年间，毕升用小块胶泥刻成薄如铜钱的字。一个字刻一个印，用火烧硬。先准备好一块铁板，在上面敷盖上一层松脂、蜡和纸灰。印书时，在铁板上放一个铁框子，把所要印的活字按顺序排在铁框里，满一铁框就是一板，然后用火烤，待松脂、蜡等稍一溶化，再用平板一压，字面就象磨刀石一样严整。冷却以后，一排排泥活字就凝固得很牢，印刷时不至于散落。一般总是使用两块铁版。用一块印刷时，又在另一块上排字。一版印完，另一版已排字就绪。这样轮番进行，印刷的速度很快。每个字形都要准备很多个泥字，常用的字要造二三十个，以备一板里重复使用。泥字不用的时候，用纸贴上标签。同韵的字用一张标签，用木盒贮藏。如果出现少用的偏僻生字，事先又没有准备好，可以现刻现烧现用。沈括还记叙了毕升不用木料刻活字，是由于木料的纹理有疏有密，而且木料吸水，排成的版会高低不平。更由于木字会粘在药物上，不易迅速从版上取下，因此不如烧泥活字。印完后，再用印版靠近火，使涂料溶化。只用手轻轻一拂，泥字就都落下了，一点也不会弄脏。毕升死后，他的泥字为沈括的子侄们所收藏。　　沈括的记载把泥字制作、排版、印刷、拆版的技术细节，作了完整的介绍，还论述了活字的长处及不适当字料的缺点。从"若止印三二本，未为简易；若印数十、百、千本，则极为神速"看出，这与今日印刷数量越大平均印速越快是一个道理。而且沈括还用"常做"二字，说明毕升用泥字印过多次书，他还采取排印流水作业的方法。沈括在《梦溪笔谈》中还曾谈到他收藏的十卷《韦苏卅集》都是泥版印刷的，其书纸薄如细茧，墨印若漆光。我国最初的木活字印刷术，大约在14　世纪传到朝鲜、日本，后来我国的活字印刷经由新疆到波斯、埃及，传入欧洲。受中国活字印刷的影响，德国约翰·谷腾堡在1455　年用铅、锡、锑的合金制成欧洲拼音文字的活字来印刷《圣经》。中国的活字印刷术比谷腾堡要早400　年。　　中国的活字印刷术发明很早。虽然后来元朝的王桢、清朝的李瑶、翟金生都对泥活字做过改进，并用之印过书，但令人遗憾的是始终没有广泛应用过。因为中国文字与拼音文字不同，一副活字中，每个活字至少要20　个或更多，这样总数通常要超过20　万，而拼音文字的全部印刷符号总共不超过100个。由于中国文字的特点，降低了活字印刷的优越性，只有印数巨大的活字排印才能显出优越来。而在投资方面，制造大量活字需要作坊主一次性付出巨额投资，这与板材及雕版的低额成本相比，也十分不利。雕版与活字版相比，可以长期保存，一再使用，偶尔才需修补一下，特别适应中国传统作坊的供求情况，旧时书肆往往一次只印几十部就把雕版藏好，需要加印时再取出来，以避免存书过多不利资金周流。这样，雕版印刷在中国传统的印刷中独领风骚，而技术上更为先进的活字印刷术却一直被淹没了。　　2。雕版印刷术的高度发展宋代是我国雕版印刷事业发展的鼎盛时期。两宋所刻印的书籍从数量、字体、版印、用纸、规模、发行等方面都达到了历史上最高水平。宋王朝建立政权以后，为了巩固国家的统一，加强中央集权，在政治、经济、文化等方面采取了一些改革措施，改革了科举制度，广录人才，学习文化的社会风气日益浓厚。这也就使书籍的需求量日益增大，为刻书业的发展创造了客观条件。　　唐代的雕版印刷技术已经达到了相当高的水平。经过五代，雕版印书得到了进一步的发展，在人力、物力和技术上创造了有利的条件。再加上书籍需求量大增，更加促进了印刷业的空前繁荣。为了适应政治和文化的需要，许多政府机构、单位、书坊和个人都积极从事刻书事业。这时刻书分为官刻、私刻和民间刻三种类型，在江浙、四川等地区极为繁荣。　　官刻就是由中央官府和地方官府经营管理的出版印刷机构，主要刻印刑典、儒家经典、史书、正经，还校刻了不少医书。宋太宗年间（公元983　年）雕刻的佛教《大藏经》，是世界上最早雕　印的卷幅浩大的佛经。　　民间刻是指民间集资刻书。如寺院、道观、祠堂等用集体出资或募捐得款雕刻之书，都称为民间刻本。私人刻本是指私人资助刻印书籍，包括私宅、私塾、书坊、书棚、书肆等。宋代的私刻本极为普遍。我国现存最早最完整的法医学专著《洗冤集录》，就是南宋时宋慈自撰自刻本。他根据自己任法官时办案经验和前人办案资料，于宋理宗淳佑七年（1247　年）编成此书，并出资刻印。可惜已失传，现存元刻本。　　北宋时刻书多用欧阳询字体，整齐浑朴，以后逐渐流行颜真卿、柳公权字体，南宋时逐渐出现一种秀劲圆活的字体。宋代的装订多采用蝴蝶装，用较厚的纸包裹作为书皮，从外表看，厚皮包背。宋代后期，又出现了包背装。北宋时期，木版雕刻已经发展到铜版雕刻了。这时还出现了用两色三色套印的钞票，这是雕版印刷的一个重大突破。　　我国现存的最早的古代书籍，不少是宋代雕印流传至今的。唐代名医孙思邈的《备急千金方》，是我国最早的临床实用百科全书，是北宋时期刻版印刷的；我国现存最早的数学著作《周髀算经》和数学专著《九章算术》，都是南宋哀宗正大八年（1231　年）刻成的；我国现存最早的刻印围棋专著，是南宋御书院棋侍诏李逸民编辑的《忘忧清乐集》。此外传世的宋刻本还有《说文解字》、《尔雅》、《文选》、《资治通鉴》等。这也说明了雕版印刷对传播、保存古代文化遗产是多么的重要。　　在我国北方与宋代同时代的契丹、女真、党项等游牧民族分别建立了政权，并逐步侵入宋土。由于文化落后，他们在征服和治理汉族时，吸收了汉族的文化，而且也学会了运用印刷技术。10　世纪，契丹族的辽（907-1125年）就以汉文为基础，创造了共有3000　词汇的契丹文字系统，并把许多汉文经、史、医药书籍译成契丹文印刷出版。此外，辽还大规模利用雕版佛经、佛像、数学等汉文书。1974　年在山西应县木塔中发现辽代的《契丹藏》以及大量珍贵的印刷物。辽代的《契丹藏》，又称《大藏经》，是用汉文雕印的，大字楷书，苍劲有力，工整飘逸，刀法圆润，行间疏朗，排列整齐，版式统一，是我国现存最早雕印的《大藏经》。同时，应县木塔发现的印刷物中还有很多精美的雕版彩色套色印刷以及雕版漏印的实物。　　金代1115　年在我国北方建立政权，在政治、经济、科举等方面进行一些改革，创立了女真文字，发展其民族文化。公元1153　年定都中都（北京）后，造纸和印刷业有一定的发展。金代刻书以中都、东京（开封）、平阳、宁晋等地为中心。金代的刻本字体清秀，雕刻精细，文大注小，排列合理，配合得当，足证当时雕印技术颇佳。地处东北地区和蒙古西北的党项人，于公元1031　年建立西夏政权（990-1227　年），都城在今宁夏境内。它在1036　年以汉文和契丹文为蓝本，创造了西夏文，并用它来翻译印刷了不少汉文书籍。西夏经常与宋朝交换礼品和书籍，它曾多次得到佛经，并把一些佛经译成西夏文印行。　　3。独具民族特色的印刷（1）木版套色印刷木版套色印刷是我国发明的，起源于何时，尚无结论，1974　年发现了辽代彩色套印的佛像佛经，很多人认为是辽代。最近发现的辽代套色印刷物的印刷方法，既有彩色套印，又有手工染色，说明辽代的套印物在技术上有所提高。　　1974　年在山西应县木塔中发现了辽代的彩色雕版套印的《炽盛光九图》和彩色漏印的《南无释迦牟尼佛像》等7　件印刷物，从中可以看到辽代的画工技术和雕刻技术，刀法圆润，线条清晰，刻版精细，套印准确，比唐代的雕版技艺更加熟练。《南无释迦牟尼佛像》中人物形象和轮廓是印刷的，面部五官和手足是用笔墨手工勾画的。这3　幅套色印刷物，是彩色漏印的，先制成两套漏版，漏印了红色，再换版漏印蓝色，然后用笔染上黄地，这和当时民间漏印染花布的方法基本一致。　　用白麻纸雕版印刷的《炽盛光九图》，是先印刷出通幅线条，然后再用毛笔着色的，画幅长120　厘米，宽45.9　厘米，能够一次印成，也是雕版印技术的一大进步。最早的木刻套印，是用几种颜色涂在一块雕版上印刷的。但这种方法费工费事，容易脏污，效率很低。后来发展成为用几块版套印的方法，这是按原稿有几种颜色就刻印多少块版，然后再按颜色的先后次序一色一色地印，这就成了几种颜色的书和木刻画了。这种套印方法，雕版的尺寸要求十分严格，印刷时精确地放在固定的位置上，不能有一丝一毫的移动。在当时没有精密的量具和卡具的情况下，完全靠熟练的技巧和严肃认真的态度才能套印准确。所以说套色印刷把印刷术又向前推进了一步。　　在我国古老的套色印刷中，雕刻木版年画有自己的特色。最初的年画是手工绘成的。到了北宋时期，东京（开封）就有了木版印刷年画。我国现存最早的木版年画，是俄国人柯基罗夫于1909　年在我国甘肃黑水城一古塔中盗掘的《黑美图》，现藏在俄罗斯亚历山大三世博物馆中。这幅年画是金代民间保存下来的。　　由于雕版的发展，年画由单色发展成多色，由手工敷彩发展成多色套印。在套印技术上，既有雕刻版印，又有木版水印，这使年画广泛传播，成为我国一项古老的传统艺术形式。　　（2）纸币印刷我国是世界上最早印刷纸币的国家，首先出现于北宋，距今已有近千年的历史。　　最早的记载是在宋太宗开宝三年（公元970　年），政府设置专门汇总的机关"便钱务"，将商人交来的货币藏于政府的国库，发给一纸印刷的收据，商人可以到指定地点取款，这是一种交换证券。宋太宗雍熙二年（公元985年）政府发行茶盐证券。我国大约在宋真宗景德二年（1005　年）开始印刷纸币，称为"交子"。这是世界上最早的纸币，比欧洲第一次出现瑞典纸币要早650　多年。　　交子印刷，开始用雕刻木版套色印刷，以后又发展为雕刻铜板印刷。铜版较木版耐磨，大量印刷仍很清晰，图案精美，图文不易变形，这是印刷史上一大进步。　　交子后来改称钱引、钞引。钱引上印有界分、年限、券面金额以及说明文字和任务图案花纹，用黑青红3　种颜色，分6　次套印，这是我国多次套印的创始，在世界印刷史上有很高的地位。　　纸币的大量发行，虽然在一定程度上会推动商业发展，但官府滥发交子弥补财政亏损，引起货币的不断贬值，民不聊生，怨声载道。　　与南宋并存的金朝，也在其占领地区发行钞票，并且在中都（北京）设置印刷厂大量印刷钞票。金代曾用铜版印刷钞票，陕西省博物馆就珍藏一件金贞佑三年（1215　年）的拾贯交钞印刷铜版。　　（三）矿冶业1。矿业及开采技术五代十国时期，北方连年战争，矿冶业呈停滞状态。宋王朝建立，天下百姓得以休养生息。据《宋史·食货志》记载，开宝三年（公元970　年）朝廷下诏说不与商人或矿冶主争利，允许人民自由采矿。这表明宋朝的政权部分建立在商品经济的基础上，矿冶主们可以在朝廷减免税的保护下从事生产，广大劳动人民也可以从封建徭役制下解脱出来。原来采用劳役制，官营铁冶业也不断受到被劳役人民的反抗，迫使官吏将劳役制改成招募制，从而对冶铁生产的发展起了一定的推动作用。　　王安石变法时期，由神宗熙宁年间和元丰初年，较多地听任民营铁冶业的发展，采用"二八抽分"税率，这是宋代"民营"铁冶业最发展的时期，也是宋代整个铁冶业最发展的时期。　　其他矿产如铜、银、金等，从宋太祖建隆元年至太宗至道三年（公元960-997　年）的37　年中，也准许百姓自由采掘，仁宗赵桢以后始收归官营。北宋的矿业机构有四监、12　冶、20　务、25　场等，凡铸铁的场所都有置监，务是矿冶税务所或矿产收购站，场是采矿场，冶是金属冶炼场。下面简略介绍一下各矿业的规模。①（1）铁矿北宋主要的铁矿产地有磁州、邢州、徐州。元丰三年（1078　年）磁州、邢州的总产量，相当全国总收入量的74％。沈括在《梦溪笔谈》卷三中曾记叙了他奉使察访河北西路、参观磁州锻坊的情况。磁州当时锻造生产"百炼钢"，在北宋已是一种古老、成熟的炼钢工艺。徐州铁矿早在汉代就已开采，利国监原用木炭炼铁，以后改用煤炭。　　南宋时，邢、磁、徐州的大型铁矿产地被划入金朝版图，这使金的冶铁技术得以改进和发展。　　（2）铜、锡、铅矿主要用于铸币的铜、锡、铅3　种矿业，在宋代集中分布在江西、福建、广东3　省境内，其规模、产量远远超过了唐代，北宋时年产量逐年上升。从皇佑中（1049-1054　年）到元丰元年（1078　年）近30　年内，铜矿年收入由500　多万斤增至1400　多万斤，锡年收入量由30　多万斤增至200　多万斤，铅的年收入量由9　万多斤增至900　万斤。元丰年间矿业的兴盛，反映了王安石变法给封建经济注入了活力。　　宋时炼铜有火法、水法炼铜。胆水浸铜法应用于生产始于宋初，北宋晚期已在全国范围内推广，并在年产量中所占比例越来越大。宋代主要的锡产地是贺州，而铅矿场多在连州、虢州等地。铅是铸铁必备的金属之一，当时铅的用途除了铸铁外，主要用来制造丹粉。　　（3）金、银矿及汞矿宋代金矿的开采以山东的登州、莱州最为兴盛。宋朱彧（yù，音玉）《萍州可谈》卷二曾记载，登州、莱州的金坑户用锯剖过留有"刃痕"的"大木"淘金，把金沙放在木面上，用水洗去沙，金则留在锯纹中。这是手工淘金技术的一项改革，大大提高了生产效率。　　北宋早期较大的银矿有饶州德兴场、桂阳监及秦州银矿。　　宋代水银的主要用途，是封建贵族用来作为墓葬中的防腐剂。宋代的水银主要产于甘肃、陕西两省，朱砂产于广西。　　（4）煤矿煤是宋代手工业和日常生活普遍使用的燃料。宋时称为"石炭"。宋代采煤以山西、陕西、河南、江苏最盛。北宋时已由民间分散经营逐渐转为官营。北宋元丰元年（1078　年）苏轼曾派人"访获"煤矿，并用来炼铁，而且炼出来的刀剑锋利异常。据考古发现，南宋咸淳六年（1270　年），我国就已发明焦炭，并用焦炭炼铁。　　据对北宋古煤矿遗址考察，看到煤矿直径2.5　米，竖井深达6　米，较长的四条巷道总长达500　米，已采用先内后外逐步撤退的"跳格式"的采掘方法，矿中还有排除地下积水的排水井等。宋代的采煤业已达到相当的水平。①（5）盐矿及凿井技术--卓筒井我国古代人民早在战国末年就开始开凿盐井了。从秦到北宋庆历年间（1041-1048　年）的1300　余年中，所开的盐井都是大口井，口径大深度浅。北宋庆历年间，出现了开凿卓筒井。卓　筒井就是口径很小而深度很大，像竹筒状的直井。开凿卓筒井的工具是"圜刃"，凿出的井口只有小碗那么大，深却有几十丈。用粗大的竹子做井套，隔绝淡水。用较小的竹子做桶，出入井中，一筒装水几斗，用机械提升。这种"圜刃"是近代钻井用的各种各样凿刀的先驱，是深井钻凿必不可少的工具。卓筒井一出现，由于技术先进，适应当时生产需要，很快在川西、川北等盐区推广。苏轼《东坡志林》卷四详细地记载了钻凿卓筒井的过程。　　和宋朝同时期的辽、金、西夏等国的矿业也有很大的发展。契丹族和后来并入辽国的渤海、室书诸族，原先都能炼铁。辽立国后设五冶太师管辖矿坑，辽阳有铁冶300　户，幽蓟等地的冶铁业仍保持一定的规模。女真建国前已经用烧炭炼铁，又购买邻国甲胄改制兵器，后来占据辽宋的大片土地，其矿冶业又进一步发展。金大定三年（1163　年）许民开采金银坑冶，税率为二十取一。黑龙江阿城县原为金上京会宁府，有金代冶铁遗址50　多处，并发现大量炼炉、矿石、炼渣和铁块。辽金铁器近年多有出土，形制和中原类似，陕西榆林窟西夏冶铁图中的木扇也和中原相似，说明辽、金、西夏的矿冶业是在中原先进技术的推动下发展起来的。这里值得一提的是宋代杜绾所著的关于矿物岩石的著作《云林石谱》。它所记岩石有9　大类。这本矿物岩石专著着重于变质岩的研究，对风化和侵蚀作用做了探讨，对某些地质现象形成原因和化石的阐述、记载都有很大进步。　　3。冶金技术的发展状况（1）竖炉炼铁宋代称炼铁炉为蒸矿炉，取蒸石取铁之意。河北邯郸矿山村宋代炼铁炉高约6　米，最大腹径2.7　米，由砾石和耐火泥修筑。河北林岁、安阳宋代炼铁炉和黑龙江阿城金代炼炉都依山崖修建，于崖上装料，炉前平地进行熔炼操作，以节省运输和人力，炉体用硅质红、白砂石和花岗岩砌筑。河北桐柏宋代炼铁炉也用石砌，而福建同安宋明冶铁遗址的炼炉则用高岭土、黄泥和谷壳修筑。①唐宋时代修筑炼铁炉已使用了多种筑炉方式和材料。到宋代，炼铁炉的内形已接近了近代高炉，有炉腹角和炉身角，成为两端紧束、中间放宽的腰鼓状，这种炉型有利于炉气合理分布，改善炉况，延长炉龄，是竖炉发展的重大改进。考古还发现，宋代炼铁已采用石灰石及白云石作为炼铁溶剂。从宋代起，就有可移动的"行炉"。又如江苏无锡、宜兴等地的"苏炉"、"鼓炉"，高约1　米，炉膛为曲线形，他们通常用于化铁，也可以用于炼铁。中国竖炉的特点之一，就是无论炼铜或炼铁炉，熔炼或是熔化的不同工作要求，是通过炉料配比和熔炼制度的变化来实现的。　　对安徽繁昌竹园湾唐宋冶铁竖炉炉内残存物的考察发现，当时使用粟炭为燃料。用木炭做燃料炼铁当时已十分普遍，而用煤炼铁早在南北朝就已有了。宋神宗元丰年间（1078　年），徐州发现煤矿，苏轼还作《石炭行》记述此事，作有"南山粟林渐可息，北山顽矿何劳锻"的诗句，显然他已能认识到用煤炼铁对解决燃料匮乏、促进冶铁发展的重要作用。河北安阳唐坡出土的9　件宋代铁锭，含硫量为1.075％，显然是北方地区用煤炼铁的产物。　　（2）炒铁与炼钢炒铁是从生铁得到熟铁的主要方法。宋苏颂的《本草图经》中曾说："初炼去矿，用以铸泻器者为生铁。再三销拍，可作碟者为蠕铁。亦谓之熟铁。"炒铁设备有地炉、反射炉及生熟炼铁炉。炒铁实质上是个脱碳过程。　　灌钢在各种制钢技术中最为重要，自南北朝已被广泛采用。沈括在《梦溪笔谈》中曾经指出，民间锻炼钢铁是将熟铁片盘绕起来，把生铁块嵌在中间，用泥把它封起来冶炼，然后再加以锻打，使生熟铁互相渗入。这样得到的钢称为灌钢或团钢。这是我国古代劳动人民创造的一种独特的低温炼钢法。在熔炼过程中，生铁首先熔化并灌入熟铁中而成钢，然后再经锻打。灌钢多采用做刀剑锋刃，是一种含碳较高的优质钢。　　宋周去非《岭外代答·器用门》卷六"梧州生铁"条说："梧州生铁，在熔炼时如流水然。以之铸器，则薄几类纸，无穿破。凡器既轻且耐久。都郡铁工锻铜，得梧铁杂淋之，则为至刚，信天下之美材也。"文中"铁工锻铜"应为"锻铁"之误。应指灌钢而言。这是灌钢的另一种操作工艺。　　百炼钢的工艺过程，在沈括《梦溪笔谈》中记述较为详细。沈括奉使察访，在磁州锻铁作坊参观，他说到把"精铁"锻打一百多火，每锻一次称一次，待斤两不减，就成纯钢了。他指出，凡铁中有钢，就像面中有面筋，待濯尽柔面，面筋就出来了。这实际上就是将熟铁（精铁）放在木炭炉中加热，碳逐渐渗入铁的表层，取出锻打时，一方面使渗碳层混到铁的内部，另一方面把熟铁中夹杂的熔渣（即柔面）锤打出去。锻炼百余次后，除尽熟铁中的熔渣，含碳量达到适宜的程度，就得到了纯钢。百炼钢工艺的主要特点就是反复加热锻打。锻打可以去除夹杂，减少残留夹杂的尺寸，细化晶粒，均匀成分，致密组织，提高强度。百炼钢技术在宋代已发展到相当成熟的水平。宋时曾敏求《独醒杂志》曾记载湖南苗族的黄钢刀说："其俗子，姻族来劳视者，各持铁投其家水中。逮子长授室，大具牛酒，会其所尝往来者，出铁百炼，尽其铁以取精钢。刀成铦（xiān，音鲜）利绝世，一挥能斩牛腰。"这里记叙了一种独特的制钢术。长期浸在水中的铁，其中含碳低、含渣多的锈蚀很厉害，这就相对地提高了铁料的含碳量，经反复锻炼，成为含碳较高的钢，可用做刀剑。从现代的角度说，利用的是去除铁份而提高钢中碳量的方法。　　制钢技术的进步带来了农具和刀剑制造技术的变革，农具由以铸造为主转为以锻造为主。古代文献中关于锻剑、锻甲的记载，充分体现出我国古代锻造技术的卓越成就。　　（3）胆水炼铜《宋会要辑稿·食货》曾记载南宋嘉定年间（1208-1224　年）的炼铜生产，将淘洗得到的精矿须"排烧窑冶二十余日"，才能炼成纯铜。这是常规火法炼铜。　　中国古代还有一种独特的制铜技术，称为胆水炼铜，又称胆铜法，为我国首创，是水法冶金的起源。它是将铁放在胆矾（硫酸铜）溶液（俗称胆水）里，使胆矾中的铜离子被金属铁所置换而成为单质铜沉积下来的一种产铜方法。这种方法设备简单，技术操作容易，成本低，只要将铁薄片和碎片放入胆水槽中，浸渍几天，就可得到金属铜的粉末。胆铜法可在常温下提取铜，不需要火法炼铜那样的高温，既节省燃料，又不需很多设备，贫矿、富矿都能用。宋时胆铜法不仅用于生产，而且是大量产铜的主要方法之一。　　由于社会经济的发展，宋代铸币感到铜料不足。由于水法炼铜有上述优点，因而对之极为重视。北宋时期胆铜产量约占铜总产量的15-20％，南宋铜的来源主要依靠江南，胆铜所占比重达85％。　　胆铜生产一是浸铜，二是收取沉积的铜。生产胆铜的铅山场，就是在胆水产地就近随地形高低，挖掘沟槽，用茅席铺底，把生铁击碎，排砌在沟槽里，把胆水引入沟槽浸泡，分节用木板闸断，看上去呈阶梯状。待浸泡后颜色改变，将浸泡过的水放走，取出茅席，就可以收到铜末。再引入胆水又可以周而复始地生产了。另一种方法是将胆水产地设胆水槽，把铁锻打成薄铁片，排置在槽中，用胆水浸铁几日，铁片表面即有一层"赤煤"（铜末）覆盖。把薄片取出刮取其上的"赤煤"即可。这样得到的铜几乎皆为单质，熔炼容易。沈括《梦溪笔谈》还曾记载"熬胆矾则成铜，熬胆矾铁鉴久之亦化为铜"，但这样成本高，工多而利少，并不常用。　　宋哲宗时，张潜撰有浸铜工艺专著《浸铜要略》，可惜已失传。但从后来危素所作的《浸铜要略序》（见《危太仆文集》）对绕州兴利场浸铜时间的描述中，可以看到水法炼铜在宋代已发展成一套比较完善的工艺。　　（4）铸造技术在我国古代的金属加工工艺中，铸造占有十分突出的位置。其中泥范、铁范和熔模铸造最为重要，称为古代三大铸造技术。　　泥范铸造起源于夏代，到宋已发展得十分成熟，并能浇铸大型和特大型的铸件。现存于当阳玉泉寺的当阳铁塔，是宋嘉佑六年（1061　年）铸的。它八棱13　层，总高7　丈，用铁76600　斤。塔体为分段铸造，由44　件铸范成形。现代化学分析表明铸件为麻口铁，含碳3.66％，硅0.05％，锰0.05％，硫0.022％，磷0.29％。就是现代浇铸三四十吨的大铸件，也不是轻而易举的事，可见当时的泥范铸造大型件已达到相当高的水平。　　铁范铸造战国时就有了。唐、宋以后，由于炒铁的发明与推广，小件农具已经由铸件改为锻制，但犁镜一直到近代仍是用铁范铸造的。　　传统的熔模铸造称失蜡或拔蜡法。宋代赵希鹄《洞天清禄集》具体地记述了这一工艺：用蜡刻画成模，放在桶状容器里，经用澄泥浆多次浇淋后，撤去桶板，加敷含有盐和纸筋的细泥和背泥，做成铸型，然后出蜡、浇注。这种方法用于小型铸件，与后来明、清时期失蜡铸印工艺比较接近。失蜡法在我国历史悠久，可惜的是它只用来铸造一般方法得不到的艺术品或神像，未能向现代精密铸造工艺转化。　　（四）纺织业1。纺织业发展概况宋王朝建立政权后，采取了一些恢复和发展农业生产的有利措施，取得了相当的成效，使农业繁荣发展起来。农业的发展带动了手工业特别是纺织业的高度发展。　　宋朝建立后，一方面朝廷每年要消费大量的锦帛以供其奢侈的生活，还要赐给大臣官员各色的绫罗绸缎以示圣恩；另一方面还要向辽、夏、金等国交纳大量的锦帛作为贡品。同时纺织品已经成为宋对外贸易的主要物资。所以，宋王朝对桑蚕、纺织极为重视，屡次下诏书奖励蚕织，各地方官吏也奉行相应的赏罚措施，推广先进的种桑方法。北方南迁的工匠参与南方的蚕桑丝织生产，不仅补充了劳力，而且相互交流技术，推动蚕织业技术的进步。