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建章宫建在未央宫西侧。当时建造的诱因是武帝太初元年（公元前104）柏梁台遭受火灾，粤巫说按照粤俗，遭火灾后应该立即修造大屋来镇压邪气，于是决定动工兴建建章宫。但东方朔在当时就已经指出其真实原因是武帝嫌城中地方狭小，后世更有人明确指出，汉武帝是为了满足他夸耀于天下的虚荣心。建章宫周回30里，整个规模比长乐、未央两宫都大。建在龙首原上的未央宫本来就已经十分宏伟了，新建的建章宫前殿却可以隔城俯视未央宫，可见其何等巍乎高哉！建章宫的其他建筑也都极尽其宏伟华丽。譬如宫城的南北两门均高达25丈，正面的南门建有三层门楼，楼顶装饰有镀金铜凤，所有台阶都用玉石砌成，门楼的椽首还贴有玉璧，所以又称玉璧门或璧门。建章宫虽然建在城外，但凌空架设阁道，跨越城池，直接通到未央宫。汉武帝可以乘坐车辇来往于两宮之间，实际上和在城里也没有什么两样。
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汉武帝在长安城外兴建的另一项著名工程，是南郊安门外的礼制建筑明堂和辟雍。关于明堂和辟雍的形制以及二者之间的关系，目前还无法确定，但可以肯定的是辟雍平面结构形如圆璧，四面环之以水，与此相关的遗址已在今西安玉祥门外的大土门附近发现。明堂是用来“顺四时，行月令，祀先王，祭五帝”的，所以它是一座“天道之堂”，而不是供人们居止生活的建筑。
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昆明池是汉武帝元狩三年（公元前120）在长安城西南开凿的一个大型人工湖泊。开挖昆明池的起因，是汉武帝派遣使者，通过今云南境内的昆明国去往印度，中途被昆明国阻拦，因此，汉武帝准备征伐昆明国。由于昆明国有方三百里的滇池，想要对其用兵就必须熟悉水战，所以汉武帝就决定在长安城附近开挖一个大湖，并命名为昆明池，用来演练水军。昆明池是通过在洨水上修筑堤堰，引洨水为源，在周镐京遗址附近开凿的，修成后周回40里左右，占地300多顷。池中虽然有时也是楼船上百，但并未对练习水军起过多大作用。它的主要作用，倒是为长安城提供了一个大型水库。从昆明池流出有几支水道，它不仅很好地解决了长安城的市内供水问题，还为向长安运送关东粮食的漕渠提供了主要水源。对于长安城的发展，具有重要作用。同时，昆明池广阔的水域，还是长安城的一个养鱼基地，当时宫室食用和已故皇帝诸陵祭祀用的鱼，都是在昆明池中饲养的。
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除了供水等作用之外，昆明池还有一项重要作用，这就是在长安城郊开辟了一块优美的风景区。昆明池边建有豫章观等宫观。汉朝的帝王们经常携带宫女出来泛舟游玩。其实昆明池一带本来就是在秦朝皇室弋猎游赏的上林苑范围之内，昆明池的开凿是为这一风景胜地又增添了新的景致。秦上林苑设在渭河南岸，当时的范围就已经较西周的灵囿扩大了许多。汉武帝建元三年（公元前138）进一步拓展后，汉代上林苑的范围已达周袤三百馀里。南面傍终南山东西延伸，东南起今蓝田县焦岱镇的鼎湖宫（地临浐河上游岱峪河），西南至今周至县东南的长杨、五柞两宫止。在渭水沿岸地带，南岸大致东起灞河、浐河一线，西止沣水一线。上林苑在渭河北岸只有沿岸东西延伸的一段长条地域，西起今兴平县西的黄山宫，东界起码也要到茂陵附近。这个地域广阔的皇家苑囿，其核心部分又可分为城西和城南两大景区。城西部分以昆明池、建章宫为主体。这里林麓泽薮连亘，有昆明池、太液池、滈池、唐中池、孤树池、牛首池和滮池等湖沼星罗棋布。其大者如昆明池，广达数百顷，小者如滮池，周不过15步。汉人所谓“西郊苑”，指的就是上林苑的这一部分。城南部分的主体构成是出杜门向南依次相连属的四部分苑囿。昆明渠以北为博望苑，是汉武帝为其太子结交宾客所设。昆明渠以南为乐游苑，这里玫瑰映日，菅蓿怀风，景色怡人。曲江池旁为宜春苑，清波涟涟，地如其名。御宿川上是御宿苑，为往来游观止宿之处，苑内产有硕梨巨栗。整个上林苑内不仅亭台楼阁，瞩目相望，而且还布满奇兽珍禽，名树异草。仅专门圈养的动物就有兽圈九所、彘圈一所。兽圈中包括有虎圈、狮子圈等。汉朝皇帝秋冬都要在上林苑中射猎，所以散养的野兽当为数更多。