两宋时纺织业相当发达，有官营和私营之分。官营作坊废除了劳役制，改为招募制，在一定程度上提高了工匠的生产积极性。朝廷在开封、洛阳、润州（今江苏镇江）、梓州等地设有规模巨大的绫锦院织局、锦院等纺织工场，同时还在成都设有转运司、茶马司锦院，织造西北和西南少数民族喜爱的各式花锦，作为兄弟民族间贸易交流的物资。仅南宋杭州、苏州、成都三大织锦院，雇佣工匠就达数千人，规模极大。　　宋代的私营纺织业比唐代有了新的发展，机织手工业逐渐脱离农户而独立，生产规模扩大了，生产过程逐渐专门化，对技术的改进、质量提高、数量增加都有积极的意义。　　宋代对外贸易非常发达，输出品以丝绸织物和瓷器为主。到了南宋，对外贸易已成为国家收入的重要来源。当时与阿拉伯人交易的输出品，除金、银货币以外，丝绢、瓷器占有重要地位。到了宋宁宗嘉定年间，甚至规定凡买外货，都以绢、锦、绮、瓷器为代价，不用金银铜钱。　　宋代时，中国的丝绸在世界上极富盛名，曾经远涉重洋，到达过埃及、东部非洲等地区。　　2。宋代纺织工艺（1）丝织北宋时由于北方战事不断，养蚕、缫丝生产很多都停废了，而江南地区未经战争破坏，丝织生产广泛地发展起来。宋室南渡后，北方大批统治者、官商巨室以及农民、手工业者纷纷南迁，这使得市场上丝织品销路大增，大大刺激了南方的丝织生产。　　宋代在苏州织造的宋锦（或织锦）、南京织造的云锦、四川织造的蜀锦都是全国闻名的织物，婺州出产的各种罗，其精美工细名闻各地。　　宋代织锦工艺发展很快。北宋时仅彩锦就有40　多种，到南宋发展到百余种，并且生产了在缎纹底上再织花纹图案的织锦缎。一般的缎纹织物本身已富有光泽，再配上各色丝线织成的花纹图案，就更加光彩夺目了。　　这时的罗纹丝织物也达到了很高的水平。由于唐、宋时提花织罗机在结构上有进一步的改革，所以在罗纹丝绸上可以织制出更加复杂的花纹。当时著名的高贵品种有孔雀罗、瓜子罗、菊花罗、春满园罗等。福建省博物馆在福州浮仑山南宋一个市舶司的女儿的墓中，出土了200　多种不同品种的罗纹织物，其罗纹结构有单经、三经、四经纹的素罗，有平纹和斜纹起花的花罗，还有粗细纬相间隔的落花流水提花罗等。　　宋代文化事业发达，绘画的发展带动绘画用品和材料的发展。绘画用的画绢，如重厚细密的"院绢"，纤细的"独梭绢"，都为画家所喜爱。宋代丝织物的花纹，除了运用动物纹，还有大量的植物纹。发展了写生花，又发展了遍地锦纹，成为色彩更加绚丽复杂的工艺品。又如蜀锦工人创造的"花流水纹"（又称曲水纹），以单朵或折枝形式的梅花或桃花与水波浪花纹组合而成，富有浓厚的装饰趣味，成为当时极为流行的锦缎装饰纹样。　　当时社会上还流行锦中加金以及衣服以金为饰。宋、金时期，新疆的回鹘人擅长织金工艺，并向中原介绍了这种织造技术。此外，据吴自牧《梦粱录》记载，南宋还有绒背锦、起花鹿锦、闪褐锦、间道锦、织金锦等名品。宋代锦织物花色品种增多，一方面由于装饰题材的扩大，另一方面是应用范围更为广泛。如成都茶马司织造的彩锦为了与少数民族交换军马，因此必须织适合于少数民族习惯爱好的花式品种。　　（2）缂丝与刺绣缂丝是我国丝织工艺中最受人珍爱的品种，宋代是缂丝的盛期。因织物的花纹近看犹如纬线刻镂而成，又被称为刻丝或尅丝。以定州（河北定州）生产的最为有名。定州缂丝技巧与图案保持了唐、五代以来的优秀传统，丝纹粗细杂用，纹样结构既对称又富于变化。主要织造和锦类似的服用品装饰，著名的作品有"紫天鹿"（故宫博物馆藏）、紫莺鹊（辽宁博物馆藏）等。到了南宋，一部分缂丝脱离彩锦的装饰性质，从实用转向装饰化，向单纯欣赏性的独立艺术发展。这时缂丝开始以名人书画为粉本，尽量追求画家原作的笔意，采用细经粗纬起花法，表现出山水、楼阁、花卉、禽兽、翎毛、人物，以及正、草、隶、篆等书法。南宋高宗时的朱克柔和沈子蕃都是缂丝高手。　　朱克柔从小学习缂丝，积累了丰富的配色和运线经验。她的缂丝表面紧密丰满，丝缕匀称显耀，画面配色变化多端，层次分明协调，立体效果特佳。她所做的"茶花图"、"莲塘乳鸭图"堪称传世珍品，她的"牡丹"，现收藏于辽宁博物馆，约25　厘米左右方幅，蓝地五色织成。用色除白色外，计有蓝色2　种，黄色4　种，绿色4　种，朱色1　种。经线用捻度稍强的绢丝，一寸间约120　支，纬线用松线，一寸间约360　支。牡丹花瓣部分的晕色也全部织出，这是缂丝织法中最困难的一种，一寸间经纬线竟达480　支而丝毫不加补笔。工细高雅，堪称绝世珍品。　　宋代的刺绣工艺很发达。像缂丝一样，它受绘画影响极大，除作一般服饰品以外，多以名人书画为粉本，逐渐向欣赏品方向发展。当时的许多刺绣艺人能将滕昌佑、黄鉴、徽宗等人的绘画，以及苏、黄、朱诸家书法在绢上用针绣反映出来，不仅维妙维肖，甚至有的胜过原作，深受文人雅士的推崇与赞赏。　　重要的传统绣品，有"瑶台跨鹤图"、"海棠双鸟图"、"梅竹鹦鹉"　　等。如"瑶台跨鹤图"，大部分用直针戗针平绣，竹林用施针，尾顶先用平绣，再在浮起处用扎针压平，砖瓦、斗拱则以稍粗的线逐节绣成，其上再作夹线。楼台部分使用了大量漆地金箔线，以摹拟界画中的金碧色彩。在有些地方还用胡粉和颜料作补笔。　　全幅针法协调细密，配色精妙，从中可以看出宋代刺绣的高超技艺。可以看到后来明、清刺绣中的各种针法，宋代差不多都已有了，为元、明、清的刺绣打下了基础。如表现单线，在唐代切针和接针的基础上，出现了滚针和旋针；表现面的，在原有的直针戗绣针和针的基础上，又出现了反戗。表现光的套针发展得更加细致复杂。其他如平金、钉线、网绣、补绒、铺针、戳纱、打子、扎针、锁边、刻鳞等多种表现不同对象的特种针法，都在宋绣中出现，而且已运用得非常纯熟。这些都为近代的顾绣、湘绣开辟了前路。（3）麻织、毛纺织与棉织宋代麻织遍及我国南方各地，生产相当发达。麻织品的产地主要集中在广西。　　江南苎麻布生产不仅数量大，而且还出现了各种特种麻布。《嘉泰会稽志》曾记载，浙江诸暨的山后布，就是驰名南方的皱布，所用麻纱在纺绩过程中加过强拈，然后织成"精巧纤密"的布，质量仅次于真丝织成的丝罗。用它做衣服以前"漱之以水"，由于加过强拈的麻布吸水收缩，麻布立刻变成有"谷纹"的皱布。　　宋周去非的《岭外代答》曾记载，南宋静江府（今广西桂林）所织苎麻布经久耐用，是因为苎麻纱先用带有碱性的稻草灰的水汁煮过，在织制前再用调成浆状的滑面粉上浆，织成就"行棱滑面布以紧"。这实际上反映了现代的上浆整理加工工序。　　南宋《格物粗谈》中有"葛布老久色黑"，将葛布浸湿，放入烘笼中，用硫黄熏就变成白色的记载，说明宋代已有硫黄熏葛布的漂白技术。　　宋代用山羊绒纺织绒褐。据记载所用山羊是唐末由西域传来。用山羊毛绒捻成线织成绒褐。"织万胜花一匹，重只十四两"，①用茸毛能织成如此轻、薄的纺织品，可见毛纺织工艺十分精巧。　　宋室南渡后，汉族与南方少数民族接触日益频繁，我国东南、闽、广各地从少数民族那里学会种棉、纺纱、织布等手工操作技术，棉花种植及棉纺织技术已扩大到闽粤江南地区。　　我国海南岛天气炎热，土壤肥沃，并略带碱性。尤其是崖州一带，最适棉花生长，是我国棉花的原产地之一。《岭外代答》曾记录，崖州的妇女采摘新棉后，用细长铁轴碾出棉籽，接着"以手握棉就纺"，棉纱纺成后，又染色织布。范成大《桂海虞衡志》、方勺《泊宅篇》等书也记述了崖州棉布转销内地，极受欢迎。　　当初棉纺织技术传入中原时，制棉工具及方法极为简陋。周去非、赵汝适等只提到碾去棉籽用的铁杖，而后来方勺在《泊宅篇》中提到弹花的小竹弓，这使制棉工具和方法又进了一步。南宋末年，江南一带才开始种植棉花，这时南方的制棉技术已发展到用铁杖碾去棉籽，取"如絮者"，用长约四五寸左右的小竹弓，"索弦以弹棉"，使棉匀细，"卷成小筒"，用车纺之。自然抽绪如缫　丝状"，就用来纺织成布。①浙江兰溪南宋墓曾出土纯用棉花织成的一条棉毯，②长2.51　米，宽1.16　米，经纬条干一致，两面拉毛均匀，细密厚暖，说明当时江南地区的棉纺织业已达到很高的工艺水平。　　由于棉花种植、纺织工艺传入江南不久，当时轧花、弹花、纺纱、织布等工序还没有像丝织业那样分离成专门工作，只能作为家庭纺织来经营，生产效率低。这使得两宋时棉花在内地居民所用纺织材料中仍不占主要地位。（4）印染宋代我国的印染技术已比较全面，色谱也较齐全。染缬（xié，音鞋）加工，在宋代极为盛行，技术上也有发展。如印花在宋时已经专门化。王安石在宋神宗熙宁年间实行变法改革，着手整顿军容，将士服装恢复唐代制度，采用夹缬印花印染军服。宋徽宗赵佶时曾下令禁止民间制造夹缬镂空印花版，商人也不许贩卖。但屡禁不止，只得废除。夹缬印花又很快流行。　　宋以后镂空印花版开始改用桐油竹纸代替以前的木板，所以印花纹更加精细。为了防止染液的渗化，造成花纹模糊，就在染液里加入胶粉调成浆状以后再印花。这些创造，都有利于夹缬印花技术的推广和提高。　　宋代由于南方航海业的兴盛，这一印花技术传到欧洲各国。当时的德国和意大利，因对媒染剂和染料技术未能完全掌握，还用油料加颜料调成涂料印花。我国的印花技术一经传去，很快就取代了原来的工艺方法。　　南宋时广西瑶族还生产一种精巧的蜡染布，西南少数民族地区将这种蜡染布称为"瑶斑布"。《岭外代答》曾记载：制作时用镂有细花的木板二片，夹住布帛，再将溶化的蜡灌入镂空的地方，蜡在常温下很快固化，这时"释板取布"投入蓝靛染液，待布染成蓝色后，"则煮布以去其蜡"，就得到"极细斑花，炳然可观"的瑶斑布。这说明当时蜡防染技术已有很大发展，具备成批复制印花布的条件。这一期间，西南少数民族运用这一技术还制作了许多驰名全国的产品，如"点蜡幔"等。　　宋代还有一种适用于生丝织物的碱剂防染法。它主要是用草木灰或石灰碱等碱性较强的物质，使花纹部分的生丝丝胶膨化润胀，然后洗掉碱质和部分丝胶后再进行染色。由于织物上有花纹地方的丝线脱胶后变得松散，染上去的颜色就显得深一些，因而整个布面的颜色就显出深浅不同的花纹。这种防染技术经过不断发展，改用石灰和豆粉调制成浆，这种浆呈胶体状，更有利于涂绘和防染，也容易洗去。这为天然蜡产量少的地区推广运用防染技术提供了有利条件。宋代把这种印花法称作"药斑布"，它产生的效果与蜡染完全一样。这种产品主要做被单和蚊帐，即是后来民间广泛流行的蓝印花布。3。纺织机械的发明与应用（1）水转大纺车宋代随着农业上广泛使用水排、水碾、水碓之后，在纺织生产上发明了水转大纺车。元初在江苏作官的王祯看到这种"水转大纺车"，赞不绝口，并在他的《农书》一书中详尽地介绍了大纺车及水转大纺车的结构，描述了它们的图样。由此可以证明它应是宋代的产物。　　水转大纺车是一种麻纺合线机，是用当时的大纺车改装而成的。宋代手工业发展很迅速，原来用手摇纺车和脚踏三锭纺车加工麻缕，已不能满足市场需要，于是在三锭脚踏车的基础上产生了有32　个锭子的纺麻大纺车。这种大纺车，32　个锭子基本上还是按照脚踏纺车的原理，采用绳弦集体传动的方式来带动锭子旋转。但在原有基础上做了改进。一般的手摇或脚踏纺车，在锭子旋转时，手持一段麻纱绕在锭子上使其加拈和合并。但在大纺车上却颠倒过来。它将待加拈的麻缕先绕在锭子上，在纺纱时锭子一边旋转，一边给从锭子上抽出的麻缕加拈，同时这些加拈的麻缕穿过一个铁叉（即今导纱钩）绕到一个木框上。这样，加拈和卷绕可以同时进行。　　由于加拈和卷绕可以同时进行，增加了有效纺纱时间，提高了生产效率。再加上大纺车有30　多个锭子，锭多效率高，这是我国纺织机械史上的重大发明之一。但是大纺车锭子多，传动起来比较费力，要专人用双手摇动转轮做动力。有的地方用畜力来代替人力。我国是个水力资源丰富的国家，当农具已发展到利用水力做动力时，水转大纺车也就相应地产生了。　　水转大纺车不仅为当时纺织生产提供了有利的工具，也为现代的机器纺纱开创了新的道路。大纺车采用竖立式的锭子，有利于多锭传动和操作，其他机构也能充分利用空间，这与现代纺纱机的构造是一致的。这在世界纺织史上都占有很重要的地位。直到1769　年英国人理查·阿克莱才制作出水车纺车和建立起欧洲第一座人力纺纱工厂，比宋代水转大纺车晚了4　个多世纪。我国虽然早在宋代就发明了水转大纺车，应用也很普遍，但并没有得到更进一步的发展。但在元、明以后，棉花逐渐又在全国普及，麻布在贫民中的消费被棉布所替代。麻布生产下降，水转大纺车难以发挥其作用。同时也由于封建社会末期落后的政治经济制度等因素的制约，限制了水转大纺车的进一步发展。　　（2）提花机与织机丝织提花机经唐、宋几代的改进、提高，逐渐完善、定型。在宋代楼é的《耕织图》上，绘有一部大型的提花机。这部提花机有双经轴和十片综，上有挽花工，下有织花工，她们相互呼应，正在织造复杂的花纹。就目前掌握的史料，《耕织图》上的提花机是世界上最早的、结构完整的提花机，在当时堪称世界第一。　　生活在宋末元初山西万泉县的木匠薛景石，在他所著的《梓人遗制》一书中叙述了华机子（提花机）、立机子（立织机）、布卧机子（织造一般丝、麻原料的木织机）以及罗机子（专织纱罗织物的木机）等几类木织机的形制和具体尺寸。薛景石出身木工，在长期的织机修造中积累了丰富的经验，总结了各家之长，著成《梓人遗制》。该书是我国古代纺织史上唯一的木工自己写的著作。对这4　种木机，既有零件图，又有装配图。每种零件不仅详细说明尺寸大小和安装部位，而且简明讲述了各种机件的制作方法，是织机发展史的珍贵资料。　　《梓人遗制》一书，为当时山西制造新织机、发展纺织事业起到一定的推动作用。山西的潞安州地区，由于推广了薛景石制造的织布机，原来已经非常发达的纺织业就更加发展了。　　（五）火药的发明与兵器工业1。火药的发明与应用火药是由我国炼丹家发明的。他们在炼制长生不老灵药时，不但注重水银，而且很重视硫黄，因为它可以和水银化合生成硫化汞，还可以和其他金属化合，认为它是能够制服金属的奇异物质。硫黄性质活跃，容易着火。为了控制硫黄，炼丹家把硫黄和其他物质一起加热成化合物，来改变它容易着火的性质，这种方法称为"伏火法"。在进行硫黄"伏火"的种种实验中，发现当硫黄、木炭和硝石一起加热的时候，极容易发火或者爆炸。古时候，炼丹家常常又是医药家，硝石和硫黄在我国医书中是可以治病的药物，所以把它们和木炭的混合物称作火药，意思就是会着火的药物。　　公元7　世纪，唐朝的孙思邈就已经掌握了火药的初步配方，但它当时没有什么实用价值，一般人不知道，更没有广泛的应用和大量生产。　　火药一旦应用到军事上，立刻显示出其巨大的威力。宋代将火药运用在武器上，是武器史的一大进步。火药武器显示出前所未有的本领，很快受到人们的重视。火药武器的出现反过来推动火药的研究和大规模的生产。北宋曾公亮主编的《武经总要》（1044　年），不仅描绘了许多火药武器，还记下了当时的3　种火药：制毒药烟球，用焰硝三十两，硫黄十五两，木炭五两，外加巴豆、砒霜、狼毒、草乌头、黄蜡、竹茹、麻茹、小油、桐油、沥青等；制蒺藜火球，用焰硝四十两，硫黄二十两，木炭五两，外加竹茹、麻茹、小油、桐油、沥青、黄蜡、干漆等；制火炮，用焰硝四十两，硫黄十四两，木炭十四两，外加竹茹、清油、桐油、黄蜡、干漆、砒黄、黄丹、淀粉、浓油等。由火药的三种配方可以看到，主要成分为硝、硫、炭。而硝的比重已大大增加，它比硫和炭的总和还多，这已经接近后来黑火药中硝占75％的配方。其他配料含量都很少，分别起燃烧、爆炸、放毒和制造烟幕等作用。这时火药的配方已经很复杂了。　　上面说的火炮就是大的火药包。蒺藜火球也是火药包，里面除了装火药外，还装有带刺的铁蒺藜，火药包一炸，铁蒺藜就飞散出来，阻塞道路，防止骑兵前进。毒药烟球有点像雏型的毒气弹，里面装的砒霜、巴豆之类毒物，在燃烧后成烟四散，能使敌方中毒而削弱战斗力。　　这一阶段火药武器主要利用火药的燃烧性能。随着硝的提炼，硫黄的加工，火药质量的提高，促进了火药武器的发展，逐步过渡到利用火药的爆炸性能。到了北宋末年，人们已经创造出爆炸力较强的"霹雳炮"、"震天雷"等武器。　　早在唐代，我国的硝就随同医药、炼丹术，通过海上贸易传出，被阿拉伯人称为"中国雪"。1225-1248　年间，火药由商人经印度传入阿拉伯国家。欧洲人是在13　世纪后期通过阿拉伯书籍了解火药的，然后通过战争进一步西传。火药是中国人民对世界文明进步的重大贡献。　　2。火药武器我国兵器的发展，从北宋开始进入了一个新的历史时期，其主要标志，就是火药应用于军事以及火器的创制和发展。宋代开始创制和使用火器。燃烧性火器和爆炸性火器有很大的发展，并已出现了原始的管形火器。宋代火器的发展也是与宋代当时的社会背景密不可分的。公元960　年，赵匡胤建立宋王朝，基本上统一了全中国，结束了唐中叶以来长期的封建割据局面。一方面由于国内有一个较为安定的环境，社会生产力有一定发展；另一方面由于外受辽、金、西夏的攻打，边患不断，使宋朝统治者不得不大力加强武器装备的研究和制备。宋代的社会经济，不仅农业和手工业相当发达，作为手工业和造兵工业基础的采矿和冶炼业，也都有很大发展。　　宋代军事工业的组织，规模相当庞大，中央直辖的有京师（今开封）的南北作坊和弓弩院，地方满洲也设置有军器作坊。军器作坊内部，又有较为精细的分工。据王得巨《麈史》记载：军器　监中除八作司外，又有广备攻城作，包括有火药作，青窖作，猛火油（石油）作，金作，火作（火箭、火炮、火蒺藜等），大小木作，大小炉作，皮作，末作，窑子作等。宋神宗赵琐时设置军器监，总管京师诸州军器的制作。为了改善军器质量，军器监集合了各地优良工匠，促进经验交流和提高技术，并对军器的创造发明，采取奖励和推广的办法。这些措施，对军器的改革起到了积极作用，提高了质量和产量。景德四年（1007　年）检查历年储备的器械，已够30　年之用，可见宋兵器制造业发展的概况。靖康元年（1126　年）汴京被金人攻陷，宋朝的军事工业和历年储备的军械，全被金人掳去。为了战争需要，宋室南渡后，很快恢复并扩大了兵器生产的规模。统治北方的金王朝，利用宋人的成果，效法宋朝的制度，也设立军器监，下辖军器库、甲坊署和利器监等机构，专门修治军器。　　宋代的火器尚处于起步发展阶段。北宋时仅有燃烧性火器，南宋时开始出现以竹、木为体的射击性管形火器。　　燃烧性火器杀伤力很微小，一般是利用弓弩、抛石机抛射或人力投掷，后来发展到绑附在长枪上喷射。北宋时的燃烧性火器，已经有了爆炸性火器的萌芽，如霹雳火球，是用火药、瓷片和竹子裹制而成，燃烧时发出霹雳响声。靖康元年金人围攻汴京，据说守城时就对金兵使用过霹雳炮。宋高宗绍兴三十一年（1161　年）的采石之战中，虞允文用霹雳炮大败金兵。　　与此同时，统治北方的金人也在极力发展火器。金人于1125　年与宋的战争中得到宋人的火器，到第二次围攻汴京时，就开始使用了。北宋之后，当时制造火药、火器的中心汴京和产硝的泽州（今山西晋城）、大名等地，均为金人占据，为金人生产和发展火器提供了有利的条件。大约在13　世纪初，金人发明了用铁制外壳内装火药的爆炸性火器。铁壳的强度比纸、布、皮大得多。点燃火药后，蓄积在炮里的气体压力就大，爆炸威力就强。宋宁宗嘉定十四年（1221　年），金兵攻蕲州（今湖北蕲春），曾用抛石机发射这种火器，使守兵和防御物遭到杀伤和破坏，这种火器，金人称为震天雷，宋人叫铁火炮。蕲州战斗后，南宋也曾大量仿制。《金史》曾描述震天雷的威力："炮起火发，其声如雷，闻百里外，热力达半亩之上。人与牛皮皆碎迸无迹，甲铁皆透。"这标志着对火药的应用日益成熟。　　我国最早的管形火器出现在南宋初期，宋高宗绍兴二年（1132　年），陈规发明了一种火枪。它是用巨竹做枪筒，内装火药，临阵点放，喷出火焰来烧人的一种管形武器，这可能是管形武器的鼻祖。宋理宗开庆元年（1259　年）寿春府（今安徽寿县）有人创造出"突火枪"。突火枪也是用巨竹做枪筒，内装火药和"子窠"，燃烧时先喷出火焰，产生很强的气压，火焰尽后把"子窠"射出，响声如雷，远闻一百五十步。《宋史》中虽没有具体说明"子窠"的质料和形状，可以推想它是后来子弹的先驱。这种枪虽然很原始，但它是真正的射击性管形火器，具有射击性管形火器的三个基本要素--身管、火药和子弹。　　宋元之际，曾经出现一种利用火药燃烧喷射气体产生的反作用力把箭头射向敌方的火药箭，这和现代火箭的发射原理是一致的。由于各种原因，当时没有能够大力发展。　　3。宋辽金夏时期兵器特点我国兵器的发展，在两宋时期，由于火药及火药武器的创制与发展，从此结束了冷兵器独领风骚的时代，进入冷兵器与火器并用的时代。宋代的火器虽已有很大的发展，并在战争中起了一定作用，但作战仍以冷兵器为主，火器基本还要依附冷兵器来发射，所以两宋时的冷兵器、尤其是抛射兵器有所发展。　　宋代冷兵器多系承唐、五代遗制，并吸收少数民族的器形，种类式样比较复杂。与前不同的就是有些长枪的枪头附近缚有内装火药的纸筒，战斗时先烧后刺，增加了长枪的战斗效能。如南宋的火枪、犁花枪和金人的飞火枪等都是。　　宋代特别重视弩和抛石机。弩，有人力踏张的轻弩和绳轴绞张的床弩。　　北宋时着重床弩，其威力大，射程远，但重量大，运转、使用不灵便。南宋时着重轻弩，如神臂弓，克敌弓等。抛石机在宋代也有较大的发展，因为燃烧性武器和爆炸性武器出现后，弓弩只能发射火箭，而体积、重量较大的火器，如火球火炮等需用　抛石机发射。宋人把抛石机看成军中利器，攻城野战都要用。《武经总要》中列举不同形制的抛石机十多种，其中最大的可抛　射100　斤重的石弹或火器，射程达50　步以外。　　其他冷兵器如弓箭、盾牌、盔甲、攻守器械等，宋代也很重视，但都没有突破性的发展。统治北方的金王朝以骑兵为主，特别重视盔甲和弓矢，宗弼（兀术）的侍卫亲军皆身穿铁甲，号称"铁浮图"，这可能是我国历史上最早的重甲骑兵。　　四、建筑技术（一）宋辽金夏时期建筑技术发展概况宋代的手工业和商业突出发展，科学上出现不少伟大的发明。古代木结构体系的基本作法，在唐代已经完成流传发展过程。到了宋代，产生了两种新的趋向：在形式上，讲求轻巧和变化；在技术上，为着简便设计和施工的需要，朝着标准定型的方向发展。　　公元11　世纪李诫编著《营造法式》，记载了北宋及北宋以前木结构建筑的规范，以它与实物互相对照，互为补充，使我们对于北宋以前的建筑技术的发展有了比较全面的认识。　　在宋代出现了许多屋顶山面向前的殿堂和楼阁，产生了丁字脊、十字脊屋顶以及工字型、亚字型平面的殿宇。而斗拱比唐代缩小，现存的宋代木构建筑，如大同善化寺普贤阁、太原晋祠圣母殿、正定龙兴寺摩尼殿、晋城青莲寺大殿等，都反映了宋代建筑技术的这种新发展和特点。这时，已经开始出现减柱的作法，如晋祠圣母殿减中间老檐柱四根，劲城青莲寺大殿减中间前金柱四根，反映了结构布置的灵活性，从而改善和扩大了室内空间。　　木构技术发展到宋代，其卓越成就和另一趋向，就是产生了整个建筑所有构件的统一比例单位，即斗拱的"材"、"契"（拱的用料尺寸，即标准材），从而在建筑上达到了设计的标准和定型。这种"材分"制度体现在北宋的《营造法式》中，它的产生，对于封建统治阶级来说，是为了控制宫廷和官府建筑的等级，以"关防工料"为目的，在建筑技术史上是一个发展的里程碑。《营造法式》总结的"材分"制，具有"模数"的意义，即"凡构屋之制，皆以材为祖。材有八等，度屋之大小因而用之"，"各以其材之广分为十五分，以十分为其厚。凡屋宇之高深，各物之短长，曲直举折之势，规矩绳墨之宜，皆以所用材之分以为制度。"　　《营造法式》的产生，反映了北宋时大兴土木对于做法规范及工料定额的需要，同时也说明了当时建筑技术的成熟水平。古代的一座带斗拱的木构建筑，有几十种构体，大小数千个零件，要一件件预先做好然后加以安装，是一个极复杂的过程。在设计方面规定标准对于提高施工效率有极大的意义。现存辽代木构建筑实物中，用材多采用3∶2　的断面，曾为数十种构件，但其标准断面也统一为少数几种。　　辽金建筑，基本上继承了唐宋的传统技术，而辽更主要是继承了唐。辽金是我国古代建筑史上很有创造的时期。现存最早最高大的木建筑恰恰是辽代建筑，一为应县木塔，另外几座大殿如大同上华严寺海会殿、善化寺大殿、义县奉国寺大殿等。特别是公元11　世纪的应县佛宫寺五层木塔，高达66　米，充分显示了古代工匠运用木材及其结构技术建造高层建筑所达到的成就。塔身利用里外两圈梁柱互相拉接及柱间斜柱起支撑作用，形成了空间结构的整体刚性，上层柱立于下层柱大斗上，采用了"叉柱"做法，抗住了大风的袭击，经受住地震的摇动，风雨苍沧经历900　年，仍然屹立。　　《营造法式》所载的这个时期应用和发展的梁柱式构架者两种形式：一种是内外柱同高或内柱稍高，内外柱均为斗拱；一种是内柱升高至檩下，内柱不做斗拱。这两种形式是对唐宋木构的总结，也为明清木构发展打下了基础。　　我国古代木构架，很早就出现了三角形结构。在辽、金建筑中应用叉手、斜撑的例子很多，如应县木塔、朔县崇福寺观音殿等，也突破了传统的框框，有所创新。金代建筑中，减柱和移柱的作法比宋代又前进了一步，这也是对传统木结构技术的突破和发展，进而开创了"头额"结构技术。　　宋代砖塔结构在唐塔基础上作了较大的改进，反映出它的技术进入了新的阶段。宋塔除大多数仍用黄泥外，个别已用白灰砌筑，高度可达80　米以上，大大超过了唐塔的规模。特别是塔身将空筒式、木楼层的结构改为塔壁及楼层、梯阶全用砖砌，使塔成为一个整体。宋塔改进了唐塔结构上的弱点，看重加强塔身的刚性，如开封开宝寺塔、定州开元寺塔。此外，南方地区砖木混合塔也很多。　　琉璃制造是我国独特的技术，其制造技术在唐代已经成熟，宋代琉璃瓦的应用更多，但仍主要用于屋脊和屋面边沿，既重防水，也重装饰。　　石构建筑也是我国古代建筑中的一部分，有石窑、墓室、塔、桥梁等石构建筑。我国宋代的石工技术有较大的发展。在一些宽阔的水面上，出现了跨梁式石桥。如福建泉州的洛阳桥、安平桥、金鸡桥等。宋代以后又普遍出现了多跨连续拱桥，以北京芦沟桥最为典型。宋代的石塔是一种高层建筑，形式上仿木构楼阁式。在木构建筑需要重点防潮、防腐的部位，一般也都采用石材，如宋太平兴国七年（公元982　年）建造的苏州寿宁万岁禅院大殿，尚存有青石雕刻精美的石檐柱、石础等。另外，作为我国古代伟大工程之一的海塘，在北宋开始用巨石砌成。　　（二）木结构建筑技术木结构建筑，就是以木材构成各种形式的梁架作为整个建筑物的承重结构主体。墙壁只起围护作用，不承担荷载。古代世界上有许多民族的建筑，起初都经过木结构阶段，随后就逐渐转向砖木混合结构或砖石结构方向发展。但我国的古代建筑却一直沿着木结构为主的方向发展，在世界古代建筑中独树一帜，取得了木结构技术的高度成就。这与我国漫长的封建社会自给自足的自然经济的特点是分不开的。木结构建筑对于农民、手工业工人而言，便于储备材料，有易于施工、扩建，能适应山区地形等优点，所以它成为我国古代建筑的主流。　　1。宋代的木结构我国宋代元符三年（1100　年）颁布的《营造法式》，在建筑技术发展中占着重要的地位，它对我国古代长期的建筑实践做了比较全面的技术总结，尤其是木结构中模数制的确定，对以后建筑影响至深。《营造法式》中对材契的运用范围更加广泛，更便于设计施工质量的提高。宋代的木结构建筑，多属于梁柱式结构系统的殿堂式和厅堂式，比隋唐又有许多改进。建筑造型比唐代更富于变化，到南宋末年，柔和绚丽的建筑风格已成为宋代建筑造型的显著特征。　　宋代建筑在平面柱网布置方面有所改进，开间的尺寸明显增大，这说明宋代匠师对木材力学性能较前代有更深入的了解。还多采用了"减柱"手法，除周围的十二檐柱外，大多数减去前边的两根金柱，扩大室内使用空间，保留的后边两根金柱中间砌以扇面墙，使小殿显得比较宽敞，保留的柱子与周围檐柱仍是纵横成行。晋祠圣母殿的前廊，四根老檐柱不直接落地，在平面上也呈减柱式样。另外，在河北省正定县隆兴寺的转轮藏殿最早采用了"移柱"的技术，由于转轮藏置于室内正中，转动起来与室内纵横成行按柱缝排列的四根金柱要发生冲撞，为此，底层的四根金柱分别向外侧移动。　　宋代木构架的式样向多样化发展，《营造法式》将当时的木架分成殿堂式、厅堂式，柱梁作三大类型。木构梁发展到宋代，与隋唐时期相比技术更加完善，主要表现在柱框刚度增加，拼合物件出现，大木构件的艺术加工更加精细等几个方面。　　对宋代现存的木构古建筑的考察发现，从北宋开始，在柱头上加"普拍枋"的逐渐增多，在柱框的顶部用一圈普拍枋联成一道木质的"圈梁"，与现代建筑结构中的结构原理相似，普拍枋相接之处用比较复杂牢固的榫卯联结。转角处在角柱顶十字相交，上下扣榫出柱头，各个柱头利用柱头的斗拱穿过普拍枋插入大斗底，将柱头、普拍枋、大斗联成一体使之不能轻易移动。额与柱相交，出现了《营造法式》所绘的梁柱对卯的新式样，"藕批搭掌，萧眼穿串"，比原来的半榫入柱的办法坚固得多。宋代建筑中，大多数阑额至角柱伸出柱外，上下刻半榫搭交，比唐代不出头的做法有所改进，增加了阑额转角处的固结和稳定性。我国古代木构建筑中外檐柱子不是垂直的，而是微向里侧倾斜，约为柱高的百分之几。周围的柱子都向内倾斜，这种做法称作"侧脚"。建筑每面的柱子，自明间开始向外至角柱逐渐升高，这种做法叫做"生起"。虽然隋唐、五代时就已出现，北宋建筑中更加重视强调柱侧脚与柱上起的作用。由于这两种技术措施都可产生整体建筑的重心向内的作用，对增强整体建筑结构中柱框的刚度是有益的，因此在宋代的建筑中被普遍采用。　　宋代出现的新结构是拼合构件，其主要目的是为了节约木材，用小料拼成大料，常用的有拼合梁和拼合柱。常见的拼合梁在大梁上加"缴背"，用来补救大梁断面不足。两根构件一般用木榫相联，缴背分担部分荷载，减轻下面大梁的负担。《营造法式》卷三十所绘的两拼柱或三拼柱，一般每根用2-4　块木料合成一根整柱，各块木料之间的内部用"暗鼓卯"和"楔"，合缝用铁鞠，表面另以"盖鞠明鼓卯"盖面。浙江宁波保国寺大殿共有十六根柱，表面围成八个连续的圆弧，形似瓜瓣称为"瓜棱柱"，过去以为是一根整木料砍制成瓜棱状。1975　年维修时发现，外檐12　根柱为整根木料制成的，殿内4　根金柱是拼合柱，其中3　根是用4　条圆木相拼，拼缝处各贴10　根"瓜棱"；另一根中心是整根圆木，周围用8　根半圆枋木贴成瓜棱柱；这根柱由9　根木料拼成。　　宋代斗拱的发展，从总体式样到细节，都继承了唐代风格，但也出现了一些新的变化。首先，斗拱结构在整体木构架结构中所占比例逐步缩小，改变了唐代建筑整体造型头大身短的现象，斗拱的装饰性能逐渐增强。　　宋代的木结构建筑中值得一提的还有"虹桥"。它是一种独特的木拱桥，据《渑水燕谈录》记载，"垒固巨石其岸，取大木数十相贯，架为飞桥，无柱，至今五十年桥不坏"。在宋代画家张择端的《清明上河图》中，也忠实地描绘了这种木桥的结构。虹桥是一座单跨木拱桥，跨径约20　米，拱矢约5米，桥宽8　米，拱券高度薄，配以丹饰栏杆和两岸桥头的华表，整体造型轻盈若长虹当空，桥拱主要部分为5　根拱骨互相搭架，每根拱骨搁于另2　根拱骨中部横木上。单独一片拱架不能站立，至少须有两片拱架用横木联系起来。横木除了支撑联系的作用外，同时又是拱架分配力量的关键，在各节点上使用类似"铁马"的铁件把下缘的拱骨和上缘的拱骨联成整体。这样又以利用拱骨密排的挤束作用，达到限制结构几何变形，具有现代结构中纵横联结的作用。　　虹桥的外形虽是拱形，结构的组合仍是以梁交叠而成，称作"虹梁结构"，不仅造型优美，而且构造简便，整体骨架有纵横两种构件，纵横搭置，互相承托，具有简单梁的特点。构件类型少，形体简单，加工简易，构件之间比较容易连接。虹梁结构的另一大优点是用短构件建造大跨径的构造物。从《清明上河图》中所绘比例分析，每个纵向构件长约8　米，与桥宽相等，就是说全桥主桥所用大木，是用若干8　米长木料支起跨径25　米的大桥。虹桥的结构坚固，寿命一般在八九十年以上。900　多年前的木桥能达到如此长的寿命，可见结构的坚固性是相当强的。　　2。辽代木结构游牧时期的契丹人月朔旦都要东向拜日，以东方为尊。所以，辽王朝建立后，兴建的某些建筑群都采取了这一朝向。辽代的木构建筑物多出自汉匠之手，其建筑技术手法，保留着不少晚唐五代的传统。　　对于单层檐的建筑，门是主要的出入孔道，因此，门的平面柱列往往是前后三排，即两排檐柱，一排中柱，其柱架侧样，多属于三柱一梁型。如蓟县独乐寺的山门，宽三间，进深二间，两排檐柱一排中柱，按《营造法式》称为"分心柱"，共用柱12　根。12　根柱子，柱头内外等差，檐柱侧脚显著，柱头之间以阑额相连，各柱头上施硕大斗拱以承梁架。山门的梁架以四椽为主梁，以平梁为上部次梁，主次梁梁头各承圆型断面的檩条，前后各5　件，但柱头枋不施圆檩，脊檩下不用蜀柱直把，而以叉手斜支，这些都反映了当时建筑技法的特点。　　单层单檐的佛殿，按结构形式分，有二柱一梁型、三柱二梁型、前后对称四柱三梁型、前后不对称四柱三梁型几种。前二者都使用在辽代的小型佛殿上。有些佛殿显示出一些特殊的斗拱作法，如易县开元寺观音殿的外檐柱头辅作，在华拱与栌斗之间添了一层替木，同时，在跳头上不施令拱，华头直托替木及其上方的撩檐。大同下华严寺薄伽教藏殿是前后对称四柱三梁型的具有代表性的实例。该殿面宽五间，进深八架椽。殿内共用内柱10　根，明间用前后金柱各一件，到了梢间，则在前后金柱间又加分心柱一件以增强承受上部荷载的能力。内外柱同高，是辽代前期建筑的一个特点。新城县开善寺大殿也是辽代的遗物，它的梁架斗拱与大同下华严寺薄伽教藏殿有许多相同之处。但该殿殿内只见4　根内柱，显得很宽敞，内柱排列也不对称。这是因为殿内群像繁多，需要减柱或移柱的作法，以扩大瞻仰礼拜的视野范围。明间的两缝柱采用了"四椽柱对乳栿用三柱"的侧样，而次间两侧却使用通檐六椽栿下加支柱的办法以承传上部的荷重。　　义县奉国寺大殿是辽代大型佛殿建筑的代表作，它在柱网装置、用材尺寸的选择及梁架结构上有突出的技术成就。辽代匠师从实用出发，在中央七间的前槽和内槽各减去内柱12　根，共用内柱20　根，突破了匀齐对称的传统习惯，使殿内有一个相当开阔的空间。辽代的工匠还将30　多种用材简化为7种标准断面，多采用3∶2　或2∶1　的断面比例，用材经济合理。它的梁架结构为四柱三梁式的厅堂构架作法，采用了内外柱不等高，前后槽内柱又不对称的排架方式，在横向、纵向的结构方面出现了一些新的作法，结构形式已趋向简化。斗拱只在外檐部分和梁的交结点上使用，已退居次要地位，不如独乐寺观音阁等辽代早期建筑那样重要了。这是古木结构中一个很大的转变，这一简化结构的趋向给后代的辽金建筑带来了极其深刻的影响。　　辽代的多层檐的建筑，最富有代表性的是建于辽统和二年（公元984　年）的天津蓟县独乐寺观音阁，和建于辽道宗清宁二年（1056　年）的山西应县佛宫来的释伽塔。　　独乐寺观音阁是一座三层的木构楼阁，通高22　米。阁中央有一座高16米的观音像。观音阁全部结构、梁枋、斗拱不计千数，层栌叠架，结构精巧，工匠们采用了6　种标准截面，为设计、施工和估料提供了方便条件。这是辽代建筑技术的一项重大成就。梁枋采用的截面比例，高宽比接近2∶1，不仅能保证刚度，符合现代材料力学的原理，而且又节省木料，经济合理。这也是一种成功的经验。　　观音阁的柱网布置采用内外两环的配置方法，外檐柱18　根，内柱10　根，构成一个大圈套小圈的双层柱网平面。殿面东西宽20.20　米，南北深14.2O米，宽深高进，比例适度，重心稳定。观音阁高三层，外观两层，重檐九脊顶，中间是平座暗层。使用内外两槽构架和明栿、草栿两套屋架。整个构架，从下至上由三个结构层叠而成。全部结构都是按水平方向分层制作安装的。同时内外柱略同高，而且柱身比例低矮，因此具有很好的稳定性，这一点保持了唐代的技术传统。三层梁柱构架都是由双层柱网所组成的。还广泛使用了斜撑作为加固构件，如使斜撑隐在墙中，增加了墙体刚度，防止框架变形，比砖墙不仅质量轻，而且具有弹性，有利于抗震，是辽宋木构楼阁中流行的作法。观音阁的各层柱子都有明显的侧脚和生起，在建筑物的稳定方面收到了良好效果。　　由于观音阁内要竖立一个高16　米的泥塑像，需在中层（暗层）和上层的中心部位开出一个贯通上下的空中。因此阁门便开了两层井口，有可能减弱原有构架的稳体性和强度。中层的长方形井口容易变形，为克服这一缺点，上下二层井口相错配置，上层用一个扁平的六角形井口。由于上下层空井的形状不同，改善了受力条件，有利于防止空开的结构变形，而空中又是容纳塑像的空间，做到结构和功能的统一。这是多层结构建筑在技术上的突出成就。　　观音阁的另一特点就是其斗拱的形式多样，或承檐，或承平屋，或承梁枋，或在柱头，或在转角，或在补间，内外上下，繁简不同，共有24　种之多。但结构功能明确，类型虽多却井然有序，并无杂乱之感。　　山西应县佛宫来的释伽塔（又称应县木塔），是我国现存最古老、最高大的一座楼阁式木塔。它900　多年来经受过多次地震的考验，是我国古代建筑史上的一个奇迹。　　应县木塔塔平面为八角形，底层直径为30.27　米，外观为五层六檐，全塔结构从下至上可分为基座、塔身、塔刹三部分。最下是砖石垒砌的基底，高4.40　米，塔身自基底至塔顶砖刹座下，全部用木结构，高51.35　米，砖刹座高1.65　米；最上是铁制塔刹，高9.91　米。木塔总高67.31　米，体形高大，结构复杂，轮廓优美，是一座典型的楼阁式木塔。它改变了隋唐以前的方形平面，使应力分布比较均匀，同时改变了中心柱的做法，采用连结内外槽柱所构成的筒型柱架的结构方式，这既争取了中部空间，便于布置佛像，也提高了抗弯剪的能力，使塔身更加牢固，是古代木结构发展中的重大进步。木塔建筑在一个八角形的夯土心的砖石基座上。在其上布置有内槽柱、外檐柱以及副阶前檐柱。所有的柱子用梁枋连结成一个筒型的框架，塔身底层的内槽和外檐角都用双柱，并砌在1　米厚的土坯墙里。墙的下部是砖砌裙墙，裙墙和土坯墙体交接处垫木枋一层以防潮。转角增设一柱，可以减少梁柱和柱头斗拱交接处的剪力，增加构架的稳定性。柱间用厚墙填充，可以防止构架的扭曲，提高坚固性，保证结构的稳定性。　　底层以上设平座夹层，再上是第二层，二层上又设夹层，一直重叠到五层，各层柱子衔接而上，每层外檐柱都和它下面的平座层柱同一轴线，都比下层的外檐柱向塔心退入约半柱径。平座层外柱则立在下层斗拱所挑承的梁上。这使塔身曲线优美，结构合理。整体上看下大上小，也正是结构稳定性的要求。而内槽柱，根据力学要求，把上下各层柱放在同一个轴线上，并使8　根轴线都略向塔心倾斜。这座木塔构造上最大的成功之一，就是合理地解决了水平荷载问题，使它能够经受长时间自然力的侵袭。为了抵制风力和地震横波的推力，防止水平方向的位移和扭动，在木塔上使用了大量的斜撑固定复梁。这些撑杆和复梁的组合体，性能上分为两类，一类能使平座内槽系统和外檐系统各自加大它们的稳定性，另一类能使内外两层系统保持它们的相对位置。这些结构构成整体空间系统，一经受力，各构件都可联合作用。平座夹层的结构是用斜撑和梁柱组成的一道平行桁架式的圈梁。在这个券梁的内环上，又叠置由四层枋子组成的一道牛干式的圈梁。整个夹层成为一个牢固的构架，在五层塔身中，间隔均布了这样四道刚性构架。在外观上，夹层成为一个牢固的构架，这也就是应县木塔经受了900　多年的风风雨雨，地震灾害，仍然巍然屹立的原因。　　在应县木塔的五个楼层上，内槽柱里的中央空间供奉佛像，内槽和外檐柱之间供人通行，因此不设斜撑。塔的四个正方向各面三开间，中间辟门。壁外平座设阑干形成周围挑台，供人凭眺。在四个斜方向上，两层间的柱间原有剪刀撑，封上荆笆抹泥墙。这是出于结构的需要，同时在建筑构图上，和四个正方向的门窗隔扇形成虚实的对比，颇为得体。塔里扶梯的设计，既考虑上下交通的实用要求，又兼顾结构的合理性。为使扶梯坡度不致太陡，每层都分作两折而上，利用平座夹层做休息板。由于夹层中每在楼梯处都不能安置斜撑，因而形成结构上的弱点。为使弱点分散，扶梯每隔一面安置一道，采取塔身螺旋而上的办法。　　在全塔的细部构造处理，如构件比例、榫卯搭接等方面，建筑手法很值得称道。以斗拱来说，由于作了因地制宜的处理，全塔采用了60　多种式样，按照不同结构构造的要求和材料的经济使用，灵活设计，既承担了结构任务，又美化了建筑外观，表现了古代工匠高超纯熟的技艺。　　3。金代的木结构1115　年，东北地区的女真民族建立了金王朝。在建筑技术上，金代早期建筑受辽代影响较大。辽代一些建筑物使用内外柱不等高的八椽屋，金代的佛光寺文殊殿、崇福寺、弥陀殿也采用了这种结构形式；辽代的斜拱，到了金代更为普遍流行，而在同时的南宋建筑中却很少使用。金代的建筑技术受北宋影响也较深，如晋祠献殿等。　　金代单体建筑的平面柱网与辽一样采用移柱、减柱的做法，由于柱数减少，梁架结构随之变化，建筑内部避免了雷同。由于采用了减柱、移柱法，立梁荷重不能直接传到立柱，常常是前檐内柱之间的大额要承受立梁传下来的巨大荷重。当时使用近似于桁架的大额解决承重问题，如朔县崇福寺弥陀殿，它使用了上下两根横枋，斗子驼峰，以及约45°的斜材（叉手），共同把主梁的荷重向金柱传递。为了降低横枋端部的剪力影响，柱上端还加用两道悬臂梁，承受在横枋与金柱之间。尽管这种横枋结构还不是完全的桁架，但800　年前的金代出现了这种实例，是木结构技术发展过程中的一种创造。（三）砖结构建筑与木结构相比，我国古代砖结构建筑处于次要地位，但仍取得了很高的成就。南宋时我国南方不少州府已有砖包砌的记载，据陆游《入蜀记》所述，南宋已开始出现全部用砖砌筑的建筑。　　经人工烧制的砖，强度、耐磨、耐水性等方面大为提高，最早应用于古代建筑中耐磨和防水的部位，在基葬中也长期被运用。叠涩结构的砖顶结构最早产生于东汉，它保持了拱壳结构的外形，采用逐皮砖面成水平逐层出挑的砌法，较拱结构施工简单得多，这种叠涩结构唐、宋、辽、金代在砖基、砖塔上长期应用。南宋时，砖筒拱结构开始在城门洞上出现。　　砖塔是我国古代主要的高层砖结构工程，有些砖塔高达60-80　米，经历近千年风暴和地震的考验，仍巍然屹立，表现出砖塔良好的结构性能，是我国古代砖结构技术的重大成就。五代末及两宋时期，是砖塔发展的全盛时期，出现了一批七、八十米高的大塔。现存我国最高的砖塔，是建于北宋皇佑四年（1052　年）的河北定州开元寺塔（料敌塔）。　　塔是随着佛教传入而出现的。有实心和空筒之分。我国的塔与佛教教义和印度型塔又略有不同，有登高瞭望的要求，这就必须对塔的结构、梯级、走道、门窗开口方式等提出一系列的改进。砖塔代替木塔逐渐占主要地位，耐火是一个重要原因。砖塔内的梯级、楼层也逐渐由砖石材料代替木料。空筒结构的砖塔，就是用砖砌成很厚的壁体，中心形成一个空筒。宋时，还是有一些空筒结构的塔，用砖壁、木楼层。由于塔内净空间有限，木梁足以胜任负荷。由于木料易燃易朽，五代末开始尝试用砖料代替木料做梯层和砖阶，砖阶梯下面必须有承重的砌砖实体，因此它的结构方法对塔体结构有极大的影响。现存最早的砖阶梯实物，是建于北宋太平兴国年间（公元977-984　年）的开封繁塔。它的底层墙体内，辟甬道形成阶梯达到上面。这种把阶梯甬道布置在外墙之内，随外墙的转折而转折的方式，称为"壁内折上"式。砖阶梯还有在塔心柱内开辟登塔的阶梯甬道的，称为"穿心式塔"，最著名的是河北定州的开元寺塔。这种塔的厚重的塔心柱，是塔结构的主干。外壁相应地减少了负担，可以做得较薄。内廊是为了登塔的需要而产生的，宽度不大，楼层可以用砖券或叠涩砖构成。砖阶梯还可以穿过外壁（而不是在外壁之内盘旋）开辟而成，称为"穿壁式塔"；此外，还有"回旋式"塔，全塔视作一个空心柱体，梯级在其中盘旋而上，甬道向外一侧的墙身上适当位置开窗口采光或通风。这种塔结构整体性好，纵断面积小，有利于抗风抗震。最著名的实例是开封佑国寺塔（铁塔）。　　总而言之，宋代已经尝试和解决了包括阶梯、楼层在内用砖料的楼阁式砖塔的各种处理方法，并留下丰富的塔例。以后的元、明、清没有更多的增添。宋代是古代砖塔技术成熟和高峰的时期。　　砖木混合式塔，是在砖砌的塔身上，加有木构的塔檐和平坐，其顶端用木刹柱，底层一般有木构的围廊。塔身模仿木构的柱、枋、窗棂等形象，使塔的外貌给人以木构的形象。这种塔的结构要点，在于解决木料和砖的结合。宋代时砖木混合塔在华拱断面尺寸、出跳长度、外檐、砖壁结构及墙面等方面，已经形成了一套比较典型的作法，明清多沿袭宋式。　　实心塔，则是全部用砖砌出塔型，从外观看似一座楼阁，实际上是用砖砌成的实心体。在辽代将这种实心结构建成高大的塔，用来摹仿密檐塔和楼阁式塔。辽代的密檐塔的建造大量吸取了唐代的式样和风格，如辽代涿州普救寺塔、北京天宁寺塔等；而楼阁式的实心塔则与宋塔没有多大区别，如辽庆州白塔。辽代庆州白塔位于巴林左旗（林东县），有八角七层，塔下一个高基座，上再做一个扁座。第一层塔身每间均作三间，在中心处东西南北四面开假门，无门之处当心间设置棂窗，稍间雕出密檐小塔，其余部分为莲花纹飞天等。第二层以上各层，每间均刻出密檐小塔，塔刹部位用砖砌出一种小型塔，上端做金属相轮刹或用金葫芦刹。　　辽代砖塔塔心内部构造方法是先砌外壁，接着将内部填砖砌平，逐层高起。考古证实内部砌砖没有严格的规律。此外，辽塔中因为雕刻的花纹多，常用磨砖对缝砌，加工细致，形象与尺度完全模仿木构手法，是砖工技术的一大进步。砖间多用白灰渗浆，内部结构全部用黄土泥浆。而塔身的半圆雕和浮雕、斗拱、柱子等都采用预制方法，事先进行砖制、雕凿、镌刻、磨制等加工过程。　　古代的砖塔，都用砖砌出很厚的壁体，承受上面传递的压力。早期的塔壁构造从基础开始用砖砌壁体，直接从地面开始，不加基底。到了宋代，塔壁下部用砖基座或用石块砌筑基底。壁体表面砌砖方法，宋代主要采用一层丁头、一层顺砖、互相叠错的式样，也有顺砖连续交错砌筑，比唐代一层丁头，三层顺砖互相叠错又进了一步。为了稳定起见，塔壁越往上体积越小，塔身壁面随之向里收，产生了侧脚。宋辽时期砖塔仿木构外形，在塔身上砌出倚柱、梁枋、斗拱、门窗、浮雕等，这都增加了砌砖的复杂程度。塔身上的门窗在宋代多为隔层相错，这是为了避免在砌体上出现开口过于集中的薄弱部位，增加了塔身的抗震性。这种形式最早表现在建于北宋太平兴国七年（公元982　年）的苏州双塔。　　砖塔，尤其是高塔的建造绝非易事，关键在于足以承受最大起重件重量的脚手架和有效的提升工具。施工的第一步是塔基，然后在基层面上划线定位，再划出塔身多边形的各角位置，开始砌筑。在砌筑中除了保持正多边形在逐层尺度缩小而分角不变外，还应保证各层的几何中心在同一垂直线上。古代砖塔的轮廓、各角的位置相当准确挺直，表现了古代匠师在校正技术上的水平。建造高塔用的脚手架本身，也是水平很高的技术。一般呈井状构架包绕塔身，并与塔身保持一定距离，避开出檐等突出部分，并随塔身向内倾斜，倚附于塔身。砖塔最困难的施工环节是安装木塔刹，因为一般来说塔刹是最重及最长的起重件。　　由此可见造塔需要极其繁重的劳动和高超的技术，反映出我国古代劳动人民的勤劳和智慧。　　（四）石结构建筑石构建筑是我国古代建筑的一个组成部分，早在南北朝就已开凿石窟寺，到宋元时逐渐衰落。石构建筑在地下的有墓室，地上的有石塔、房屋和桥梁等。　　宋代我国石工技术有了较大的发展，在一些宽阔的水面上出现了多跨梁式石桥，如福建泉州的洛阳桥。宋以后又出现了多跨连续拱桥，以金明昌三年（1192　年）始建的北京芦沟桥最为典型。　　石塔是一种高层建筑，在福建地区保留着不少宋时的遗物，形式上都属于仿木构楼阁式的，类型有设有塔室的小型塔、空筒型石塔和带有塔心柱的石塔等。　　石构中还有石阚、经幢等建筑小品，介于建筑工程与雕刻艺术之间，多是仿木建筑，具有一定的艺术价值。在木构建筑需防潮、防腐部位，多采用石材。石材的构造、形式虽然往往受木构建筑的影响，但在结构上能符合石材的性能和力学原理。此外，石料的加工、雕刻技术表现出古代匠师们的高超技巧和艺术才能。　　宋代石构建筑发展比前代迅速，有许多建筑为了永久性都采用石构件。　　在石料的开采上，除了用"火烧"办法外，火药的应用对开石也起了促进作用。在采石地区以石梁为主，在非采石地区，则以采用小料的石拱为主。1。石塔及石幢、石亭宋代的石塔建筑达到极盛时期，今存最古最大的石塔都是这一时期的作品，其中首推福建泉州开元寺双石塔。　　泉州开元寺双塔，东称镇国塔，西为仁寿塔。东塔始建于宋嘉熙二年（1238年），高48.24　米，前后12　年完成；西塔始建于宋绍定元年（1228　年），高44.06　米，10　年完工。两塔平面八角形，五层，各层塔第八隅列圆柱，上施阑额；柱之间为门或窗及梯柱等；阑额之上出双抄斗拱以承檐。各层腰檐以上为勾阑无平座。内廊出华拱两跳承枋，用以联系塔中心柱与塔壁。此二塔形制大致相同，结构上完全模仿木结构。西塔内部的石梁枋，皆作刀梁形，较东塔更像木构。　　这两座塔虽为国内最高大的石塔，但就结构而论，所用石料并不大。倚柱用数段拼接，塔壁以横条石与丁石互砌。因此该塔之塔心柱与塔壁，据考察为"双轨"造，类似于空斗砖墙，不是实砌。这样不但减轻了塔身自重，在砌垒时亦平整妥贴。在转角处皆用搭角交接以增强联系，使成为整体。这时的石面加工，已能用水磨光，表面平洁，砌缝严密。　　现存的宋代石构除石塔外，还有多处石幢。宋代石幢结构比唐代层数加高，施工技术中吊装和胶结技术更为提高。最著名的有赵县经幢，高15　米有余。而石亭建筑，完全仿木结构，如江西庐山万杉寺南的宋石亭，全部用花岗石造，亭平面方形，上有四角攒尖顶，仿木结构形式。亭四角用八棱柱，上与檐额相连，下贯地，再加有普拍枋，完全是木结构的形式。石亭上有熙宁十年（1077　年）的题纪。　　2。石桥两宋时期是我国古代石桥建桥技术发展和提高阶段。北宋虽然石料的开采生产技术有一定的提高，但建桥的数量和规模仍受限制。北宋时福建泉州建成的洛阳桥是我国桥梁史上的一个突破，它不仅达到一个新的长度记录，而且开创了在江河入海口建桥的先例。到了南宋，泉州由全国四大外贸商港之一上升到当时世界上最大的港口之一。由于商民往来、货物转运的需要，出现了大规模的民间造桥热潮。北宋泉州洛阳桥的建造，也为后来的造桥工程提供了宝贵的经验。　　北宋泉州城东北洛阳江口的洛阳桥，处于从泉州北上福州，转从江西、湖北，抵达汴京（开封）的"官道"上，是南北物资必经之地。洛阳桥建于宋皇佑五年（1053　年），完成于嘉佑四年（1059　年），据当时记录桥长三百六十丈，宽一丈五尺，分47　桥孔，建造时间6　年零8　个月。　　洛阳桥工程的最大困难是桥基的建造。桥址位于江海汇合处，潮浪夹击，流急水深。在这种困难的自然条件下，当时的桥工首创了现代所谓的"筏形基础"的新型桥基，就是在江底沿着桥梁中线抛大石块，并向两侧展开相当的宽度，成一横跨江底的矮石堤，以此作为桥墩的基址。洛阳桥的筏形桥基宽约25　米，长约500　米。　　石堤刚筑成时，石块间仅靠自重互相叠压，联结牢度很差，经过长时间风浪潮汐的冲击，石堤各部分必然发生陷落、漂动等情况。在这样基础上砌筑的桥墩不稳固，需采取加固措施。当时又发明了"种蛎固基"的方法。牡蛎是生殖在浅海区域、长有贝壳的软体动物，它的背附在岩礁上，与附上物相互胶结成一体，繁殖力很强。成片成丛的牡蛎无孔不入地在海边岩礁间密集繁生，可以把分散的石块胶结成很牢固的整体。"种蛎固基"就是利用这种牡蛎的大量迅速繁殖，把原来比较松散的石堤胶成牢固的整体。这一过程需2-3　年，这期间石堤经受浪潮的往复冲击撼动，乱石孔隙调整密实，使整条石堤达到相当稳定坚固的程度。这种方法后来还应用于加固桥墩。洛阳桥的筑墩和建梁工程则是"激浪以涨舟，悬机以弦牵"。①前者是利用潮汐的涨落控制运石船只的高低位置，以便于石料的浮运、下卸、就位，和现代浮运架桥法基本相同；后者可能指当时的一种吊装设备。用这样的方法，将每块重达20-30　吨、共300　余块的大石梁和重达10　吨左右的几万块桥墩石条起架于洛阳江上，工作量极为繁重，从中也可以想见古代桥工付出的艰苦劳动。　　南宋短短150　年间，泉州地区建造了几十座大中型石梁桥。泉州的桥梁多出于外贸发展需要而建造，目的是为了尽量使各个港区、码头与泉州联系紧密，往来便捷，所以桥都是近海、靠海甚至伸入海湾。这样的桥就势必要造得很长，南宋泉州桥梁之长和长桥之多是一大特点。　　安平桥是泉州长桥中的代表，以"天下无桥长此桥"闻名。该桥跨越于安海港海湾上，连接东边的石牛镇和西边的水灵镇。桥长据当时记载为811丈，362　跨，超过五里，又名五里桥。桥上设有五座亭子，供过桥行人休息，中间一座称为"水心亭"，是两县的分界处。这是我国古代历史上遗留下来的最长的一座桥。其他的长桥还有盘光桥、无尾桥、泉州南门外的玉澜桥等，可惜已倾毁无存。　　由于是近海建桥，水底泥沙受浪潮冲击，经常漂移集散，很不稳定，难以采用围堰筑堤、抽水筑基直达水底岩层的作法，多采用筏形桥基的形式。南宋所建金鸡桥桥基，称为"睡木沉基"，是另一种筏形基础。筑基的方法是先在潮落水枯时，将墩基泥沙抄平，然后用几层纵横交错编成的木筏固定在筑墩处的水面，再在木筏上垒筑墩石，随墩石逐层增高，分量逐渐加重，木筏逐渐下沉到水底。解放后在金鸡桥位上修筑水闸时，挖开旧桥墩，发现了"睡木"桥基。这是用几十根5-6　米长的松圆木一层横一层纵编成的两层木筏，面积达30　平方米。利用这样的木筏作基，一方面使石墩下传的巨大压重得到大约一倍于墩身平面面积的河底来承受；另一方面对河底大片泥沙起到压实、固定作用，都对桥墩的稳定安全有利。这是继洛阳桥的长条石堤式筏形基础后的又一项可贵的创造，比石堤式筏形基础工程量减少很多。　　泉州当时建的桥都是石墩桥，而不是石柱桥。这是由于石柱桥的柱式结构过于单薄，难以抵抗猛烈冲击。泉州的石墩桥又与其他地方的形式有所不同，是用整条大石，一层纵一层横垒置而成，不用胶结，构造简单，施工快捷，压重大，整体性好，可以很好地对付水流冲刷和浪潮拍击。　　我国南宋时期以后，拱式桥也有很大发展。最为著名的是北方金代的芦沟桥和南宋的宝带桥。　　芦沟桥是现存最早的连拱石桥。它位于北京西南10　公里，跨永定河，于金明昌三年（1192　年）建成。全桥11　孔，每孔跨距约16　米，桥身长212　米，连桥长265　米，宽约8　米。芦沟桥位于后代金、元、明、清的都城近郊，车马行人频繁。桥的结构坚密，尺度宏伟，早已闻名中外，成为北京近郊的名胜。芦沟桥所采取的砌拱方式，不同于赵县安济桥的并列拱，而是券石横向成列的横联拱，这种拱券的整体性比并列拱好，荷载传达分布更为均匀，没有向外分离崩裂的可能。由于各跨距离相近，各拱矢高大致相同，在拱背填平之后，桥面坡度平缓，可以行车。　　苏州附近运河支流澹台河上所建的宝带桥，全长317　米，是我国最长的连续拱桥之一。它重建于南宋绍定五年（1232　年），明正统十年（1445　年）曾大修。全桥共53　孔，跨距除三孔外，均为4.6　米左右，保证了桥面平坦。位于主航道的三孔，中间一孔跨距7.45　米，两旁各6.5　米，桥面至此有一斜坡。在最大桥孔处，运河船只放下桅杆即可通行。桥宽4.1　米。除了人行交通外，主要是纤道用；由于纤挽所需，桥两侧不设拦板。石拱券由一般纵向并列石条与一条横向石条（锁石，与桥宽等）相间砌成。这是南宋以来江浙一带常见的砌拱方法，不仅用于石桥，也见于石拱门道。这种砌法可减少石料整形修边的加工工作量。另外，宝带桥的桥墩比较单薄，属于柔性墩。这种墩的好处是减少阻水面积，节省石料用量。　　梁式桥在各地均有建造。著名的有绍兴八字桥，建于南宋宝佑四年（1256年），特点是引桥与桥身垂直，沿河岸延伸，不致截断沿河道路，因布置方式类似八字而得名。　　总之，宋以后石桥逐步取代浮桥和木梁桥，成为桥的主流。　　3。石海塘最早的海塘是沿海人民为保护农田发展生产修筑起的简陋海堤。我国早在汉代就已大规模地兴筑海塘。据宋《咸淳临安志》记载，五代钱鏐（liú，音流）筑海塘之前，土塘建筑主要是"版筑法"。钱鏐之后，虽仍有不少海塘为土塘，但已开始了石塘的历史。石海塘建筑技术之一的竹笼法，就是实石于竹笼，筑成海塘，临水处再打上高大木桩。《咸淳临安志》中所说"造竹笼，积巨石，槛以大木"，就是指这种方法。据《宋史·河渠志》所载，在宋大中祥符七年（1014　年）石笼法仍在采用，未被新的方法代替。　　但竹笼长期浸在水中，日久要朽坏，每隔2-3　年必须修塘一次。北宋时屡次修筑钱塘江北岸洪塘，起初还用竹笼法，后来发明用巨石砌成海塘。景佑年间（1034-1037　年）张夏作转运使，专门采石在杭州六和塔至庆春门一带修筑海塘，这是钱塘江上最早的石塘。庆历元年（1041　年）又筑石塘2200丈。　　单纯的石塘内侧的土堤不厚，不易牢固。如果在石塘内侧厚筑土堤，大条石依靠土堤，就不容易晃动，海塘也比较安全。在庆历元年就出现内侧实填黄土堤的石塘。　　宋庆历七年至黄佑二年（1047-1050　年）王安石任鄞县（现宁波市）知县。在领导修筑海塘时有所改革，石塘的临潮面用坡陀形而不是垂直面。对于坡陀形海塘，海潮的水平冲击力在坡陀形塘面分解成平行于塘面和垂直于塘面的两个力。而海塘临潮面坡度越小，潮汐对海塘正面冲击力量就越小，海塘就越安全。坡陀法的采用是一大进步。明、清以后砌塘法有了很大改变，但潮面成坡陀形作为先进方法一直流传下来。　　（五）建筑材料的加工、制作建筑材料的发展水平是建筑技术发展水平的标志之一。天然材料以木材为主。宋以后，石材的生产、加工效率大幅度提高，为建筑上广泛采用石材创造了条件。人工建筑材料方面主要是陶质建筑材料，有砖、瓦之类，其次是石灰，主要用于粉刷墙壁、胶结砖砌体、配制灰土基础等。宋以后石灰的运用逐渐增多，宫殿内的粉刷材料渐渐为石灰所取代。　　我国古建筑以木构为主，木材的采伐加工技术历史悠久。宋代的《营造法式》与木材加工有关的有：大木作，小木作，雕作，旋作，锯作等描述详细，并规定有用料功限等。　　宋代采石生产效率的提高与火药的发明应用是分不开的。据考证，宋代泉州石桥上的石材有应用火药的痕迹。古代用黑色火药对石材开采起震动作用，这种黑色火药用木炭、硝石、硫磺的细末混合而成，威力小，气体发生速度慢，适合开采大块料石。宋代的石材加工按《营造法式》有打剥、细漉、褊棱、斫砟和磨硥等工序，此法现在南方（苏州一带）石工仍在使用。　　砖是古代重要的人工建筑材料，从春秋后期应用就开始逐渐普遍。宋代以前砖的规格还不统一。《营造法式》对制砖技术进行了总结推广，对功限、用途及砖的规格尺寸做了统一规定，使大规模的建筑活动有了方便的条件。宋代制砖基本已不再压纹饰。当时宫殿铺地方砖和砌筑条砖都要经过研和磨，这就是后世所谓的"磨砖对缝"。制砖技术发展到宋代已达到成熟水平，宋之后砖的使用范围和生产数量都是空前的。　　瓦是重要的屋面防水材料，它有效地解决了屋面防水问题。最早源于西周，秦汉极为兴盛。《营造法式》中记述了完整的瓦作制度和窑作制度。宋辽金时期，瓦在民间建筑中得到较普及的推广。从北宋的画卷上可以看到我国古代灰陶瓦发展的最后面貌。　　焙烧是砖瓦生产的重要环节。宋代的砖瓦焙烧技术已是集大成的时代。　　由宋《营造法式》的窑作制度看，当时焙烧砖瓦的主要燃料是低质的芟草。宋代砖瓦同窑合烧"搭带烧变"，反映出当时已能利用窑室中各部分温度的不均匀来使砖瓦一同烧成，简化生产工序，避免了"欠火"和"过火"，大大缩短了生产周期。宋代在具体烧法上充分了解砖瓦坯焙烧的变化过程，对"烧变次序"有严密合理的规定，准确地应用了氧化、还原、渗碳等方法。在宋代半连续的龙窑已经应用在陶瓷的生产上，但在砖瓦窑上并没有得到应用。　　另外，特别值得一提的是琉璃瓦的使用，这是我国古代建筑的重要特征之一。在宋代已出现整体建筑使用琉璃构件，如河南开封的"铁塔"，就是宋代所建琉璃塔，以琉璃赭黑色远看似黑铁而得名。《营造法式》对琉璃制作工艺有很详细的记录，一般要制胎、预烧、挂釉，然后放入烧色窑中进行第二次焙烧。　　（六）李诫与《营造法式》李诫的《营造法式》是我国流传至今的第一部最完善的建筑技术专著。　　这部关于建筑设计、施工的典籍，性质类似现代的设计手册加建筑规范，是我国最早有关于劳动定额的科技著作，是研究宋代建筑的珍贵文献。　　李诫，字明仲，郑州官城县（今河南郑州）人。生年不详，逝于大观四年（1110　年）。他出身于官宦之家，祖父在祠部掌管庙祭、卜祝、祠祀，使他从小就有较多的机会接触古代的庙宇宫殿。他曾随父亲生活于西安、成都、洛阳、郑州等古代名城，很早便受到古代官式建筑的熏陶。李诫于元佑七年（1092　年）以承奉郎为将作监主簿，开始了他管理建筑工程的生涯。崇宁元年（1102　年）升任将作监，主持国家的建筑工程工作，因设计管理之功屡次受到封赏。他主持设计和修建的大工程有五王邸、辟雍尚书省官衙、龙德宫、棣华宅、开封府、太庙及钦慈太后佛寺，因建筑设计与工程管理上的成绩，在将作监连升十六级。　　绍兴四年（1079　年），他奉诏重修《营造法式》。他早在长期的建筑设计与施工实践中就积累了丰富的知识、经验。除了运用自己的知识和经验外，还潜心研究古人经验，并"勤匠人逐讲说"，收集能工巧匠的成功经验，集思广益，总揽古今，于元符三年（1100　年）撰成《营造法式》，崇宁二年（1103年）颁行全国。它是我国古代建筑史上的光辉著作，标志着我国古代建筑设计和技术发展到一个新水平。　　《营造法式》全书三十四卷，357　篇，3555　条。除诠释名称的二卷238条外，其他308　篇、3272　条都是来自工匠的相传并经久可以行用的方法。第一卷"总释上"、第二卷"总释下"都是根据《周易》、《考工记》、《尔雅》等典籍诠释建筑物（宫、殿、阚）及其构件（如栋、壕、椽）的名称及几何图形计算。其余各卷包括壕寨、石、大木、小木、彩画、砖、瓦、窑、泥、雕、施、锯、竹等各作制度，以及施工的功料、定额和各种建筑图样。第三到十五卷是13　个工种的制度。第三卷是壕寨制度和石作制度。"壕寨"是指地基、筑墙等土石方工程；还记述了工程中取正、定平的工具（景表版、望筒、水平真尺等）及其使用方法。"面作"是讲述殿基、台阶、柱础、石栏的作法和雕刻，其中造石的6　道工序、雕镌的4　种制度、11　种花纹类型和27　种石工建筑的标准尺度、打造方法、砌置技术等，是宋代石工技术的重要成就。第四卷到第五卷是"大木作制度"，对各种建筑物的梁柱、斗拱、檩椽的选材规格、加工、安装和挑檐、举折的尺度、方法等进行了详细的叙述。第六到第十一卷是"小木作制度"，首先讲述了门窗、栏杆、照壁等装修技术，然后讲解庙宇寺观内佛、道二教的神龛和经卷书架的装修技术。第十二卷是"雕作"、"旋作"、"锯作"、"竹作"4　种制度。前3　种讲解了木料的加工方法，后者讲述了竹材的选择、分类和编织方法。第十三卷是"瓦作"、"泥作"制度。"瓦作"分"结瓦"、"用瓦"、"垒屋脊"等，叙述瓦类尺寸、等级和用法；"泥作"分"垒墙"、"用泥"、"画壁"等，讲解抹、刷、垒砌的技术与规定。第十四卷是"彩画作制度"。首先记叙彩画的绘图、颜料的配制法则和使用方法；其次按不同部位、构件和等级，讲解不同图案的画法和各种题材的构图。第十五卷是"砖作"、"窑作"两种制度，前者讲砖的规格与砌法；后者记叙砖瓦琉璃等的规格、制作和垒砌方法。　　《营造法式》编著的目的是为统治阶级管理的需要，是作为朝廷法令性典籍颁发的。它用了十三卷的篇幅规定功限和料例。如把各种建筑构件的加工，按工艺技术的难易程度和劳动量分作上、中、下三等；根据木材质地软硬程度不同、物资运输距离的远近、河道驳运、分顺流、逆流等不同，用功量也不同。这些计功数值相当苛刻，反映了封建统治者对劳动工匠的压迫和剥削。　　第十六到二十五卷是按照各作制度的内容，规定了各种劳动定额和计算方法。第十六卷是壕寨、石作的"功限"，有关台、城、墙及柱础、角石、地面石等的劳动定额；第十七至十九卷，是"大木作功限"有关各类门、壁、帐等的劳动定额；第二十四到二十五卷，"诸作功限"，有关于"雕木作"、"锯木作"、"彩画作"的劳动定额。　　第二十六至二十八卷是"诸作料例"，规定了各工种、各构件的等级、大小所需材料的限量。　　第二十九至三十四卷是"诸作图作"，图样包括测量工具、地盘平面图、柱架断面图、木构件详图，各种雕饰以及彩画图案。　　全书内容按照释名、各作制度、功限、料例、图样五部分写成，极有条理。《营造法式》一书最杰出的成就在于它根据前代经验，总结出一套木构架建筑的"材、分"模数制。"材"分为"单材"、"足材"。"单材"是斗拱或木方的断面，高十五"分"，宽十"分"；而"足材"的断面高二十"分"，宽十"分"。"单材"与足材之差为"楔"，高六"分"，宽四"分"。"材"分成8　个等级，可以按殿、堂、榭的种类和规模选用。只要选定了某种材，殿、堂、榭的总体尺寸、构件长短、屋顶坡度等尺度都可以按选用材的"分"数做基数，通过书中规定的比例关系推算出来。"材、分"模数制中，"材"是8　种规格的结构枋木，又是建筑物结构设计中运用的8　种模数，而"分"是它的分模。"楔"是补充模数，是以"材"、"分"为依据的。这样，殿、堂、榭等建筑物的各种尺度便可用多少材、多少分、多少楔来表示。　　"材、分"模数制体现了宋代工匠在力学方面的高度成就。它所规定梁的矩形断面都具有3∶2　的高宽比，完全符合现代力学的原理。《营造法式》将梁断面高宽定为3∶2，是结构力学发展史上的重大成就。伽利略在5　个世纪后，才明确地得出了梁的强度与梁的断面型式定量的关系。《营造法式》中表示构件的尺寸、构造方法一般用几材几楔。由于"材、分"模数制的实行和普及，在施工交底时，只要向工匠们讲明某一节点是几材几楔，就等于现代给出了具体的节点构造大样。"材、分"模数制还便于估工备料，更便于构件的分工制作与总体装配，保证了加工构件具有标准化的节点和准确无误的拼装，不仅简化了设计程序，还可提高施工速度，减少差错。它体现出了宋代木构架建筑体系的高度成熟。　　此外，《营造法式》还总结了"素平"、"减地平"、"压地隐起"、"剔地起突"4　种雕刻技法，集中反映了北宋时期建筑雕刻技艺的成就。它所总结的技法，在现代依然运用。　　五、制瓷业及制瓷技术（-）发展概况公元960　年，宋王朝建立，结束了五代十国的分裂割据局面。国家统一，宋初的统治者着重恢复农业生产，社会的经济、文化得以迅速发展。宋时的造船业、印刷业、纺织、矿冶等各种手工业发展显著，规模和产量迅速超过了前代。　　我国的制瓷业到北宋时有了突飞猛进的发展，取得了辉煌的成就。北宋时期，河北、河南地区的定窑、汝窑、北宋官窑、磁州窑、陕西耀州窑，宋辽对峙时期的辽瓷和南宋时期浙江、福建、江西等地的龙泉窑、南宋官窑、建窑、吉州窑、景德镇窑等，以及宋金对峙时期的金代瓷窑，都是我国陶瓷史上比较出色的窑场。其中，定窑、汝窑、官窑、哥窑、钧窑被称为宋代五大名窑。　　从宋墓的壁画可以看出，随着宋经济的复苏和发展，人们的生活方式发生了很大变化，并对瓷器有了新的需求。一方面为满足皇宫贵戚装点居室收藏玩赏，高档瓷器在质量上和造型上不断更新，另一方面民间日用陶瓷需求也在增长。宋时酒楼茶坊都悬挂名人字画，以器皿精洁为号召。饭店用耀州青瓷，饮食担子也用定州白瓷。宋代东南亚的香料大量输入，妇女化妆使用瓷制的香料盒、脂粉盒等。宋代时还风行"斗茶"，"斗茶"用的黑瓷茶碗也有大量需要，这都使得此间日用陶瓷在质量上、数量上有极大的发展，名贵瓷品不断涌现。例如龙泉窑运用不同的受热膨胀系数烧成的"百圾碎"，弟窑的"粉青"，定窑的莹白、甜白、牙白和绣花、刻花、印花，官窑的"紫口铁色"，景德镇的月白（影青），建窑的"乌黑兔毫"，磁州窑的黑釉刻花以及杂彩等瓷器，都是极负盛名的珍品。　　宋代的瓷业如此繁荣发展，不仅由于社会经济文化发展的需求，更由于当时社会的"铜禁"和宋王朝对海外贸易的重视。　　宋代时我国的冶铜业虽然已经很兴旺，但因铜是铸造钱币和兵器的重要原料，在使用上受到严格的限制。当时我国北方有契丹政权对峙，西北又与西夏连年用兵，其后金人又不断南侵，所以对民用铜器禁止很严格。《宋会要辑稿》曾记载，太平兴国二年（公元977　年），一度曾经要求除寺观原先就有的道佛像、钟磬、轮、铎等用品及百姓常用的铜镜外，民间所用的铜器要上交，"悉数交官"者有奖，隐藏不交者，按律惩罚。这样，民间的许多铜制器皿不得不以其他器皿代替。瓷器洁净美观，不易腐蚀，价格又比铜器低廉，在饮食、文化等很大的范围内都可以代替铜。当时的瓷器不仅有碗盘盏碟等餐具，汤瓶（憋盏）等茶具，注碗杯盅等酒具，还有大型盘洗等卫生器皿及瓶罐壶尊等陈列品。　　宋代对海外贸易极为重视，把对外贸易的税收作为一项重要的政府收入。当时丝绸、瓷器是我国重要的出口物资。南宋时期由于海外贸易迅速发展，钱币外流严重，造成国内钱荒。嘉定十二年（1219　年）宋政府为防止钱币外流，规定凡外货不用金银铜钱，而是用绢帛、锦绮、瓷器、漆等货物相交换。这项措施，大大激发了陶瓷的外销，从而推动了陶瓷业的发展。宋之后沿海地区大量瓷窑出现也正因为这个原因。　　宋代瓷业兴盛发展总的特点在于形成了多种瓷窑体系。根据各瓷窑产品工艺、釉色、造型与装饰的异同，大致能分为北方地区的定窑系、耀州窑系、钧窑系、磁州窑系、南方地区的龙泉青瓷、景德镇的青白瓷系6　个体系。多种瓷窑系的形成，主要是当时瓷业市场竞争的结果。激烈的市场竞争，促使宋代制瓷工艺进行了很多革新与创造。一方面是努力提高产量、降低成本，如宋代磁窑普遍应用"火照"检查烧制过程中窑炉的温度与气氛，以保证尽可能高的成品率。北宋中期由定窑创始的覆烧工艺，用一种垫圈组合匣钵，可以一次性装烧多件碗类瓷器，能够充分利用窑炉空间，扩大生产批量以降低成本。瓷窑结构也在不断革新。如北宋的龙泉窑，采用龙山窑，依山建筑，窑腔庞大，一窑可以放置墩170　多排，每排容1300　多件，估计一次可烧20000到25000　件。窑的中部呈弧形，可以降低火焰流速，火势从前向后移去，窑温可以全部被利用，成品釉色一致，老嫩差异很小。北方烧瓷由烧柴的直火窑改进为烧炭的倒火焰式窑，也大大提高了产品质量。各瓷窑的激烈竞争，往往导致新的名瓷名窑的产生。一种瓷器在市场上受欢迎，相邻瓷窑便相继仿制，进而瓷窑增加，瓷场扩大，形成瓷窑体系。　　宋代瓷业的巨大成就突出地表现在：青瓷的烧造工艺提高很快，青釉色泽葱翠莹澈，表明烧成技术中使用还原焰的技术已达到相当高的水平；瓷器的装饰技法上有了显著的进展，除了传统的划花、刻花、印花工艺外，又创造了毛笔加绘的新方法。此外还有黑釉装饰，影青与釉上加绘等等。　　令后代陶瓷学家及鉴赏家、收藏家赞叹不已的是宋代瓷器在美学及艺术欣赏上开创的新的境界。钧窑以海棠红、玫瑰紫等变化多端的窑变色釉著称；汝窑瓷品汁水莹润，富有质感；景德镇青白瓷色质如玉；哥窑有意制作的满布断纹富有缺陷美；建窑与吉州窑的黑瓷上有油滴、兔毫、鹧鸪斑等美丽的结晶釉和乳浊釉；定瓷的印花图案工整严谨；耀瓷的刻花犀利萧洒，在艺术成就上远远超过了唐及五代。宋瓷不仅重视釉色之美，更追求釉的质地。钧瓷、哥瓷、龙泉、黑瓷的油滴、兔毫等都不是透明玻璃釉，而是乳浊釉和结晶釉，北宋的汝瓷和龙泉窑青瓷虽用玻璃釉，但这时的玻璃釉也已由稀淡的石灰釉改进为粘稠的石灰碱釉，经过多次施釉后，利用釉中微小气泡所造成的折光散射，形成凝重深沉的质感。　　10　世纪初，我国北方的契丹、女真两个部落逐渐强大。契丹建立辽国后，和北宋交往频繁，文化深受中原地区的影响。它立国之前以游牧、渔猎为业，瓷业没有基础。建国后其手工业主要由契丹贵族直接控制，他们掠夺大批汉人和工匠，从事奴役性劳动。辽的瓷业主要是由被劫掠而来的汉族烧瓷工匠从事的，烧瓷品系、工艺与华北地区白瓷系统的各民窑是一致的。辽瓷某些器皿造型特异，以富有游牧民族特色的皮囊壶（因形如鸡冠又称为鸡冠壶）、鸡腿瓶的造型闻名于世，受到后代收藏者的珍爱。　　女真统治者灭辽，侵宋，建立金王朝，形成与南宋对峙的局面。它继承了辽和宋北方的瓷业根基，宋代对峙时期金代瓷窑也取得了一定成就。金人南侵，造成了北方熟练窑工逃亡南迁和北方瓷业的衰落。虽入金不久后不少窑场恢复烧造，但产品已失去了原有的光彩。　　南宋偏安江南，立足于水乡、海隅，交通发达，政府为扩大税收以发展海外贸易为国策。陶瓷为我国独有商品，海外市场很大，景德镇的青白瓷与龙泉窑青瓷大量输出海外。北方窑工南迁，带来北方的新工艺，南方青瓷白瓷工艺水平得以继续发展和提高。　　（二）宋代的名窑与名瓷1。定窑及汝、官窑北宋建国，定都汴京（今开封），这使河北、河南的经济地位日趋重要。瓷业生产以定窑最为突出。定窑址在今河北省曲阳县涧磁村及东、西燕山村一带。它是唐代邢窑的继承者，形成了独创的工艺制作技术，烧制的白瓷独具风格。　　白瓷是定窑烧造的主要产品，特别是北宋时期，以大量制作刻花、印花白瓷著称，开了我国日用白瓷装饰的先声。宋代的定窑白瓷颜色上略带牙黄，主要是使用了氧化焰烧成技术，釉薄而透明，印花容易透露，连胎色也显现在外，被后人认为是上品。金代的白瓷白里透黄，但釉面不及宋代光润。宋代定窑白瓷主要采用刻花、划花、印花等装饰方法，影响极广，后为南北各窑所采用。定窑的刻花吸取了唐越窑的浮雕技法，又以刻花结合篦状工具划刻复线纹的方法装饰图案，增加纹饰的立体感。印花是采用粘土制成模型，雕刻出细致的花纹图案，经素烧制成印模，印制瓷器，使其具有一定的纹样。北宋时工匠采用缂丝图案作印花纹饰，把它巧妙地移植到瓷器上，达到了良好的艺术效果。印花工艺能够大大提高生产效率和经济效益。宋代定窑的成就还表现在烧造工艺的创新。为了大量生产，创造了覆烧的方法，就是把盘碟之类器皿反扣装入支圈式匣钵烧成。在使用覆烧法以前，定窑使用匣钵，即一件匣钵装烧一件瓷器；采用覆烧法，使用支圈组合的匣钵，支圈是用瓷坯原料制成的，制品与支圈收缩一致，圈上有一向上坡度，制品覆盖在上面，与匣钵接触面积大，重心稳，可防止水平变形，减少塌底和落渣，同时可以最大限度地利用窑位空间，节省燃料。这一方法在南方、北方窑场得到普遍推广。它的不足就是为防止瓷器和支圈粘结，瓷器的口沿不上釉，形成了"芒口"。一般用2-4　毫米宽的铜、银或黄金镶在边沿，既弥补了不足，又增加了装饰效果。　　对历代定窑白瓷样品的分析发现，五代以前定窑是采用还原焰烧制的，而宋代则采用北方式的馒头窑，以煤作燃料，用氧化焰1300℃左右烧制的。金代定窑白瓷室成温度显著偏低，烧造技术已有退步。　　北宋定窑白瓷胎质细腻，强度高，釉莹润素雅，纹样细致，从烧造技术及艺术装饰上都堪称最佳，被后人誉为宋代五大名窑之一。　　定窑除烧造白瓷驰名外，还兼烧黑釉、酱釉和绿釉器。　　汝窑、官窑并称宋代五大名窑。北宋晚期大观年间，宋徽宗命汝州建青器窑，制作贡品。官窑在古代文献中有北宋开封官窑及南宋杭州官窑之说。据史学家考察，北宋开封官窑不太可能存在，而汝窑为北宋官窑，出品称作官窑的汝器。汝窑在青釉方面，铁还原技术已至完善阶段，形成独特的风格。相传内用玛瑙末为釉。由于官窑未发现窑址，传世的瓷器稀少而珍贵，现在还是陶瓷考古界的一个谜。　　2。耀州窑北宋时期，耀州窑以烧造青釉为主，酱色釉瓷、黑釉褐斑瓷及白釉绿彩等数量很少。瓷品中日用器皿占主导地位的是民间瓷窑。耀州瓷装饰题材来源于生活，具有强烈的生活气息。装饰技法多种多样，有刻花、剔花、镂孔和印花。耀州瓷的纹样和图案简朴壮美，充分表现了古代耀州陶工的艺术创造才能。　　耀州窑在烧造工艺方面，比唐代进了一大步。唐代碗叠烧，碗里垫三角饼；宋代单件烧，每个匣钵内放碗坯一个，底有垫饼，并采用了两次烧成的方法。对耀州窑出土遗物的分析研究发现，当时用煤烧还原焰的技术已得到很好的控制，说明当时的烧瓷技术已达到相当高的水平。　　3。磁州窑宋磁州窑在烧造白瓷、青瓷方面都很有成就。杰出而有特色的瓷品有白釉釉下黑彩划花、白釉釉下酱彩划花，珍珠地划花、绿釉釉下黑彩、白釉红绿彩、低温铅釉三彩等12　种之多。　　白釉釉下黑彩是磁州瓷器的主要装饰方法。白釉釉下黑彩划花瓷器是高档瓷品，它选用优质原料制作，工艺过程是在成型的坯上先敷上一层洁白的化妆土，然后用细黑料绘画纹样，再用尖状工具在黑色纹样上勾画轮廓线和花瓣叶筋，划掉黑彩，露出白色化妆土，施一层薄而透明的玻璃釉，入窑烧制。黑白两色形成强烈对比，后人皆称"白地黑花，尤属特品"。同时也有白地赭花，黑地白花，有的却在黑色的纹上罩以绿釉，有的在深绿色的底子上绘有浅绿色的花朵，有的在赭色或茶色的底子上凸起类似沥粉的白色条纹，图案雅致隽永。珍珠地的作法，就是在刻划的花纹以外，满满地密布着细小圆圈，花枝盘绕，珠光绵连。这种仿钻银的做法，有一种温和静谧之美。这些赭色、茶色、绿色的彩绘，都是在小窑中用低温复烧而成，磁州民窑是由唐三彩、贴花、剔花发展而成。　　磁州窑瓷器装饰以黑白色彩对比为主要特色，以铁锈花装饰最为突出，创造性地使用中国绘画的技法，巧妙地将图案绘制在瓷器上，显现出白地黑花和黑地褐彩，称为白地铁锈花和黑地铁锈花，开创了我国瓷器彩绘的新途径，为宋以后的青花、五彩瓷绘奠定了基础。不仅领导当时北方民窑造瓷艺术的主流，并能与当时宋廷烧造的官窑瓷器相媲美。　　4。钧窑钧窑是北宋以后继汝窑兴起的北方最著名的瓷窑，窑址在今河南省禹县城北门内的钧台与八卦洞附近，是宋代烧造宫廷用器的瓷窑。河南巩县、禹县一带，自唐以后已发现铝土矿、煤矿和铜矿开采，铜的冶炼技术已有高度成就。这是古钧窑在北宋得以发展的重要条件。钧窑制作已突破了纯色釉的范围，发展成为五彩的多色釉。　　钧窑属北方青瓷系统，它的特色在于它使用的是一种蓝色乳光釉，釉内含有少量的铜，所以烧出的釉色青中带红，有如蓝天中的晚霞。青色不同于一般青瓷，深浅不一，多近于蓝色。北宋晚期钧窑还首创用铜的氧化物作为着色剂，在还原气氛下烧制成功铜红釉，为我国陶瓷工艺及艺术欣赏开辟了新的境界。铜红釉的呈色对着色剂的加入量、基础釉的化学组成以及温度和气氛等因素都十分敏感，条件稍稍偏离规定要求，就得不到正常的红色。宋代钧窑首先创造性地烧造成铜红釉，这是一个了不起的成就。　　钧窑的瓷窑形状分圆形、马蹄形和长方形三种。窑室呈横长方形，北部有并列的双乳状火膛，其东火膛仅留有圆形气孔，直径为22　厘米，西火膛留有窑门，上边有方形烟囱。这种窑的结构在烧造过程中有助于利用氧化焰转化还原焰烧造复杂的钧窑窑变釉。其实，窑变彩在宋以前就有，但皆属偶然，不可常得。到了钧窑，已变成了人为的专工，陶工已完全掌握了这一烧造过程的技巧。　　5。龙泉窑龙泉窑在今浙江省西南隅，与福建省交界。五代和北宋初期，在余姚曾形成了以烧制"秘色瓷"而闻名的越窑体系，同时还有烧造青瓷为主的婺窑和瓯窑。　　北宋初期，龙泉窑在龙泉县境内兴起，在这三窑的基础上继续向前发展。北宋灭亡后，南宋偏安富庶的江南，有一段短暂的"国泰民安"时期。龙泉窑在这一时期迅速发展，在生产规模、工艺技术上都取得了卓越的成就，是中国陶瓷史上仅次于景德镇的历史名窑。　　南宋晚期是龙泉窑的极盛时期，生产青瓷的窑场比北宋成倍增多，以大窑和金村最为集中，主要产品有白胎瓷和黑胎青瓷两大类。器物造型更加丰富，其中鼎、炉、瓶类最为突出。多采用划花、刻花、篦花、印花、贴花、填白等方法。贴花就是先用胎泥印压成片状图案，再蘸泥浆贴在胎上，这部分多不施釉，烧成后呈紫红色，青釉红彩别有风味。填白是用毛笔蘸紫金土在已上釉的坯上较规则地点成瓜子大小的点子，烧成后呈赭色，极为有趣。此外，"开片"、"紫口铁足"也是龙泉窑常用的装饰手法。　　南宋晚期龙泉窑青瓷釉配方发生了很大的变化，白胎青瓷釉中釉灰的用量大为减少，CaO　和助熔剂含量猛降，白胎青瓷釉已从北宋时的CaO　釉演变成CaO-K2O　釉。这一时期青瓷釉的另一显著变化是，釉层厚度比以前大大增厚，釉层厚而不流，具有浑厚饱满的艺术美。由于烧成温度和气氛掌握得恰到好处，釉色幽美，成功地烧出了纯正的粉青和梅子青釉，可与碧玉、翡翠媲美。　　龙泉瓷的成形主要有"钧"即辘轳和"模范"即模型两种方法。由于釉层特别厚，上釉技术难度很大，主要采用蘸釉法和荡釉法上釉，一般要上釉二到四次。为了使上釉时坯体不致破碎，生坯上釉前一般须预先素烧。据明嘉靖年间的陆蓉《菽园杂记》一书记载，宋时龙泉窑在烧成结束时要"以泥封闭火门，俟火气绝而后启"。封火门的目的可能在于防止二次氧化，使青瓷的色调不致闪黄。宋时采用"火照"来测定产品的止火温度。"火照"采用和产品一样的胎和釉制成，在烧成后期用工具把火照从窑中钩出，检验胎釉是否已达到正烧，并以此来决定是否要继续再烧或熄火。　　南宋龙泉窑盛极一时，是以章氏兄弟成功烧造而闻名的，特别是章生一的所谓"哥窑"，制品古雅，制工精巧，釉层作碎裂纹，被视为稀世之珍，列为宋代五大名窑之一。而世称章生二的"弟窑少纹片，紫口铁足，以无纹者为贵"。弟窑瓷品多为白胎青釉，釉色有梅子青、月白、翠绿、粉青、褐黄，比哥窑丰富、纯正，而且釉厚，有玉的感觉。　　6。建窑和吉窑与龙泉窑同时发展起来的瓷窑，在南方还有吉州窑、建窑及景德镇窑。　　福建地区在南宋时期最为突出的是黑釉瓷。　　黑釉瓷的流行是与当时"斗茶"的风尚紧密相连的。宋代的茶叶是制成半发的膏饼。饮用前先把膏饼碾成细末放在茶碗内，再沏以初沸的开水，水面便沸起一层白色的沫。宋时的茶盏有黑釉、酱釉、青釉、青白釉、白釉5种，但以黑釉茶盏便于衬托白色茶沫、观察茶色而受到斗茶者的垂爱。正由于这种特殊需要，黑釉得到极大的发展。　　建窑是宋代新兴的黑瓷窑之一，在福建省建瓯之吉水镇，是众多民间瓷窑中的一个。建窑黑茶器还风行国外。在日本把施有黑釉的瓷器称为天目。现代统称施黑釉的陶瓷为"天目"。　　在建窑的天目釉中，以曜变天目、油滴和兔毫最为著名。天目釉属于铁系的结晶釉，烧成后浑厚凝重，黑里泛青。"曜变天目"式样美观，釉彩奇特，在墨黑的底色上散布着深蓝色的黑点，围绕这些点还有红、天蓝、绿等色彩。由于其化学成分和烧成气氛难于掌握，被日本视为"神技"。油滴天目的特点，就是在黑釉的釉面上布满了许多银灰色的亮晶点，像平静的水面上洒下了油点，别有风味。油滴的烧成温度要恰到好处，温度低了，点子出不来，温度高了，点子又会散开或流成"兔毫"。显然兔毫的烧成温度高于油滴，形成油滴的铁结晶釉都向下流动，由于流速的不同，而在黑釉中透出美丽的褐黄、蓝绿、淡棕或铁锈色的毫毛状筋脉和流纹，其状如兔毫。建窑和吉州窑所产油滴和兔毫最为著名。　　江西吉州窑也是南宋较大的窑场之一，釉色有青釉、绿釉、黑釉、白釉等，其中油滴、兔毫、玳瑁、鹧鸪斑和木叶、剪纸等釉色最为著名。吉州窑瓷讲究装饰，采用剪纸贴花、彩绘剔花、洒釉印花等制法，使产品具有很高的欣赏价值。此外，还烧造白地黑花及黑地白花的品种。　　吉州窑的黑釉制作，在掌握氧化亚铁的结晶和硅酸盐的釉药变化以及火候、温度、冷却时间等等方面，远远超过了建窑的烧造技术。　　7。景德镇窑景德镇在宋以前称为新平，北宋赵恒（真宗）景德年间（1004-1007　年）得名景德。它位于昌江南岸，这里有丰厚优质的高岭瓷土，又有南山的柴薪资源，昌江及其支流的便利运输条件。两宋是景德镇崛起和兴盛发展时期。这时景德镇的制瓷业是官监民烧，属于民营手工业。两宋时期景德镇最为著名的瓷品为青白瓷，后人称影青瓷。影青瓷的釉面呈青白色调，比定窑乳白釉要青绿一些，比龙泉窑的梅子青、粉青又要白一些，釉层薄。　　蒋祈的《陶记》据考察写于南宋嘉定七年至端平元年（1214-1234　年）。它较为详实地记述了景德镇瓷器的生产情况，是我国历史上第一篇谈论瓷器生产的专文。它记叙了景德镇制瓷用原料的产地，胎釉的制备、成型、装饰、装坯、焙烧乃至制厘原料，为研究陶瓷工艺发展史及科技史提供了丰富的史料。从文中我们可以得知当时的原料处理、原料生产已不是季节性生产，而且采掘与原料加工已有明确分工。对制瓷工艺的详细记述，说明当时作坊内部分工非常细密，而且瓷业内部已分出了"烧"、"作"两个相互独立而又相互依赖的行业。　　近年陶瓷考古发现，宋早期的景德镇窑采用湿泥定型，装烧时普遍使用匣钵与小于器物圈足的高垫饼装坯入窑的仰烧法，对烧还原焰掌握不够好，釉色白呈略带青灰或淡黄。北宋末到南宋初这一时期，由于景德镇瓷原料可塑性弱，普遍应用旋坯成型，形成了以拉坯为辅、旋坯为主的成型特点。装造时使用多级垫钵，在匣钵内覆烧，增加了碗碟的装置密度。这一时期最突出的成就是工人在焙烧过程中娴熟地掌握了强还原焰。还原焰不仅使器物色泽达到白里泛青温润如玉的艺术效果，而且使器胎致密，透光度更好。釉色已由灰青或淡黄变成青绿色。瓷品釉层形成了典型的青白色，装饰以刻花为主。宋晚期时受定窑影响，风行覆烧，采用定窑发明的垫圈组合式窑具装烧芒口碗盘，增加装置密度，节约燃料，防止瓷品变形。但该窑具为生坯作成，只能使用一次，烧时窑室内水分增多，不易排除，影响升温，易给釉面造成阴黄等毛病。由于风行覆烧，多采用印花装饰。　　景德镇窑从宋中期开始，工艺操作不断完善，生产规模扩大，到南宋后期几乎是我国最大的窑场，而且从宋中期就开始逐渐脱离农业而独立，出现分工细致复杂的协作。宋时景德镇的青白瓷从致密度、透光度、烧制工艺和成本等方面，都比定窑、龙泉窑要好。景德镇由于有适宜的原料，青白瓷胎白度和透明度高，已接近现代细瓷的水平。瓷器由半透明釉发展到半透明胎，是中国瓷器发展过程中的第三个飞跃，景德镇宋代青白瓷首先产生了这个飞跃。景德镇在宋以后逐渐发展成为我国的制瓷中心。　　（三）辽、金的瓷窑10　世纪初，辽国建国，在我国北方统治达210　年（916-1125　年）。北宋开国就首先遭受与它接壤的辽的侵略。1004　年澶渊之盟后，宋辽之间有了约120　年的和平关系。当时河北、河南陶瓷业发达，制瓷技术传给契丹工人，促进了辽瓷的发展。辽瓷受隋唐、五代汉文化的影响，同时又具有本民族特色。　　宋辽对峙时期，辽代的瓷窑有上京地区的林东辽上京窑、林东南山窑、林东白音戈勒窑、中京地区的赤峰缸瓦窑、东京地区的辽阳冮（gāng，音刚）官屯窑、南京地区的北京龙泉弟窑等。窑式取法于中原名窑，是圆形的虾蟆窑，燃料用煤，烧氧化焰，与北宋中原各窑相仿。　　辽瓷中的高温细胎瓷器，多仿邢窑、定窑的白瓷，光素为主，刻制印花较少，晚期受磁州窑影响，出现有黑花白瓷器，以黑口黑箍及草率的花纹为主。还有高温缸胎茶绿、黑赭杂色釉大型瓷器，以及低温釉陶器。这种低温釉陶器以单色的黄釉、绿釉、白釉器皿居多，三彩釉和二彩较少。　　辽瓷的装饰可分为素胎装饰和釉色装饰两种，在素胎装饰上使用划花、印花、堆花技法，与北宋各窑相仿。釉色装饰有多种色釉施于一器，如三彩、两彩或单色釉加彩方法，还有用色釉描写器皿。　　金朝迁都燕京以前，辽宁抚顺大官屯窑和江官屯窑出产的瓷品，多属于日用粗瓷，烧造时不用匣钵，器物用窑具支放在固定的方形垫砖上，烧造时火焰与器物直接接触。瓷品釉面多不纯净，易变形，生产水平较落后。1153年金海陵王迁都。这一时期的制瓷业主要指关内广大地区。由于战乱和窑工南逃而停产的北方瓷窑相继恢复生产。金代中原地区在大定年间及以后发展的陶瓷窑有河北曲阳定窑、磁县观台窑及河南禹县钧窑、陕西铜川耀州窑等。金代定窑是北宋定窑的直接继续。唯一不同的是金代定瓷除一部分产品继续采用宋代的"覆烧"工艺外，一部分产品采用砂圈叠烧法，器胎施釉入窑焙烧之前，在器物的内底（以碗盘为多）先刮去一圈釉面，使其露胎，然后将叠烧器物底足置于其上，避免器物之间的粘结。砂圈叠烧的器物多是用瓷，无纹饰。　　金代的钧窑、耀州窑虽恢复了生产，但陶瓷考古发现，二窑出品的瓷器技术水平都有下降。金代磁村窑所产的黑釉白线纹器，是金代瓷器中最富特色的品种之一。该窑还烧造加彩器，就是先施白釉烧成白瓷，然后再在白瓷上施加红绿诸彩，入低温窑"彩烧"。这种釉上彩器，又被称为"宋加彩"。（四）瓷器贸易北宋时期，商品经济有了巨大的发展。瓷器在宋之前就已成为普通的日用器皿，入宋后产品质量又有很大提高，不仅国人喜欢，而且深受西北各地游牧民族的爱好而出现在边境市场上。景德镇的影青瓷在国内外市场上尤为畅销。南宋时期迁都临安（杭州）。杭州既有运河相通，又外接大海，各地商贸往来不绝，商业十分发达，各地瓷品交流频繁。　　陶瓷器一直是我国对外贸易的名品。两宋时期，由于辽、西夏、金相继崛起，传统的西出阳关、玉门关的丝绸之路已不再畅通，与西域各国商路中断，这就迫使宋政府重视海路贸易。北宋初年就在东南沿海设立对外贸易的机构。南宋统治地区锐减，又立国东南，更加采取奖励对外贸易的政策，使海外贸易更加兴盛。在输出商品中，以瓷器、丝织品、茶叶等传统商品为大宗。后人曾把海上交通线路称为"陶瓷之路"。赵汝适在任福建路市舶提举时所撰《诸蕃志》，记述我国与30　多个国家和地区有陶瓷贸易。　　瓷器是我国人民的独特发明，也是对世界文明的伟大贡献，自唐宋以来大量输往世界各地，深受各国人民喜爱，深入到人民生活、文化、建筑、宗教等各个领域。许多国家人民是通过瓷器认识中国的，如英语"中国"（China）就与"瓷器"同义，瓷器成为活跃中外贸易、经济和文化事业的特殊使者。六、天文学成就（一）天　文　观　测宋朝廷极为重视天象观测。宋代就进行过五次大规模的恒星观测。大中祥符三年（1010　年）韩显符对外官星位置进行观测，他以斗宿代替冬至点，用冬至点作起量点，量出外官星与冬至点之间的赤经差，这种赤经差与现代的概念本质上是一样的，只是起量点不同，现代由春分点量起。这与传统的以二十八宿距星为标准，测量天体与二十八宿距星的赤经差是不同的。　　景佑元年（1034　年），宋仁宗下令编撰《景佑乾象新书》，进行过周天星座的测量。在《宋史·天文志》中留有当年所测二十八宿距星的位置，可惜的是星表已失。　　黄佑年间（1049-1053　年）周琮等人用黄道铜仪进行的周天星官的测量，是宋代最值得称道的一次。在北宋王安礼重修北周天文学家庾季才所著《灵台秘苑》和《宋史·律历志》中有记载，其中有345　个星官的恒星的入宿度和去极度，是现存明代以前星数最多的星表。　　有趣的是，元丰年间（1078-1085　年）的观测结果载入了《元史》，这一阶段的测量还体现在苏颂《新仪象法要》的星图及苏州石刻天文图二十八宿距的划分上。　　崇宁年间（1102-1106　年）姚舜辅进行的测量，应用于他编写的《纪元历》中，进一步提高了准确性，在测量中成就最高。　　这数次大规模的天文观测结果都反映在星图、星表上，表现了我国宋代的天文学发展水平。　　星图表示的是恒星的分布和排列图形，为了表示恒星的位置，又划有一些标志性的线圈，如黄赤道、恒星圈之类，类似于地图上的经纬线。　　宋代的星图已由隋代的横图发展到半球式星图。它首先见于苏颂的《新仪象法要》，这是将天球沿赤道分成南北两半球，以极投影方式分别绘出南北两半球的星象。由于中国地处北半球，南极附近一部分星空永不升起，所以北半球的观测者看不到，故这幅南半球星图在南极附近恒隐图内一片空白，这种处理方法在我国星图史上也是首见。　　北宋时已出现多种星图形式，但古老的盖图式全天星图还在流传，南宋时的苏州石刻天文图，是世界古星图中的珍品。它采用盖图式样，上有黄赤道、内外规和银河，又有二十八宿的分界经线，外围还刻有周天度和分野及二十八宿距离，有星1400　余颗。图中外圆是南天星可见的界线，包括赤道以南约55　度以内的恒星；中圆是天赤道，直径为52.5　厘米；永不下落的常见星用直径为19.9　厘米的小圆界分开，黄道与赤道斜交，交角约24　度，并按二十八宿距星之间的距离（赤经差）从天极引出宽窄不等的经线，每条经线的断点处注有二十八星宿的宿度。再外边还有两个比较接近的圆圈，圈内交叉刻写着十二次、十二辰及州国分野各十二个名称。星图记载了我国北宋许多人辛勤观测的劳动成果，在一定程度上反映了当时天文学的发展水平，对于研究古代星官、论证现代恒星提供了宝贵的史料。石刻天文图的石碑总高8　尺，宽3　尺5　寸，上为天文图，下为说明文字。根据星象位置和所载数据可判断此图采用了北宋元丰年间（1078-1085　年）全天恒星观测数据，1190年由黄裳绘制，1247　年由王致远主持刻在石碑上。最新报道，在张家口宣化县下八里村大型辽代壁画墓群中发现在各墓群顶部彩绘着星象图，一种是受西方古巴比仑黄道十二宫影响，融中国三恒二十八宿为一体的中西合璧彩色星图；另一种把中国古代十二辰象加在上述星图外周；还有一种只用中国太阳太阴二十八宿。这对研究辽代天文历象如何借鉴西方成果提供了宝贵的资料。　　星图是星空的形象表示，星表则是星官的数值表示。我国古代的第一份星表是战国时代石申的《石氏星表》，而第二份全天星表则是基于宋代皇佑年间的观测，其资料保存在《灵台秘苑》和《文献通考·象纬考》之中，有星360　颗，能与现代星名证认的有345　颗。据考察，这份星表的精度大约半度，测定年代约为1052　年。　　此外，宋代还有关于超新星观测的记载。《宋会要》记载，至和元年（1054年）五月，有星"晨出东方，守天关，昼见如太白，芒角四射，色赤白，凡见二十三日"。据考察研究这是一颗爆发的超新星。这是宋代天文观测的突出成就。　　（二）历法的变迁与发展所谓历法，简单说就是根据天象变化的自然规律，来计量较长的时间间隔，判断气候变化、预示季节来临的法则，内容包括每月日数的分配，一年中闰月、闰日以及节气等项内容的安排等。　　宋辽金夏时期是我国历法史上最重要的一个时期，为了计算各天体在固定周期内的非均匀运动，发展了二次和三次内插法等数学方法。它们以第一期的均匀运动为基础，再考虑各种非均匀运动的改正，用逐步逼近的方法力求符合天象，构成了中国历法计算的主体。宋从公元961　年立国到1278　年南宋灭亡，先后有20　多部历法。北宋就创制了12　种历法，颁行的有9　家。如王朴的《钦天历》（公元956-963　年），王处讷的《应天历》（公元964-982　年），吴昭素的《乾元历》（公元983-1000　年），王睿的《至道历》（未用），史序的《仪天历》（1001-1023　年），张奎的《乾兴历》（未用），宋行古《崇天历》（1024-1064　年，1068-1074　年），周琮《明天历》（1065-1067　年），卫朴《奉元历》（1075-1093　年），姚舜辅的《占天历》（1103-1105　年）和《纪元历》（1106-1127　年，1133-1135　年）。南宋的天文学家创制了11　种历法，有陈德一《统元历》（1136-1167　年），刘孝荣《乾道历》（1168-1176　年）和《淳熙历》（1177-1190　年），石万《五星再聚历》（未用），刘孝荣《会元历》（1191-1198　年），杨忠辅《统天历》（1199-1207　年），鲍瀚之《开禧历》（1208-1251　年），李德卿的《淳佑历》（1252年），谭玉的《会天历》（1253-1270　年），陈鼎的《成天历》（1271-1276年）。　　北宋时沈括在晚年还曾提出《十二气历》，建议废除以十二个或十三个朔望月为一年的传统历法，提出以十二气为一年，以立春为一年之始，大气31　日，小气30　日。把月相的变化以朔望等注于历中。后来太平天国采用的历法，基本与《十二气历》相同；现在普遍采用的公历也是与《十二气历》基本一致的阳历，在月份规定上还不及《十二气历》科学。　　北宋颁行的历法中，以姚舜辅的《纪元历》成就最高。它创立了观测金星定太阳位置的方法，从而提高了观测太阳运行的精确性。《纪元历》中的许多公式也更为简便、精密。南宋的各家历法，杨忠辅的《统天历》所定回归年长度为365.2425　日，与欧洲380　多年后颁布的格利高利历完全一致。杨忠辅提出回归年长度不断变化，古大今小，是天文学史上一个重要发现。有关这一点的近代理论600　多年后才提出来。　　西夏政权有时使用宋历，有时也使用自创的西夏历法。由大英博物馆收藏的西夏历书残页可知，西夏历书以西夏文和汉文书写，有月份、星宿、节气、干支，时间为1047　年，是迄今最早的西夏文历法文献。西夏历法明显受中原天文学影响，也是分二十八星宿，这在辽宣化张世卿基壁画的星图中可以看出。　　辽代的历法最初使用后晋马重绩的《调元历》。公元994　年，贾俊修撰《大明历》，可惜现已失传。金代创制历书，有杨级于1127　年创《大明历》，赵知微于1137　年重修《大明历》，耶律履的《乙未历》等。《重修大明历》在月球运动周期方面有较高的精确性，它的黄赤交角与现代理论计算的数值十分接近。　　（三）宋代的天文仪器1。浑仪、浑象及水运仪象台浑仪是我国古代天文学家用来测量天体坐标和两天体间角距离的主要仪器，它以浑天说为理论基础，历代都有制造。宋代的浑仪主要铸造于北宋，大型的就有5　架，每架用铜10000　公斤以上，可见规模之大。宋代浑仪注意精度方面的改良，如窥管孔径的缩小，降低人目移动造成的误差，调正仪器安装水平和极轴的准确，降低系统误差，又发明转仪钟装置和活动屋顶，成为中国天文仪器史上两大重要发明。　　浑仪到了宋代已是环圈层层环抱的重器，它在天文测量和编历中起了重大作用，但也渐渐显露出了多环的弊病：安装、调正不易，遮蔽天空渐多，使许多天区成为死区，不能观测。因此，宋代之后开始酝酿浑仪的重大改革。沈括提出取消白道环，这是浑仪发展史上的一个转折点。取消白道环代之以用计算的方法确定月亮的位置，改变浑仪中的黄道环、赤道环的位置，使它们不遮挡视线。沈括的工作，为浑仪的发展开辟了新的途径，为元代郭守敬简仪的出现奠定了基础。　　浑象是我国古代创造表示天体运动的天文仪器，它表演天象的变化，也称浑天象或浑天仪，甚至还与观测用的浑仪混称浑仪。　　浑象是把太阳、月亮、二十八星宿等天体以及赤道和黄道都绘制在一个圆球面上。它能使人不受时间的限制，随时了解当时的天象。白天可以看到当时天空中看不到的星星和月亮，而且位置不差；阴天和夜晚也能看到太阳所在的位置。用它能表演太阳、月亮以及其他星象东升和西落的时刻、方位，还能形象他说明夏天白天长、冬天黑夜长的道理等。不仅填补了观测的空白，而且能够帮助人们直观、形象地理解日月星辰运动的规律。　　北宋太平兴国四年（979　年），民间天文学家张思训汲取汉、唐"水运浑天"的精华，制造了大型的"水运浑天"，高一丈有余，如同一座小楼房。新仪器进一步完善了其报时设备，它有铃、钟、鼓3　种报时信号，设有12个木人手持时辰牌，循环出来摇铃、击鼓、打钟报告时刻。另外，水运浑象的运行是由漏壶中流出的水带动的。不同温度下，水的粘滞性不同，对浑象的运行速度产生影响。张思训进一步提出解决这一问题的方法，用水银代替水推动浑象运转。他的浑象中，月亮、太阳的运转均由机械带动，基本能自如地如实演示太阳和月亮的运动规律。另外，这台浑象中的太阳与以前的浑象不同，是沿着黄道自然运行的，这样，根据太阳在黄道上的位置也就可以知道当时所处的节气了。　　将"水运浑天"的制造水平推向高峰的是宋代的苏颂和韩公廉。他们于元佑七年（1092　年）制成了中国古代最雄伟、最复杂的"水运浑天"--水运仪象台。苏颂还专门著书立说，写了《新仪象法要》来介绍这座水运仪象台的具体情况。这台仪器包括有浑仪、浑象、报时三部分。最上层设置浑仪，且有可以开闭的屋顶，这已具有现代天文台的雏形。中层是浑象，下层是报时系统。这3　部分用一套传动装置和一个机轮联接起来，用漏壶水冲动机轮，从而使浑仪、浑象、报时装置一起转动起来。它的报时除了时刻外，还增加了昏、旦时刻和夜晚的更点等，达到了空前的水平。与实际天象基本相符。据《新仪象法要》记述，在水运仪象台的浑象部分还有3　只圆环套在浑象体的外面，构成"浑象六合仪"。位于水运仪象台下部的报时系统内容齐全，分为5　部分，放在5　层木阁中。第一层木阁中用声响报时，与其相应，在第二、三层木阁中用报时牌显示当时的时刻。木阁的第四、五层是专门用来报告夜间时刻的。可见，这台水运仪象台的报时系统更为丰富，更为实用。在水运仪象台中特别值得一提的是天衡，它是报时装置中控制运转的关键部件，是后代钟表中擒纵器的雏形。天衡实际是由受流入水壶中的水量来控制动作的，通过其天关、格叉的每一次动作对枢轮的作用，使枢轮不能转动或让枢轮转过一只受水壶，这样泄水壶中流出的连续均匀的水流流动转换成枢轮的等间距间歇转动。这与现代钟表中擒纵装置的原理和作用极为相似。天衡的结构复杂，设计巧妙，考虑周全，是我国的一大发明。李约瑟说这使我们看到了从漏水计时到现代化机械钟表发展过程中达到关键一环。从中也可以看到，我国最早的机械计时器是同天文仪器结合在一起发展的。苏颂、韩公廉等人在完成了"水运仪象台"之后，还制造了一架一人多高的浑天象，采用了人钻入圆球中观察的方式。他们在球面上相应于天空星象的位置凿有小孔，人在里面可以看到点点光亮，犹如天上的星星一样。天球用水力机械带动旋转，形象逼真。这是近代天象仪的祖先，只是苏颂、韩公廉等人创造的浑天象光源设在外面而不是里面，表演内容比近代天象仪简单一些而已。　　与以前的水运浑象相仿，位于水运仪象台中部浑象的主要部分--浑象球，是一只遍布星象的圆球，据《新仪象法要》载，浑象上所标示的恒星数目达1464　个，相当可观。《新仪象法要》中还附有5　张星图，绘出了浑象上所标示的那些恒星的相对位置。这些星图是我国古代流传下来的最古老的星图中的一套，在天文学史的研究中具有较重要的地位。据书中所述，浑象中太阳、月亮的位置移动不像张思训的浑仪中由机械带动，而是由人工移动来实现的。这看上去似乎是退步，但由于太阳、月亮的视运动都比较复杂，要用简单的机械运动来演示它相当困难，演示过程总会出现偏离，而采用人工移动的方法，可以很方便地使浑象上所演示的太阳与月亮的位置与实际情况相符，并使机械结构大为简化。浑象还用同样的方法演示了5　颗大行星在恒星之间的位置变化情况。为了保证浑象所演示的内容与实际天象完全符合，还根据安放在水运仪象台上层的浑仪所作的天文观测来校验浑象的运行，"以不差为准"。这就使浑象的运行速度与天文测时紧密地结合在一起了。　　根据《新仪象法要》的记述，推运这台水运仪象台运转的是一套相当于3　只连用的泄水壶和36　只轮流接受漏水的受水壶组成的漏壶。虽然没有采用恒定水位的措施，但由于仪象台运转中通过一套自动提水装置不断补充其中水量，还可以人工进行提水，使水位变化范围很小，这样从第3　只泄水壶中引出的水流速度比较均匀，保证了水运仪象台的正常运行。这台水运仪象台还采用了用漏壶互相参校的方法，用了4　种类型不同的漏壶：浮箭漏、稗漏、沉箭漏、不息漏，通过互相参校，与浑象、浑仪进行互相比对，从而无论阴晴都可保证仪象台的运转。　　2。漏刻计时及其他漏刻是我国古代的计时仪器。漏，就是漏壶；刻，就是刻箭。刻漏也叫作铜壶滴漏，它不仅可以用来计时、守时，而且不受白天或夜晚、晴天或阴天的限制。　　宋以前如何保持漏壶中水位稳定这一问题一直未能彻底解决。1030　年，宋代的燕肃迈出了关键性的一步。他抛弃了增加补偿漏壶这条老路，采用漫流式的平水壶解决了历史上长久未克服的水位稳定问题。他在制造莲花漏中首次使用了减水盎。他所造"莲花漏"分上匮、下匮两个壶。下匮有两个孔，一孔在上，为分水孔；一孔在下，下孔漏水入箭壶，以浮箭读数，而下匮中的水面超过上面的分水孔时，水就会通过竹注筒流到减水盎中去。只要从上匮来的水略多于下匮流出的水量，这样，下匮的水位就永远稳定在上孔的位置上，起了平定水位的作用，可以保持下匮水面的稳定性。这个减水盎就是后来的分水壶。燕肃这一发明经过6　年的实验验证，到1036　年才得到承认。平水壶的发明和使用，是漏壶发展史上的重大成就，表明我国古代已明确掌握"在出水口横断面面积不变的条件下，水位差恒定时，单位时间出水量相等"的科学原理。　　燕肃的"莲花漏"，因其受水壶的壶盖上有金色的莲花饰物而得名。标有时刻记号的木箭放在莲花饰物的中心孔中，木箭将随着受水壶中水位的升高沿莲花花心处的孔壁缓缓上升，从而很方便地读出当时的时刻。这套漏壶木箭有48　支，它们是根据1　年中不同节气时昼夜长短变化而分别刻划的。据考察，用木箭读出的时刻能精确到现在的分钟数量级，可见这套漏壶计测时刻相当精细。　　沈括在他的《浮漏仪》一文中，详细地介绍了他设计并制造的漫流式恒定水位漏壶。这套漏壶由两只泄壶和一只受水壶组成，称为求壶、复壶和建壶。另外一只废壶用来收集漫流出来的水，相当于前文中的减水盎、分水壶。复壶的壶壁上，有用来泄水到建壶的出水口"玉权"和用来保持水位恒定的漫流孔"枝渠"。复壶被一个有孔的隔板分为受水和泄水两个部分，从求壶中流出的水注入其中的受水部分，再通过隔板的小孔流入泄水部分，并通过"玉权"注入建壶。隔板上的孔截面口径是求壶出水口的一半，又是"玉权"的2　倍。这样进水量要多于出水量，水位上升到枝渠位置时水就漫流出来，注入废壶。复壶的结构相当于两只水位恒定的泄水壶结合在一起，使漏壶工作更为稳定。由于采用了有孔隔板，使求壶流出的水不会引起复壶中泄水部分水面的波动，对提高漏壶的计时精度是很有利的。对于夜间计时，它还有一套特殊的计时标度。沈括在《浮漏仪》中还对漏壶的制造、校准、玉权、木箭、箭舟的技术要求、漏壶的用水等问题作了较为严格的规定，说明当时官方漏壶的使用已经有了比较严密的制度。《浮漏仪》是我国古代谈及漏壶情况的最详尽最完整的一篇文献。　　南宋初年时孙逢吉所撰《铜壶漏箭制度》也曾讲到一套漏壶，构造与燕肃的基本相同。值得一提的是它具有一种简单的音响报时装置。它的受水壶上分别有龙、虎、雀、龟的造象，在其木箭上相当于每个时辰标志的地位可能有一拨牙，到时候能拨动有关的机械结构，使朱雀塑像吐出一个珠子，击响铜盘而报告时间。这在历史上是极其罕见的。　　另外还有一种漏壶，是利用漏水的重量和体积计量时间的，称为秤漏。　　据说是南北朝时北魏道士李兰发明的。宋代王应麟所编撰《玉海》一书中有关于一种大型秤漏的详细记述，可见它在宋代还在使用。它与漏壶共同之处在于指示时间的结构。漏壶利用受水壶水位高度变化及水的浮力原理，而秤漏则利用受水壶中水的重量及杠杆平衡原理。　　除此之外，古人用来计时的还有香篆及辊弹等。香篆实际上就是更香。　　虽然用它来计量时间精度很低，但由于它简单易行，在民间使用十分广泛。南宋学者薛季宣的文集《浪语集》中曾谈到辊弹漏刻的情况。它是将一根长七尺五寸的竹子中间打通，截成四段，"之"字形地连接在一起，贴在一面宽、高皆为二尺的屏风背后。竹管上端、下端都有一朵铜制莲花。备有十只重约半两的铜弹丸，每次将一只铜弹投入竹管上端的铜莲花中，铜弹沿竹管曲折而下，落入竹管下端的铜莲花中，从而发出碰击之声，随后再投入下一个，十个铜弹投完，翻转屏风上的牌子，并继续投入铜弹。如此反复。它主要根据牌子翻动的情况和铜弹投下的个数知道当时的时间。它适宜在运动状态中从事计时工作。它在南宋湖北的将官及金代章宗明昌年间（1190-1196年）皇帝出巡时使用过。　　七、地理学（一）地理科学发展特点随着科学的发展，宋代地理学和地图学也有了突飞猛进的发展。图记、图志的格式逐渐向无图的纯文字记述的"方志"发展，并且出现了许多大部头的全国统一的"地志"。如乐史编的《太平寰宇记》二百卷，王存编的《元丰九域志》十卷，欧阳忞编的《舆地方记》三十八卷，王象之编的《舆地纪胜》二百卷，祝穆编的《方舆胜览》七十卷等。这些地志编撰格式基本趋于一致，其内容包括地理位置、面积、疆界、各种自然条件和天然财富；居民地、农业、手工业以及道路；还有职官、科举、人物、古迹、风俗等。地图学宋代比唐代更为发达。从现有的著录资料和现存的宋代地图看，除历代必绘的全国图、外域图、边防图外，凡山川、水利、治河、交通、邮驿、城市、都会，莫不有图。这些图绘制的质底不仅是帛和纸，而且出现了以木为质底的地形模型图和以青石为质底的石刻平面图。　　（二）地理学及地图学的发展成就1。全国总图宋王朝视地图为维护王朝统治和奴役剥削人民的工具，不但地方按时造送地图，而且中央政府还专门派人到各地测绘或校正地图。　　《淳化天下图》是北宋统一不久编绘成的第一幅规模巨大的全国总舆图。在没有绘制该图以前，宋王朝先令各州县绘制本地区地图，这些图一来可作为本地赋税、政令的考查和依据，二来呈送中央，作为中央政府绘制全国一统图的凭借。充分收罗了局部的和地方所贡的地图400　余幅之后，在太宗淳化四年（993　年）完成了《淳化天下图》的制作，据说用了百匹绢才制成图。　　西安碑林有一幅《华夷图》，据推测是神宗王朝（1068-1085　年）时所作，也是一张全国总舆图。其上保留了一些唐代地名，而且根据国名、绘法以及图上的说明，都可证明是因袭唐代贾耽的《海内华夷图》制成的，可视为唐、宋两代地图学的混合体，但该图所包括的地区范围，已远较《海内华夷图》为小。　　在苏州孔庙内保存着一幅较完整的石刻中国总舆图--《地理图》，其原稿是黄裳为光宗登基而向光宗皇帝所献，绘制时间在光宗登基（1190　年）以前。黄裳绘制《地理图》有明显的政治性，他画此图就是为了"披图则知祖宗境土，半陷于异城而未归"，从而激发皇朝官员时刻不忘收复大宋北方领土、统一祖国的信念。这幅图中山脉用与近代地图相似的自然描景法，用符号表示山上的森林和长城。行政区名与山名套以方框，河名套以椭圆圈，巧妙地把直观的写景与抽象的平面符号相结合，把复杂内容在层次上加以区别，使得图内各要素多而不紊乱。这种各要素关系的处理方法以及符号的设计与现有宋代总舆图相比较还是少有的。　　在宋代，除了前面所述的总图外，还有许多全国总图。如已失传的乐史的《掌上华夷图》，王曾修的《九域图》三卷，陆九韶的《州郡图》，不知作者的《混一图》一卷，《地理图》一卷，而被保留下来的地图，还有程安礼的《地理指掌图》与程大昌的《禹贡论图》。值得一提的还有一幅带有工艺性质的全国总图，即《殿御屏风华夷图》，它绘于孝宗皇帝御座后面的金漆大屏上，既美观又实用，宋孝宗皇帝遇事可随时查看。　　2。十八路图宋初，全国置"道"，这时的道有两种：①仅为地理上划分；②为转运司所辖之道。前者与行政无关，后者则纯为行政上划分，行政上的道在宋初分为十三。至太平兴国四年（公元979　年）将道改为道路，并置二十一路。但直到至道三年（公元997　年）才真正把"路"作为行政区域，此后路数几经变化，基本上都是二十路以上。这种行政区划的变化，使后来绘制的全国政区图--《十道图》不再适应形势发展的要求。而宋代分十八路的时期较长，所以从天禧之后，出现了宋代比较有影响的新编全国行政图--十八路图。　　最初绘制十八路图的是主管国家军事的最高长官枢密使晏殊。其后，赵彦若也绘制了《十八路图》一卷，另撰《图副》二十卷，于熙宁六年（1073年）完成。比较这两幅图，晏殊身为最高军事机关枢密省长官，其图以军事要素为主。赵彦若是国家最高行政机关中书省的秘书，其所绘之图，估计是一幅全国行政总图，《图副》二十卷则是各路图。　　另有一幅《十八路地势图》，是北宋文人吕南公考《禹贡》、《春秋》，参考天禧《九域图》，"以书正图"①而绘成。　　另外宋代不仅有十八路军政总图，也有《十七路图》，这是由于路数多变而至。　　3。地形模型图宋代的地图不仅手绘的多，地形模型图的制作也比较多，且形式多样。　　这种立体模型图，是按一定的比例尺和材料将实地地形堆制（或雕刻）成的一种地图。这种地图比平面地图更能直观、形象、逼真地显示实地地形。比如沈括视察北方边镇时用木屑和面糊混在一起，制作了一幅北方边镇模型图。后来因天气变冷，木屑和面糊不可为，改为熔蜡代替。回京城后，又将蜡制模型图转到木头上。沈括的这幅地形模型图先后用了木屑、熔蜡、木头三种材料，最后以木雕定稿进呈皇帝。皇帝令各边镇效仿制作。　　沈括的这幅木刻地形图不仅影响了各边镇地形模型图的制作，而且影响了宋代的一些学者。例如前面讲过的绘制《地理图》的黄裳，"作《舆地图》，以木为之"。②南宋著名学者朱熹也曾打算制作木图。　　4。城图在宋代不仅绘制了很多全国总图、行政图，也绘制了一些城图，其代表作有《平江图》及《桂林城图》。　　碑刻《平江图》是记载宋代平江府城的一幅地图。"平江"，即今江苏省苏州市。《平江图》是南宋绍定二年（1229　年）上石，是我国现存最完整的地市规划图。其定位上北下南。图内各要素的绘制采取我国传统的城市规划图的绘法，即平面与立体形象相结合的方法表示。　　从图上可见，宋代城市的建筑布局有比较细致的规划。如城的四周筑有高大的城垣，城外有护城河，城呈长方形，南北长约9　里，东西长约7　里，城围约32　里。在城的中央（略偏东南）还筑有内城。城内建筑物在布局上没有采取对称的方法，但主要的厅堂、府门、平江军戟门以及郡府居住的宅堂，都在一条中轴线上，其余建筑均分散在附近两旁。帝王宫室和封建统治核心都设在全城最佳位置，以表示帝王的显贵和尊严。城中街道布局对称笔直，东西街与南北街垂直，交叉成方格，这就是街坊。虽然城中街道较多，但在绘制手法上突出主要，且用不同宽窄的街区线将主次街道清晰地表示在地图的第一平面上。另外城中人工开凿的河流纵横交错，大都与街区平行，这些河道不仅可供城市用水、消防、排水，而且构成了城市与市郊的水路交通网，这种利用水路为城市服务的规划，在当时城市建设上是一个很大的进步。《桂林城图》是南宋末年在桂林城北鹦鹉山南麓三面亭后石崖上的玖版图。其图高3.4　米，宽3　米。除少数部位脱落外，大部清晰可读。从图绘制的年代和图的内容看，该图是一幅具有明显军事意图的城市图。南宋末年，蒙古族在我国北方建立元朝并不断地南下灭宋残余势力。当时镇守在桂州城（今广西桂林市）的李僧伯为了防御元朝的南下，以军事防御为目的，于宝佑六年（1258　年）十二月兴工动土，修复城池。该图就是在这种形势下绘制成的一幅城防规划图。从图的内容看，图上山川、名胜甚少，街坊仅绘有干道，且不注名称，而城壕建筑、军营、官署和桥梁津渡却十分详细。特别是军营和具有军事性质的单位，描绘得更为详细。　　5。《禹迹图》宋代出现过3　个石刻《禹迹图》。有南宋初伪齐阜昌七年（1137　年）上石的《禹迹图》，该图与《华夷图》同刻一石，现存西安碑林；有南宋绍兴十二年（1142　年）十一月五日左迪功部充镇江府府学教授俞篪重校立石的《禹迹图》，该图藏于镇江市；还有山西稷山县石刻《禹迹图》。这3　幅图，稷山县的略不同于其他两图。其长2.5　尺，高3　尺，成长方形；另两幅大小一致，长、宽各3　尺余，成正方形。在刻石时间上，最早是西安碑林的《禹迹图》，1137　年上石；镇江《禹迹图》1142　年刻石。因稷山县《禹迹图》无著录刻石年代，故无法计算与镇江《禹迹图》之先后。　　西安碑林《禹迹图》在绘制方法上采用计里画方之法，横方七一，竖方七三，总共五千一百一十方，比例尺是"每方折地百里"。①因方格呈正方形，每边长平均1.11　厘米，"折地百里"，故可计算出比例尺约为1∶500万左右，如果按宋尺合30.72　厘米计算，应为1∶498　万。全图所括范围以本国为主，地物要素侧重于画水系。由于用了方格网绘法，所以图上各要素的位置和今日所绘地图相差无几。例如，图中的海岸线弯曲走向比较准确，特别是雷州半岛部分有明显的突出；山东半岛向外延伸形状和今图大致相同；绘制的钱塘江湾凹的深刻，克服了已往钱塘江入海口向外突出的错误绘法；几条主要的江河，如长江、黄河、汉水、沅水、湘水、珠江、澜沧江等，曲折流势相近于今；几个大湖，如太湖、洞庭湖、巢湖等位置准确。这说明当时的学者对沿海和各河流的考察、测绘不仅准确，而且详细。在河流名称注记上，字多压河而注；郡县城邑只注名称而无图形符号。当然，《禹迹图》毕竟是宋代作品，在某些要素的绘制上难免受当时的地理知识限制而出现错误。例如，岷江源头注有"大江源"3　个字，这显然不对，估计是受《尚书·禹贡篇》"岷山导江"的影响。也有矛盾之处，从图上所画的长江来看，其主流显然不是岷江，而是大渡河以西的一条河，这条河与今日的金沙江位置相当，说明当时对金沙江的存在并不是全然不知，很可能是受了《禹贡》地理知识的束缚，不敢与经说相违，只得放弃了对长江上源的探讨。　　镇江《禹迹图》也是采用计里画方之法，比例尺是"每方折地百里"，河流的数目及曲折流向与西安碑林《禹迹图》完全一致，只是在绘制工艺上，西安碑林《禹迹图》河流线条刻绘得清秀光滑，由细到粗变化自然，而镇江《禹迹图》河流线条粗壮，没有明显的由细到粗的变化。至于湖泊、海岸线以及河流名称的刻绘上，同西安碑林《禹迹图》完全一致。这说明二图可能出自同一原图。另外，镇江《禹迹图》除刻有"古今州郡名，古今山水地名"等字外，比西安碑林《禹迹图》多了"元符三年依长安本上石"字，为两图出自同一原图提供了间接的证据。　　山西稷山县的石刻《禹迹图》没有上石时间，也没有保存下来。从史料记载看："《禹迹图》石志，今在稷山县关帝庙，《稷山县志》：'石志在保山观。石横二尺五寸，为方七十一；竖三尺，为方八十一；五千七百五十一。每方折地百里。志《禹贡》山名，古今州县名，山川地名。刊刻极精'。今移切关帝庙。"①从这段记载可知，稷山县的《禹迹图》和西安、镇江的《禹迹图》在内容上基本一致，都是条用计里画方，比例尺为"每方折地百里"，只是刻石大小形状和画方数目不同。　　从上面论述可知，宋代的《禹迹图》不仅把我国传统的制图方法--计里画方以实物形式展现于世界，而且把宋代高度发展的地图绘制水平展现给当今的人们。难怪李约瑟博士说："无论谁把这幅地图（指《禹迹图》，作者）拿来和同时代的欧洲宗教寰宇图相比较一下，都会由于中国地理学当时大大超过西方制图学而感到惊讶。"又说："《禹迹图》在当时是世界上最杰出的地图。"②对这样一幅具有世界先进水平的地图，有不少学者对其原图进行探讨，据曹婉如对图内表示的要素及有关的文学记载的研究，认为《禹迹图》原图绘制年限约在元丰四年（1081　年）至绍圣元年（1094　年）。《禹迹图》比较客观地反映了我国宋代地图制作的工艺水平，是我国古地图难得的珍品。除《禹迹图》外，宋代还有一些水系图，如1160　年前后，傅寅写的一部主要谈黄河流域的书《禹贡说断》，但其工艺水平及精度远不如《禹迹图》。　　（三）地理学家及其专著宋代地理学与地图学的大发展，必然造就了一批地理学家，如编纂《太平寰宇录》的乐史，修编《元丰九域志》的王存，撰著《禹贡论》的程大昌，以及沈括、范成大、宋敏求、赵汝适等，他们对宋代地理学地图学的发展作出了不可磨灭的贡献。　　1。乐史与《太平寰宇记》乐史（930-1007　年），字子正，江西宜黄人。北宋太平兴国年间考中进士，任著作郎、直史馆。乐史敏学博问，好事著述。一生所著，除雍熙三年所献的《贡举事》二十卷、《登科汇》三十卷等，还有《广孝传》五十卷、《上清文苑》四十卷、《太平环寰宇记》二百卷、《商颜杂录》二十卷、《杏园集》十卷、《掌上华夷图》一卷等许多著作，涉及面很广。乐史在宋初享有文辞之名。他能诗，也作传奇小说。其诗《钟山寺》描写自然景物清新疏淡，反映出诗人对于祖国山水的爱恋。他的传奇小说，有《绿珠传》一卷、《杨太真外传》二卷。《宋史·艺文志》又有《滕王外传》、《李白外传》、《许近传》各一卷，今俱不传。但乐史长于地理之学，尤以所撰《太平寰宇记》著称于世。　　《太平寰宇记》二百卷，目录二卷，成书于北宋太平兴国年间（公元976-983　年）。为了歌颂"五帝之封区，三皇之文轨重归正朔，不亦盛乎"的赵宗王朝，也为了表示是书始作于太平兴国年间，所以题名为《太平寰宇记》。《太平寰宇记》以宋初十三道和四夷为叙述范围，府州为纲，县为目。　　这是继承了唐代贾耽、李吉甫和其他前人地理之书的长处，并结合宋初的实际加以发展而成的。他自己说："国籍之府未修，郡县之书罔备。。虽贾耽《十道述》，元和有《郡国志》，不独编修太简，抑且朝代不同。加以从梁至周，郡县割据，更名易地，暮四朝三，臣今沿波讨源，穷本知末，不量浅学，撰成寰宇记二百卷，并目录二卷，自河南周于海外，至若贾耽之漏落，吉甫之缺遗，此尽收焉。"在体例上，《太平寰宇记》增加了姓氏、人物、风俗、题咏、名胜等类，对此后人褒贬不一。但可以这样说：乐史《太平寰宇记》的体例，是在充分利用前人成果的基础上，根据宋初社会实际加以扩展、修订而成的，是一个比较科学的、能够全面反映整个王朝州县的建置沿革、地理环境、社会历史和风貌的体例。正因为如此，后来因相率从，正如《四库全书总目提要》所说的那样："盖地理之书，记载至书而始详，体例亦自是而大变。"乐史《太平寰宇记》在我国古代地理总志的编纂史上是一部继往开来的巨著。　　纵观《太平寰宇记》，乐史给我们保存的历史地理资料主要有以下几个方面：①沿革地理方面，乐史上自《禹贡》，下迄宋初，对于州县建置沿革的记述远比其他志书要详细，特别是五代时期的建置沿革，可补史籍之阙。②人口地理方面，《太平寰宇记》关于主、客户的记载，不仅反映了主、客户在当时已经普遍存在，反映了他们的地域分布状况，也表明宋初政府对这种社会现象已经予以法制上的承认。③经济地理方面，《太平寰宇记》涉及最为广泛。从农产品、土特产、手工业产品到药物、矿产，无所不有。　　④乐史为了弥补前人的"编修太简"和"漏落"、"阙遗"，广征博引，为其所引的著述，多数至今已经失传，这就更显出了《太平寰宇记》之珍贵。2。王存和《元丰九域志》王存（1023-1101　年），字正仲，润州丹阳（今属江苏）人。他自幼勤奋好学，庆历六年（1046　年），24　岁就考中进士，开始仕宦生涯，官至秘书省著作郎、尚书丞等要职。　　王存有集五十卷，藏于家，未经刊印。他一生在地理学上的重要成就，是和馆阁校勘、集贤殿修撰、吏部侍郎曾肇、光禄寺丞李德刍一同编修了《元丰九域志》十卷。这部书的主编和审定者是王存，修撰者则是对地理很有造诣的曾肇和李德刍。　　《元丰九域志》原名《九域志》，因断限及完成于元丰三年（1080　年），故后世冠以"元丰"二字。它是依据王曾等人编绘的《九域图》重修而成，是由图经演变为地志的代表作。此书是将行政管理工作中要用的"图"、"志"、"籍"撮其大要，汇为一书，增补和修改了原书中因行政区划变更、户口变迁及行政的地位、隶属关系的变化等已不合实际的内容，按照元丰年间的行政区划编纂成书的。他们把志书的重心放到与行政管理有关的发挥地利内容，如注重"版户离合"与"名号升降"、"县州废置与城堡之名"，备载"山泽虞衡之利"，力求载明现状与经济利益有关的事实："道里广轮之数"力求精确。《元丰九域志》的指导思想如此，后人评论它说："所载沿革则自宋初迄元丰，可补诸书之缺误；至其各县下载及山川、古迹、寥寥数语，则本《隋书》及《元和郡县志》、《新唐书·地理志》不可轻议也。《太平寰宇记》亦载地之四至，而不及此书之详，宋代镇砦及铜、铁监之制，此视《宋史》为核。"①清初方志家朱竹坨检讨跋《寰宇记》说："不若《九域志》之简而有要。"①《四库全书总目提要》评论说："凡州县依路分隶。。次列地理，次列户口，次列土贡。内县下又详载乡镇，而名山大川之目亦见焉。其于距京府，旁郡交错四到八之数，缕析最详。深得古人辨方经野之意，叙次亦简洁法。。尤称其土贡一门备载贡物之额数，足资考核，为诸志之所不及，自序所称'文直事核'，洵无愧其言矣，其书最为当世所重。"　　综上所述，《元丰九域志》在宋代诸地理志中具有很高的价值，是研究北宋元丰时代政治、经济、军事、自然地理的重要文献，为中国地理学史的发展作出了不可磨灭的贡献。　　3。程大昌《禹贡论》程大昌，字秦之，徽州休宁（今安徽休宁县）会里人。《宋史》有传，被列入儒林。据文献推算，程大昌出生于北宋徽宗宣和四年壬寅（1122　年）。他自幼好学，10　岁即能属文。南宋高宗绍兴二十一年（1151　年）举进士第，被任命为吴县主簿，以丁忧未能赴任。服除之后，著《十论》，言当世政事，献之朝廷，宰相汤思退奇之。遂被擢为太平州教授。次年，召为太学正，试馆职，为秘书省正字。1163　年孝宗即位，迁为著作佐郎。由于不畏权贵，直学士院。后历任浙东提点刑狱、江西转运副使、刑部侍郎、史部尚书等职。绍熙五年（1194　年）大昌上书请老，以龙图阁学士致仕。庆元元年（1195年）卒，享年七十三岁。　　程大昌性笃学，于古今事靡不考究。著有《禹贡论》二卷，《禹贡后论》一卷，《禹贡山川地理图》二卷，《易原》　卷，《雍录》十卷等书。而其中《禹贡论》、《禹贡后论》及《禹贡山川地理图》尤为其精心之作。　　《禹贡》是《尚书》中的一篇，是儒家的重要经典。全书以名山大川作为依据，划分古代九州境域，记述各地的自然地理和人文地理概况，是学术界公认的我国成书最早并具有高度学术价值的地理著作。孝宗淳熙四年（1177年），大昌以待讲之职，在宫中讲授《尚书》，《禹贡》是其中一篇。全书文字简古深奥，仅1200　字，但有些问题颇难理解。对此，程大昌师古而不泥古，本着好学精思的求实态度和刻意求解的探索精神，提出了十几个疑问。并且本着顺其自然、究其所因的精神，对这些问题进行系统的探索与研究。他将自己长期考辨的成果，撰成辨证经旨的文论五十二篇，主要论证了河水、江水、济水、汉水、弱水、黑水，以至荆山、碣石、田赋等问题。论中广考经史，旁征博引，分析论辨，并参以己说。发表了很多前人未发的见解，纠正了一些辗转传说中的错误。这些文论集为一书，这就是《禹贡论》。全书又分为上下二卷，上卷自大河始，至三条荆山止；下卷自汉水起，至夷夏止。每篇各论一个重点问题，多者如大河、九江，各用四篇连续论证，少者则只用一篇，如鲧鸟鼠同穴等。这种写法，较之宋代毛晃的《禹贡指南》逐句诠释的体例，显然又进了一步，这样就可以更加系统深入地讨论某些重要问题。《禹贡论》写成后，又著《禹贡后论》，讨论了河水的水患和治理问题，共撰成文论八篇，其中河水三篇，汴水五篇。程大昌又根据经文的记述，绘制了《禹贡山川地理图》三十一幅。　　后人评价程大昌的这三本著作："大昌喜谈地理之学，所著《雍录》及《北边备对》，皆刻重冥搜，考寻旧迹，是书（指《禹贡论》等）论辨，尤详其密。"①程大昌在学术上的贡献，特别是对地理学（集中表现在《禹贡》研究中）的贡献，是十分突出的，他在《禹贡》学问题研究中取得的成绩，可以说达到了宋代学术界的新高度。　　4。其他宋代地理学家倍出，较有成就的还有沈括、范成大、宋敏求、赵汝适等。沈括（1031-1095　年）是我国历史上最卓越的一位自然科学家。沈括探索自然万物范围广泛，几乎涉及自然科学和人文科学的一切学科，但他对于地理科学的研究和发明更为突出。他一生之中，跑遍祖国大地，对于地形、地貌、水文、气候、植被、土壤、生物等等，无不细心观察，沉思潜研，有所发明，有所创造。他的大陆成因论在地质学史上是一项重要的创见。他提出了制图六体，创制了立体的地图，测绘了全国舆地图。　　范成大（1126-1193　年），字致能（致，一作至），一字幼元，号石湖居士，又号此山居士。平江府吴县（今江苏苏州市）人。是南宋著名地理学家和诗人。他的宦游生活，为他提供了广阔的考察地理的场所。他虽然一生体质孱弱，但仍然酷爱旅游，善于作地理考察，并把考察成果写成地理游记和专著，甚至写入诗歌中。由于这个原因，他有相当数量的诗歌富含地理内容。在文学史上，人们把杜甫的诗称作"史诗"。同理，也可以把范成大的诗称作"地理诗"。像范成大这样既写了相当数量的地理著作，又写了数量可观的地理诗的地理学家，在中国地理学史上很少见。他有3　部著名的有丰富地理内容的游记--《揽辔录》、《骖鸾录》和《吴船录》，都具有很高的地理学价值。　　宋敏求（1018-1079　年），字次道，赵州平棘县（今河北赵县）人，是我国历史上著名的历史、地理学家，著作宏富，影响极其深远。他的一生是编修历史和地理文化典籍的一生，对保存文化典籍和发扬祖国的优秀文化作出了巨大的贡献，在中国文化史上占有重要的地位。尤其是对中国沿革地理学和城市地理学的研究造诣更深，著作特别宏富。宋敏求把握住了中国都城兴起、发展的地理特点，充分表现了他以征实为目的，以自然环境为基础来研究城市历史地理的指导思想。他所研究的每一座城市，都有它特定的地理环境，使每个城市的兴起和发展都具有坚实的地理基础。他在城市历史地理方面的代表作有《长安志》、《河南志》和《东京记》，记载了长安和洛阳两个城市兴起、发展的地理特点、山川胜迹、城池宫观，具有很高的地理学价值。　　赵汝适，生卒年代、事迹不详，宋太宗（赵灵）八世孙。寓居四明（今浙江宁波市）。第进士，历任卿、监、郎官等。理宗（赵昫）朝，官至朝散大夫，提举福建路市舶司。宝庆元年（1225　年），以提举市舶司时之闻见并亲访的有关海外诸国事迹，著成《诸蕃志》二卷。宋朝时南洋及印度洋以西的远洋航行极为发达，对海外各国地理有进一步的认识，《诸蕃志》的记载正反映了这种情况。上志记载58　个国家和地区，记述了各国和地区的珍稀动植物特产。下志记载了47　种动植矿物，以香料为大宗。植物中对吉贝（海岛棉）记载最详细，对区别棉花（草棉）、树棉（海马棉）、木棉（攀枝花）很明晰。对海生动物的形态、生态描述也很详细。《诸蕃志》对于海外地理的研究独具特色。　　八、航海及海洋学（一）两宋航海业的盛况宋代沈括发明了悬式指南针。将指南针用于航海，标志着人类获得了远距离航海的能力，是定量航海史的开始。　　宋代西北方面的陆上边境较唐代大为紧缩。北宋时华北大部分土地被辽侵占，而西北甘肃、宁夏等一大片土地又为西夏所占据，基本上隔绝了通往西域的陆路交通；南宋时国界更向南移，连黄河流域都不能保全了。两宋时的对外交通，不得不更多地取道海上，更促进了海上交通的发展。这也是两宋政府极为重视海外贸易的主要原因。外患严重，边防不安，需重兵设防，因而军费开支浩大。土地缩小，税收锐减，需另找财政收入，而海舶税收正是解决财政困境的好办法。南宋的偏安局面，版图不及北宋的2／3，税收更少，而开支更庞大了，不仅要维持军队，还要向金国贡纳金银、绢帛、茶叶等物。只有进一步扩大海外贸易来增加收入。宋政府采取一系列奖励措施，健全了市舶司机构。突出的是明州港（今宁波）以其优异的海上、内地交通条件，其海外贸易在宋时得到长足的发展。宋太宗淳化二年（991　年），两浙市舶司在明州建立，它与广州、泉州并驾齐驱成为中国古代三大贸易港之一。南宋政府还采取了一些有利于海外贸易的措施，保障外商的正当权益，如市舶官员强行征收不合理商税或收购货物，允许外商向政府提出控告；设法解决外商困难；为外商贸易准备必要的条件，如建立仓库，准备宾馆，并实行迎送礼节。市舶官员亲自到码头迎接或送别外商。南宋时市舶收入超过北宋最高时2　倍多，占总财政月收入的20％。　　海外贸易促进造船业的发展。宋及后来的元朝，中国海船水平远远超过了外国船。来华外商鉴于中国海船载重量大、稳定性好、安全系数高、航速快、生活舒适而宁愿搭乘中国大船。当时中国海船垄断了中国到印度的航线。在西太平洋的航道上，通过中国海船的往返航行，中国跟朝鲜、日本以及东南亚、南亚、西南亚、东北非各国进行大规模的经济贸易。据《岭外代答》、《诸蕃志》等书记载，当时与南宋通商的有50　多个国家。南宋商人泛海去贸易的有20　多个国家。在进行贸易的同时，中国海船还起了沟通、传播和融合中国、印度、阿拉伯古代文明的作用。　　（二）指南针与航海技术1。指南针与海图指南针最早起源于汉代，称为司南。北宋初年，司南发展成指南鱼、指南针。沈括在《梦溪笔谈》中补充并发展了关于磁针的制法和用法。他说："方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。"这就暗示了地磁偏角的存在。他亲自实验了磁针的4　种装置方法：把磁针横贯灯芯浮在水上，架在碗沿上或指甲上，还可以用缕丝悬挂起来，并进一步指出它们的优缺点。这几种方法中，以"缕悬为最善"。用蜡烛悬丝，特别强调用新纩（kuàang，音框，丝棉）蚕缕，这种纤维弹性和韧性强而均匀，用蜡烛粘而不会产生扭转，确保指向准确。南宋陈元靓在《事林广记》中，还介绍了当时民间流行的指南针的另一种形式，就是木刻指南鱼、木刻指南龟。前者是把一块天然磁石塞进木鱼腹里，让木鱼浮在水上而指南；后者与前者相似，磁石安置在木龟腹里，但它的装置方法独特：在木龟的腹部下方挖一小穴，然后把木龟安在竹针子上，让它自由转动。这样给它一个固定的支点，拨转木龟，待它静止之后，它就会南北指向。这种装置与近代指南针的支轴形式是基本一致的。现代的指南针是安装在一个支针的顶点，这种以支针顶点支撑指南针针腰的所谓"旱针"，在南宋就有了类似的装置。　　沈括所说"方家以磁石磨针锋，则能指南"，还揭示了古人制作人造磁体的一种方法--摩擦传磁法，这显然是利用磁石的磁场，使针内磁分子循一定规则排列，从而相互加强，显出极性来。这种方法简便易行，它的发现与推广，对指南针的生产和应用起了重大的作用。　　北宋初年曾公亮主编的《武经总要》（1044　年成书）还记载了一种造"指南鱼"的方法："以薄铁叶剪裁，长二寸阔五分，首尾锐如鱼形，置炭火中烧，候通赤，以铁钤（qiān，音前）钤鱼首出火，以尾正对子位，蘸水盆中，没尾数分则止，以密器收之。用时置水碗于无风处，平放鱼在水面令浮，其首常南向午也。"他叙述的这种制造人造磁体的方法十分具体，按现代的观点，将铁片加热至通红，温度高于居里点以上，铁的磁畴瓦解成顺磁体，铁片出炉后沿南北方向放置，即循着地球磁力线，突然入水冷却，磁畴便有规律地排列，显出极性来。这样形成的是矫顽力较高、永磁性能较好的马氏体，浮在水面上就能指向南北。有意思的是铁鱼入水冷却时必须取南北方向，又要"没尾数分则止"，显然是鱼形铁片取南北方向与水平面成一角度，这样可使鱼更加接近地磁场方向，这是人们已意识到有一倾角存在，最大限度地利用地磁感应。　　使用指南针，需要有方位盘配合。不久后指南针发展成磁针和方位盘联成一体的罗经盘，或称罗盘，由磁针在方位盘的位置定出方位来。南宋曾三异《因活录》写道："地螺或有子午正针，或用子午丙壬间缝针。"这里的"地螺"就是罗经盘。这是已把磁偏角应用到罗盘上，这种罗盘不但有用磁针确定地磁南北极方向的子午正针，还有用日影确定地理南北极方向的子午丙壬间缝针，两个方向的夹角就是磁偏角。　　我国北宋宣和年间（1119-1125　年）朱彧撰的《萍州可谈》，追记他在1094　年到1102　年间的海船上已经使用指南针："州师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦观指南针。"当时海上航行还只是在日月星辰见不到的日子才使用指南针。宣和五年（1123　年）徐競（1093-1155　年）出使高丽。他撰写的《宣和奉使高丽图经》详尽地论述了航行黄河、渤海的景况，并记叙了指南针导航："若晦冥，则用指南浮针，以揆南北。"说到晚上在海洋中不可停留，注意看星斗而前进，如果天阴可用指南浮针来确定南北方向。这是目前世界上用指南针航海的两条最早记录，比1180　年英国奈开姆的记载要早七、八十年。南宋吴自牧在《梦粱录》中写道："风雨冥晦时，惟凭针盘而行，乃火长掌之，毫厘不敢差误，盖一舟人命所系也。"由此可见指南针在航海中的地位和作用。　　航海罗盘上定二十四向。二十四向我国汉代早有记载，北宋沈括地理图上也用到二十四向。把罗盘360°分为24　等分，相隔15°度为一向，也叫正针。但在使用时还有缝针。缝针是两正针夹缝间的一向，因此航海罗盘有四十八向。大约南宋时已发明了四十八向。四十八向每向间间隔是7°30＇，这要比西方的三十二向罗盘定向精确得多。南宋以后使用有罗经的指南针导航，一条航线由许多针位点连结起来，这就是"针路"。把针路方向记录于纸，作为航行的依据，这就是"罗经针薄"。针经的记载进一步导致航海图的出现。　　宋代由于航海事业发达，海图也为政府重视。现在能找到明确的有关海图的文字记载是徐競的《宣和奉使高丽图经》。这部书是徐競于宣和六年（1124年）撰进朝廷的。他于宣和五年作出使高丽的随从，精于绘事，沿途所经岛屿、高丽风俗事物、城郭、馆宇，都用绘图和文字记述，共29　篇，201　条，附图40　卷。它不纯属海图，可惜的是现在只存文字部分，图与画都遗失了。2。海底测量我国古代用重锤测深法来测量海下地貌。宋徐競载说"舟人每过沙尾为难，当数用铅锤，测其深浅，不可不谨也"。　　重锤测深法为我国及世界其他国家人民所用，直到本世纪声纳的发明和推广使用，才结束了它的历史。　　中国古代的重锤测深法还有另外的重要用途。铅锤底涂以腊油或牛油，可以粘起沙泥，探知海底土色，可以根据海底土质的区别来确定船舶所在海区，从而指导航线和航向。正如上文涉及指南针时朱彧所说的"或以十丈绳钩取海底泥嗅之，便知所至"。　　古人早已明确地认识到海水的颜色与深度有关。南宋吴自牧为此作了归纳："相水之清辉，便知山之远近。大洋之水，碧黑如淀，有山之水，碧而绿；傍山之水，浑而白矣。"在现在的黄海海域，古代就因水的颜色分为黄水洋、青水洋和黑水洋。因为黄海是长江、淮河及黄河的出口海，河水携带泥沙沉淀在海岸附近，沙多水浅，使水显黄色，故称黄水洋；青水洋离岸较远，海水较深，海底泥沙不易被波浪卷动泛起，水质清而被命名；黑水洋离岸更远，更深，因而水色深邃幽黯。原先黄海的航线，取黄水洋，靠近海岸，有较多的陆标，但暗沙多不利航行。徐競说："黄水洋，即沙尾也。黄水浑浊而浅，舟人云，其沙自西南来，横于洋中千余里，即黄河入海之处。"①。（三）宋代的造船技术1　。造船业的发展概况在航海技术进步和对外贸易兴盛的推动下，两宋时期的造船业得到长足的进步和发展。不少地方设有造船务、造船场和造船坊，特别是广州、泉州及杭州、明州等地，是建造海船的主要基地。宋代熙宁年间（1068-1077　年）就已有了干船坞的记载，这比1495　年英皇亨利七世在朴茨茅斯建立欧洲第一个干船坞早4　个世纪。《金史张中彦传》曾记载，张中彦奉命建造黄河上的浮桥，需要制造巨大的船舰，可是工匠不知怎么造法。于是张中彦造了几寸大小的木船模型，让工匠仿照，顺利完成浮桥工程。这种先做模型再造船的方法，是船舶设计的一大进步。宋朝以后，我国官方的造船厂出现并形成了一套先绘制"船样"然后造船的法则。所谓船样，就是比较详细的船舶设计图纸。《宋会要·食货》中曾记载，温州曾按照制置司发下来的两本《船样》各建造海船25　艘。前文提到的张中彦还设计了一种船舶下水的方法，只用几十个民工整理船所在的地段，使它倾斜入河中，在地面上铺满新割的秫秸，再用大木头把秫秸两侧固定起来，到凌晨秫秸上结霜起滑后，就在秫秸上拖船入水，巧妙运用地利天时，节省了大量劳力。在古代我国大都利用倾斜的地势使新船下水。古人还在底舱装上土石巨重之物，甚至铸铁块，尽量降低船体的重心，使之达到稳定状态。　　2。宋代造般技术的突出成就（1）　水密隔舱水密隔舱，就是用隔舱板把船舱分割成互不相通的一个个舱区。这是中国造船技术工艺上的一项重大的发明。它最迟在唐代的船舶上已设置了，宋代已十分成熟。　　1974　年在泉州湾后渚出土的南宋海船，共分13　个舱，舱与舱之间的隔板厚10-12　厘米，隔舱板与船壳板用扁铁和钩钉钉联，隙缝处用桐油灰泥密，具有严密的隔水性能。1982　年在泉州法石发现的另一艘南宋海船，也采用了水密舱结构，隔舱板厚9　厘米左右，隔舱板之间用铁方钉和木钩坚固地钉合在一起。　　水密隔舱实质上是预防海难的安全措施，具有很大的优越性。由于舱与舱之间严密分开，即使一、二个舱漏水，水也不会流进其他船舱，船不会沉没。如破损不大，进水不多，修复破损的地方不会影响继续航行。若进水严重，可以就近入港修补。显然，水密隔舱提高了船舶的抗沉性能，增强了人员和货物在远洋航行中的安全性。另外，船上分舱，有利于货物的装卸和管理。　　同时由于隔舱板与船壳板紧密钉合，增加了船舶整体的横向强度，取代了加设肋骨的工艺，起着加固船体的作用。在欧洲，直到18　世纪才出现这种先进的船舶结构。　　（2）船体结构西方帆船的船舶都有纵横梁。纵向与横向互联的理论在船舱设计中极为重要。但是，中国古代的船没有西方帆船中大量的纵横梁结构，而是具有独特的内部结构特点。　　中国古代的船舶，主要由船壳、龙骨、大。。、隔舱板等构件组成。龙骨，俗称龙筋是在船底中线位置贯穿船舱的主要纵向木材。龙骨的长度和起翘决定着船体外在的曲线形状。大。。，是位于左右两舷上部的一至几根与龙骨一样强硬的纵向大木。左右大。。与龙骨在尖底船中构成一个立体三角形骨架，在半底桥中组成一个似乎倒置的棱台骨架。在骨架上钉上船壳板，船体外壳就形成了。　　中国古代船舶最大的特点就是船体结构的横向强度是由隔舱板来维持的。　　船型也是结构中的重要因素。宋代徐競描绘的福建"客船"就是尖底船，船首尾两头翘，船体宽阔，其横截面为尖底三角形。尖底船适合于水深、湾狭、礁岛多的海域。平底船方头平底，有宽、大、扁、浅的特点，适于水浅、沙滩多的海域或水浅河宽的内河流域。　　中国式船型的特点是船体最宽处在纵向浮水线中心靠后的位置上，而西方船体的最宽处却在纵向浮水线的正中央。李约瑟经考察认为，欧洲人按照鱼的外形来造船，而中国人则按在水面上游泳的鸟的外形来造船。他认为实际上中国人是精明的，因为水鸟象船一样，是浮在空气与水二物介质之间，而鱼则只能在水里游泳。　　（3）战船宋时期的军用战船有不少创新和改进，并且在船上装置了火药武器。1169年，水军统制冯制建造了一种新式的多浆船。它采用"湖船底"、"战船盖"、"海船头尾"。湖船底可以过浅水，战船盖可以迎敌，海船头尾可以破浪航行。这种船长八丈三尺，宽二丈，用浆42　支，可以乘载士兵200　人，行动便捷，江河湖海都可航行。它将几种船型的长处综合在一起，从而构成新船型，这一方法是造船技术的一个创新。　　另外还有一种称作"海船"的战舰，分大、中、小三等。大的宽二丈四以上，面阔底尖，面阔和底阔的比约为10∶1，舰上设有"望斗、箭隔、铁撞、硬弹、石炮、火炮、火箭及兵器"，是一种适于海战的船舶。　　海鹘战船出现于唐朝。据宋曾公亮主编的《武经总要》记载，海鹘船的形状是头低尾高，前大后小，就像鹘一样。在船舷的两侧都置有浮板，像鹘的双翼，起着平衡的作用。宋代对之进行了重大改革，在船舷的两侧加装铁板，增加防护能力，在船首加装犀利的铁尖，用来冲击敌舰，这样便具有了更强的作战能力。这种战船长十丈，宽一丈八尺，深八尺五寸，底板阔四尺，分成11　个水密隔舱，两边各有橹五支，可以载士兵108　人，水手42　人，是一种结构特别坚实、战斗力强、能冲击敌舰的新型战舰。　　在中国古代，轮船又叫车船，据记载为唐朝李皋所制。车船获得实用和发展却是在南宋。历史上关于车船的故事，最著名的是杨么和岳飞的水战。《宋史·岳飞传》中曾记载杨么义军与南宋官军对抗时有一种"以轮激水"的船只，航行如飞，船旁设有撞竿，官军只要迎上去就被撞竿击碎。可见，车船在南宋获得了实际应用和发展。　　南宋水军木工高宣对车船进行了改进，建有8　个轮浆的"八车船"。后高宣与2　艘车船为杨么义军所俘。高宣在义军中又建造大小车船十多种。其中有一种24　轮车船，上层建筑分成三层，高达十丈以上，可载1000　名士兵。岳飞与杨么水战之后，宋军按俘获的车船式样又进行了扩建和改造，使车船战舰成为南宋水军的重要武器。1183　年，陈镗建造多达90　轮的车船，受到宋孝宗赵眘奖赏。有的车船还在船尾装一个大浆轮，以便增加航速。车船的浆轮都用木板盖住，外面看不见，踏轮的士兵在舱内操作，不易受敌人伤害。同时上层建筑物中设置有弓弩、抛石机、撞竿、灰弹、毒水等武器，具有强大的战斗力。　　在宋朝与金朝的战斗中，宋军的车船发挥了强大的威力。1161　年11　月，金国国主完颜亮率40　万金兵抵达采石，企图强渡长江，攻打南宋，于是发生了历史上有名的"采石之战"。战斗中，金兵战船被宋军车船撞沉达一半以上，金兵大败。主将虞允文后又率16000　人援助京口（今江苏镇江）。他命令士兵踏车船在大江中来回巡逻，船行回转如飞，金兵见了惊骇无比，始终无法渡过长江。宋代的车船虽然速度快，但是所用的动力只有人力，无法长途使用，只能在江湖和沿海地区使用。而且车船需要许多人不断踩踏，要花费很多人力，所以只能作为军用。直到蒸汽机出现，动力问题得以解决，轮船的制造应用才得以迅速发展。　　（4）北宋神舟和南宋海船在北宋宣和四年（1122　年），徐競奉宋徽宗赵佶命令出使高丽，特地建二艘大型客船，称作神舟，同时招募民间客船，称"客舟"。客船长10　多米，深三丈，阔二丈五尺，可载重2000　斛粟（约120　吨）。船用整根木头加工做成的巨枋，叠合而成，具有很大的抗沉性。船上部平如天平，下侧尖若刀刃，可以破浪而行，适航性能好。船首有正碇和副碇，都用绞车控制，是停泊设备。船首有正舵副舵，正舵又分成大小两种，根据水的深浅可以分别使用。船的腹部两旁设有用大竹子捆缚而成的橐（tuó，音驼，一种口袋），以抗拒风浪，增加船的稳定性，并用来测量船的吃水深浅，装载的时候吃水不能浸过橐。船上有10　支橹划行，另有桅杆利用风力。大樯高十丈，头樯高八丈，帆有灰帆和竹帆两种，除头风外，其他方向的风都可以调整帆的角度来利用。船的上层建筑分成三部分，有安置炉子、水柜的厨房，有警卫的宿栅。中间部分有四个房室，高一丈多，装饰华丽，是使者官属的居住区。这种"顾募"来的客舟装饰有点像神舟。而"神舟"的长阔、高大、设备、器具和人数，都三倍于客舟。由此可见，神舟是一种巨型的客舟。在12　世纪时像这样华丽的巨型客船极为罕见。　　1974　年泉州湾渚港出土的南宋海船，船体横剖面阔。中央由主龙骨、首龙骨、尾龙骨构成。船底呈V　形，同时整个船体头尖尾方，首尾上翘，具有优良的负载和破浪性能。整个底部分成13　个水密隔舱，船底板是两重木板，共厚12　厘米，船舷板是三重木板，共厚18　厘米，结构严实，强度比较高，抗沉性能良好。这种多重板结构，是具有一定科学道理和符合工艺要求的。大型海船要求比较高的强度，但尖头尖底船外壳弯曲变化的程度比较大，用厚木板加工相当困难，分成几层薄板加工比较容易，并且结合成一体后仍能满足强度的要求。船侧板是船上最容易和外物碰撞的部分，所以造得最厚。板缝之间用麻丝和桐油灰泥密，水密性能良好。尽管单层厚板结构的海船加工起来比较困难，但最迟在南宋我国已掌握了单层厚板加工技术。1982　年在泉州法石出土的南宋海船，就是用单层厚木板加工而成，而在明、清以后的船舶上都采用这种结构。　　（四）对海洋学的认识1。沧海桑田沧海桑田实质上表现了人们对海陆变迁的认识。唐代的颜真卿就已有了充分的认识，并通过高山螺蚌壳化石的存在予以证认。沈括把海陆变迁的认识又推向了一个新的阶段。他在《梦溪笔谈》卷二十四"杂志一"中写道，他奉命到河北去，沿着太行山向北行，看到山崖之间常常含有螺蚌壳和鸟卵形的砾石，像带子一样横贯在石壁上，可见这里过去曾经是海滨；不过，现在东到大海已近千里远了。今天所称的大陆，都是淤泥沉积而成的。古时候尧杀鲧的地方在羽山，过去传说是在东海里，可是今天已经在陆地上了。大河、漳水、滹沱河、涿水、桑干等河流都是含有大量泥沙的浑水。今天，关、陕以西一带，河水都在地面以下流动，河道低于地面不少于100　多尺。河流所携带的泥沙年年向东流去，都成为大陆的土，这是理所当然的。从这段话可以看出，沈括已经采用综合分析的方法，首先根据太行山麓岩石中含海相化石螺蚌壳和海滨往往具有磨圆度比较好的卵石分布的特点，论证这山麓一带是过去的海滨；又利用社会历史遗址和自然环境变化的历史比较方法，进一步说明现在是千里平原的地方过去是海洋；再从大海变成陆地的物质来源和它的输送途径，从陆地的形成是以漫长岁月的沉积方式进行的等论据，论证了海洋变成陆地的问题。他认为黄河、漳水等含泥沙量很大，现在西北黄土高原地区由于河流不断下切，使河床加深，河水已经在不少于100　多尺的深沟峡谷中流动了。这些被侵蚀的泥沙都被河水带向东流，淤填海洋。他进一步论证华北平原是淤积平原。沈括比较全面地阐明了华北平原的形成，又有力地论证了海陆变迁现象，把起源很早的沧海桑田说建立在更加科学的基础上。　　2。海洋占候宋代的占候较唐代有较大的进步，北宋官员占候的书极多。同时还受到官方的重视，在宫中专设漏刻、观天台铜浑仪等仪器，在宋代达到很高的水平。这时宋代的海洋占候开始从占候中独立出来，这与宋代以后我国航海事业巨大发展，对海洋天气预报提出越来越高的要求是有很大关系的。　　北宋海洋占候的主要成就是对舶趠风及台风的预报。梅雨之后出现的东南季风，有利于远洋航行，所以称为"舶趠风"。此词源出于东汉，到北宋才大量使用。这时"舶趠风"的航海价值广为人们所熟知，推动了季风航海。宋元在泉州出现的九日山祈风石刻就是个证明。　　为了安全航海，有必要对一年中的风暴进行具体的研究，了解不同季节风暴的特点的关系。沈括在《梦溪笔谈》中曾提到航海"唯畏大风，冬月风作有渐，船行可以为备"。而盛夏时风"起顾盼间"，往往造成人船伤亡事故。宋人还根据海中涌浪来预报暴风。南宋吴自牧《梦粱录》曾有"见巨涛拍岸，则知此日当成南风"之说。　　3。潮汐与潮论海岸地带海水周期性涨落现象称为潮汐。古人对潮汐、潮流时刻及其变化规律有深入的研究，有大量关于潮候的潮汐论著。宋代对潮时推算有较大贡献的先后有张君房和燕肃。北宋时期出现了一些正规的潮汐表。较早的有10　世纪的宋初名僧赞宁的潮候口诀。他对钱塘江杭州段潮候有研究，制订的潮候口诀为"午未未未申，申卯卯辰辰，巳巳巳午午，朔望一般轮。"这十五个时辰依次代表一朔望中初一至十五每天的日潮高潮时辰，并重复轮回，依次代表十六日到三十日的日潮高潮时辰。赞宁潮候口诀之后，有关钱塘江的实测潮汐表是北宋至和三年（1056　年）吕昌明编的"浙江四时潮汐图"。此潮汐表由春秋、夏、冬三个分表组成，后人认为它是赞宁潮汐口诀的直接发展。"浙江四时潮汐图"由于时间划分较小，精度增加。此外，还有北宋的余靖，他在《海潮图序》谈了东海海门（今江苏启乐县）潮候后，指出潮候与地理远近有关系。而沈括注意潮候观察，对比各地潮汐迟到现象，发现各地的情况又有不同。沈括还给现在所说的"港口平均高潮间隙"明确地下了定义，并且强调了在理论潮汐表的使用中必须进行一定的地理修正。这就使实用潮汐表的制订走上自觉发展的道路，促进了后来明清实测潮汐表的大发展。　　宋代实测潮汐表的崛起，是与航海的发展分不开的。宋代的潮汐学家赞宁、燕肃、余靖、吕昌明等人，大都在现在的浙江、福建、广东等地验潮，这是因为东南沿海是当时中西交通和国内沿海航海最繁忙的地区。另外，实用潮汐表也是海塘建筑中必需的。沿海频繁而严重的海啸以及壮观的钱塘江怒潮，促进了宏伟的江浙海塘的形成。江浙海塘在宋代有较大的发展。海塘工程的关键是塘基。而塘基建筑必须抢在每天的低潮时期。海塘的险情又多出现在高潮时期。同时沿海的渔业、盐业等其他海洋事业的发展也迫切需要可靠方便的潮汐表。正是在这种种的社会要求下，宋代的实测潮汐表得到重视。宋代的潮汐学研究都是由关心地方经济的人兼任的，他们不再满足天文潮时，着重验潮，注意社会效果和实用途径，制定了一个又一个更实用的潮汐表。　　宋代也是古代潮汐理论发展的鼎盛时期，在当时世界上也是领先的。燕肃曾强调指出潮汐变化和月亮在时间上的对应关系，并且提出潮汐"盈于朔望"的观点。余靖提出潮汐与月亮运动的关系，沈括应用潮汐与月亮在时刻上对应"候之万万无差"的道理来强调月亮是潮汐形成的主要原因。　　4。海洋生物宋朝航海业较为发达，人们对于海洋鱼类的认识记载也增多了。　　北宋元祐年间（1086-1094　年），有人成功地驯养了海豹供观赏，"。。呼鱼，应声而出"，能将它驯养如此，说明对它的习性有较深的认识。　　宋代有关于鲸类生长发育和习性的记载。南宋赵汝适记载了"大食国"　　出产，即为印度洋西北部和地中海。《宋史·五行志》记载了我国沿岸海域福建漳浦县海域产鲸。南宋《诸蕃志》也曾记载"中理国"之人取鲸脑髓及眼睛为油等事，中理国约是今印度洋西北部的非洲索马里地区。　　宋代还有对海鱼生长发育及习性的记载。宋代有著作记载鲻鱼的食性，指出它"生浅海，着底，专食泥"。"食泥"是指食泥中微生物。关于石首鱼（黄鱼），宋也有较为详细的记载①，"石首常以三月八月出，故曰顺时。。。三、四月，业海人每以潮汛竟往采之，曰洋山鱼"。这正确地记述了农历三四月黄花鱼在近浅海形成鱼汛。"八月出"可能是关于石首鱼回游至深海的认识。可见当时已认识到石首鱼的渔汛规律。宋代所记载的石首鱼渔汛，在我国经久不衰，为最重要的鱼汛。　　北宋梅尧巨曾写诗道出春季是河鲀渔汛和它有易发急作怒的习性。②张咏的《鯸鮧鱼赋》曾记载河鲀碰物而鼓腹，浮于水而长久不动，结果被鸱鸟吃掉。宋朝不仅认识这种习性，而且根据这种习性，采取了"截流为栅"的"捕河豚法"。南宋还曾记它因有眼帘而"目得合"的习性。③宋代时有了对鳗鲡较为正确的记载。北宋《日华本草》较早记载它"生东海中"。南宋方志曾记载它可生活在咸淡水中，而且指出鳗鲡有雄雌，属有性繁殖的鱼类。　　北宋的《嘉祐本草》较早地记载了引淡菜（贻贝）。沈括也曾明确记载了花蛤和砗磲。《四明志》对海螺类作了较详的区分，分别以形态、颜色、肉味及它们的组合为依据。"螺，多种：掩白而香者曰香螺，有刺曰刺螺，口表辛曰辛螺，有曰拳螺。。"等等。　　我国北宋时就有人工养殖海洋生物的想法。北宋的梅尧巨（1002-1060年）的《食蚝》诗就曾有插竹养牡蛎的描述。　　九、医药学（一）医药学发展概况宋辽金夏时期，手工业和商品经济的发展，特别是活字印刷术的发明，为我国医学的发展创造了有利条件。宋代"程朱理学"盛行，周敦颐的《太极图说》成为后来中医理论著述中阴阳五行说的基本点，对后世医学发展有消极影响，使医学理论渗入了唯心主义的色彩，同时引起了唯物主义的反击。如张载关于"气"的学说，奠定了元气本体论的朴素唯物主义哲学体系，对病因学、诊断学、病机理论的分析探讨，起了积极的推动作用。王安石主张新学，南宋陈亮反对空谈义理，主张务实，强调"用"是衡量一切的标准。这些观点都给医学界以积极影响。　　两晋南北朝至隋唐五代，医学是在《内经》的理论基础上，进一步积累实践经验，而宋金时代的医学，则是在前一阶段实践的基础上进一步进行理论上的探讨与提高。这一时期医药学发展的突出特点是官府设立比较完善的医药卫生行政机构、管理机构、医学教育设施，并多次颁发药典，方书和本草医书大量涌现。还产生了一些杰出的医家和学派，金代有刘完素的河间派和张元素的补气派及张从政的攻下派，这些学派的理论主张和临床经验，对我国的医学有重要影响。在临床医学方面如针灸科、儿科、妇科及法医学等方面取得了较为突出的成就。　　1。医政、药政及医学教育宋代官府对医学事业和医疗设施及医学教育特别重视，对医学的发展起到了积极的促进作用。宋代医政机构较健全，不仅设立翰林医官局专职医药行政，还在宫廷、京都和地方设有御药院、尚药局等。　　宋代医疗设施，最重要的是"官药局"，不但宋以前没有，在世界上也是史无前例。"太医局熟药所"于熙宁九年（1076　年）在开封设立，其职能主要是按方制配及出售成药，"以利民疾"，南宋时改名为"太平惠民局"。由于熟药所的设立和《局方》书的颁布，一般方剂多制成丸、散、膏、丹等成药出售，一般百姓也往往能不请医生，按病求药，便于医药知识在民间广泛普及。官药局的设立，是成药在宋代得以发展和盛行的重要保证。此外，宋还设有"保寿粹和馆"，以养有病的宫人；设"养济院"，供给患病的人以食宿和医疗；"安济坊，福田陀"以养贫苦病人；"慈幼局"则养弃儿并给贫苦幼儿治病。　　2。重视医药人才的培养选拔王安石变法（1069　年）以后，设立了专门的医学教育机构--"太医局"，著名的"三舍法"推广到教学中。到了崇宁年间（1102-1106　年），医学教育在我国教育史上首次被纳入国家官学系统。宋代医学校分科较细，分为大方脉（内科）、风科（中风）、小方脉（儿科）、眼科、疡肿兼折伤、产科、口齿兼咽喉科、针灸科、金镞兼书禁科；课程有《素问》、《难经》、《伤寒论》、《脉经》、《诸病源候论》、《干金方》、《太平圣惠方》等。学校以择优为原则，建立"升舍"制度，对成绩优秀者给予一定的奖励，这在很大程度上促进了学校教育的发展。除中央太医局外，地方医学也渐渐兴起，到了政和五年（1115　年），由于创立了医学贡额，导致儒医的出现，使地方医学有了更大的发展。后来的金、元等朝的医学教育均仿宋制。　　嘉祐二年（1057　年），北宋政府专门设立"校正医书局"，集中大批科学家和医家对从《内经》以下直到唐代的许多医学著作进行考证和校正，并加以出版。校书局陆续刊行了《素问》、《伤寒论》、《金匮要略》、《脉经》、《难经》、《千金要方》等古典医籍，对宋以前中医文献的整理、保存、传播作出了重大贡献。此外，北宋政府几次编撰刊行了规模巨大的医方总集：如公元981-986　年，令贾黄中等编成一千卷的《神医普校方》；公元982-992　年令王怀隐等编成一百卷的《太平圣惠方》；1118　年召海内名医编成二百卷的《圣济总录》，于公元973-1116　年150　年内多次修订了《开宝本草》、《嘉祐本草》、《本草图经》等本草著作。　　（二）方书、本草的大量涌现1　。官修医著官书《太平圣惠方》、《太平惠民和剂局方》及《政和圣济总录》，这三本书都是当时的官府命医官们编纂的，故称之为"官书"。　　《太平圣惠方》共一百卷，录方16934　首，是一部以收录方剂为主的综合性医学著作。第一～二卷为总论，包括诊法及处方用药等一般的论述；第三～七卷论五脏六腑之病及治方；第八～十八卷论伤寒、时气、热病及其治方；第十九～三十一卷论风病和痨病；第三十二～三十七卷论各种杂病；第六十～六十八卷论痔病、损伤等外科病；第六十九～八十一卷为妇人病；第八十二～九十三卷为小儿病；第九十四～九十八卷为神仙、丹药、食治、补益等；第九十九～一百卷为明堂针灸。本书内容大多是编集前人的著作，虽然新的发挥较少，但对反映当时的医学情况和保存医学文献都有不可忽视的作用。　　《太平惠民和剂局方》是宋代官药所卖药处方的依据，共14　门，788　方。此书在宋元间流传甚广，影响颇大。其中许多成方，都是实践经验的结晶，只要对症施药，药效笃定。直到现在，中医常用的许多方剂，特别是一些成药的方剂，如牛黄清心丸等，都来源于此书。　　《政和圣济总录》也是一部综合性医学著作，其规模较《太平圣惠方》更宏大，共分二百卷，录方近20000　首。卷一～二列60　年运气图，加以说明，卷三～四为总论，以下为各论，共分66　门，每门各有统论及分论，均简明扼要。虽然在中医学理论方面无新的突破，但论述比较系统简洁，重点突出，许多疾病的归类也较合理，其中所录方剂，则大多是丸、散、膏、丹、酒等，汤剂很少，体现了宋代医学的特点。　　纵观医药史，两晋南北朝医学，以"方书"的大量出现为特点，至唐代，《千金方》和《外台私要》，可谓已集方书之大成。至北宋，方书盛行的趋势仍继续发展，《太平圣惠方》、《圣济总录》等就是集中表现。这样，一病之下，引方众多，一方之中药味愈来愈杂，而且同一方名，内容相差很大，不但病家无法选择，就是医家也无所适从。更大的弊病在于使疾病与治疗之间失掉了理论的联系。宋代许多医生想从实际上纠正这种趋势，如陈言的《三因方》，企图把各种疾病归入三因，后按因施治；再如寇宗奭（shì，音是）的《本草衍义》、严明和的《济生方》，都试图使理论系统化，从而使治疗纳入有理可循的轨道。　　多方、多药，成方滥用，同时也有一种由博返约的趋势，这是宋金医学发展的一个特点。　　2。民间医著除官方主持编撰修定的方书、本草外，医家学者个人也编著有许多本草、方书。1082　年，唐慎微综合《嘉祐补注本草》、《本草图经》加以整理，著成《经史证类备急本草》，这是宋代最著名的药物学著作。全书共三十二卷，载药1558　种，新增药物476　种，如采砂、桑牛等都是首次载入。每药均有药图，并在药物的性味、主治、鉴别以及归经理论等方面评价阐述和考证。每药还附有制法，为后世提供了宝贵的药物炮制资料。此书刊行后受到各方重视，数次被政府修定并颁行全国，大观二年（1108　年），两次为《大观经史证类备急本草》，政和六年（1116　年），重新刊定为《政和（新修经史证类备用）本草》，此书是本草学中一部重要文献，在李时珍《本草纲目》之前，500　年间一直被作为研究本草学的范本。连英国著名的学者李约瑟都认为，《政类本草》"要比15　和16　世纪早期欧洲的植物学术著作高超得多"。《本草衍义》是宋代又一部突出的关于药理、药性的本草专著，由寇宗奭经十多年调查实践，在众多方献书的基础之上编撰而成。全书共二十卷，分为序例和药材物二大部分。序例中论述了摄养、医药、治病的道理，药物部分载药470　种，对药材物的性味、效验、真伪、鉴别作了论述和说明。他主张用药考虑患者的年龄、体质，并强调用药必须择水土所宜，药宜对症，用量相当。《本草衍义》一书中常用实验和调查的方法证实前人的讹传，使它具备一种以实验为计的独特的风格。　　民间修撰的本草书还有陈衍所著《宝庆本草折衷》、郑樵的《本草成书》、刘完素的《珍珠囊》等，不一一列述。这一时期民间较为有名的方书有《博济方》、《苏沈良方》、《普济本事方》等书。王充所著《博济方》原书已失，特点是以丸、散、膏、丹为主要剂型。《苏沈良方》成书于1075　年，是后人将苏轼所著《苏学士方》与沈括的《良方》合著编成，书中载有如健脾散、葫芦巴散、枳壳汤等奇秘效验药方。书中的"丹秋石"首次使用了性激素。此书在医学史上有一定的地位。此外，许叔微的《普济本事方》、旅锐的《鸡峰普济方》均有一定的实用价值。　　（三）临床医学的成就这一时期的实践医学，在诊断、对疾病的认识以及治疗方面均有不同程度的成就。