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汉长安城的位置是受函谷、武关两道的交结点和函谷、渭北两道间的渭河渡口控制而确定的。但城址一经确定，就又反过来制约着其他一些随机性道路的布局。长安城东出函谷道，一般是出宣平门向东，通过灞河上的灞桥。灞桥的东端，就是函谷、武关两道的交点，去往河东的蒲关道也是从这里分出，然后趋向东北，由汉景帝五年（公元前152）修建的东渭桥跨过渭河。由于这三条大道都要通过灞桥。所以汉朝人送往迎来，经常到桥上，因而也就有了灞桥折柳的故事广为流传。长安城向北去的道路，是出横门过中渭桥。中渭桥又称横桥，为秦人始建。长安西北去往渭北道．要通过西渭桥跨过渭河。西渭桥东与长安城西面章门相对，章门别名便门，所以西渭桥又称便桥或便门桥。灞桥、西渭桥和中渭桥，是通过屏护长安城的灞河和渭河的三个孔道，所以具有重要的军事地理地位。特别是灞桥绾毂东方三条要道，灞桥东端三路相交的一块区域，就是历史上兵家必争的霸上（或书作“灞上”）。
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汉武帝以后，长安城再没有大规模的兴建，一直维持着原来的规模。但是一代繁华随着西汉王朝的倾覆也迅速衰落下去。经过西汉末年、东汉末年和魏晋南北朝期间的无数次战争动乱，长安城总的趋势是日益凋敝残破。虽然这期间有许多政权在这里建都，但他们的恢复和建设也都有限，根本无法再现当年的繁华。在这一时期，长安城里最荒凉的时候甚至“户不盈百”，只相当于西汉时期正常情况下一个里的人口数目。长安城这时也就同一个普通的小村庄差不了多少了。
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旧史舆地文录 五、隋大兴城与唐长安城
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隋文帝统一全国，结束长期分裂动乱之后，仍把都城设在长安。但居住在已经破败不堪的长安城中，使他感到狭促窘迫．因此很想修建一座新的都城，来展示他的帝王气象。同时，长安城历时既久，城中宫宇朽蠹，供水、排水严重不畅，污水往往聚而不泄，以至生活用水多遭受污染，成为咸卤。这样一座残破的城市，修复起来并不比另建新都容易，况且龙首山北的汉长安城址附近又不够开阔，也难以进一步扩大城市规模，所以在客观上也很有必要另择新址重建皇都。
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这次重建新都只是由汉长安城本身的不足引起的，与它所处的整体环境没有任何关系，灞西、渭南这一区域在交通、军事、经济等方面，仍然是关中建都的最佳位置。汉长安城建在龙首原的北侧，而龙首原的南侧地形开阔高爽，从南山引水方便，足以兴建一座大的都邑，所以隋的新都就选在了这里。
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隋新都是文帝开皇二年（582）六月下诏动工修建的，工程的具体设计和督造人是太子左庶子宇文恺。整个工程的进展速度很快，至当年年底，已大多基本完工。由于隋文帝在北周时曾受封为大兴郡公。所以这时他就命名新都为大兴城。同时也把宫城命名为大兴宫，宫城正殿命名为大兴殿，大兴殿外正门命名为大兴门，新都所在的万年县改名为大兴县，新设禁苑命名为大兴苑，城中又有寺院命名为大兴善寺。这样到处都用“大兴”来命名，除了其纪念意义之外，大概隋文帝还希望藉此表征隋运永兴不衰。第二年三月，正式迁入新都大兴城。
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大兴城的建设是宇文恺完全按照预先的总体规划设计施工的。宇文恺是一位十分杰出的建筑设计家，他把都城平面布局规划得十分规整。整个城市由外郭城、宫城和皇城三部分构成。
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外郭城形状近方形，东西宽度略大于南北长度，东西宽9000多米，南北长8000多米。城周长35.5公里。由于城墙过长，整个新都的修建时间又比较仓促，所以完工初期的大兴城城墙还不是很高，以后又陆续增筑过多次，见于记载的就有隋大业九年（613）一次、大业末一次、唐高宗永徽五年（654）两次和唐玄宗开元十八年（730）一次，前后共五次。大兴外郭城，南、东、西各开三门，至唐相承未改。北面两门，都在宫城西侧，西为光化门，东为华林门，唐避武后祖讳改为芳林门。城内靠北墙中央为宫城，其南为皇城，其馀部分共有14条东西向街道，11条南北向街道，把外郭城分成了排列规整的坊市。以全城南北中轴线朱雀大街（正对皇城正门朱雀门）为界，两侧相互对称。全城共有109坊．朱雀街西为55坊，朱雀街东因为在城东南角被曲江池占去了一坊地，所以比街西少了一坊，只有54坊。此外，在朱雀街东西两侧，还各用两坊地面积修筑了东市和西市。坊四面有围墙，通过固定的坊门出入。实际上是一个个被圈起来的官吏和一般市民的居住区，东西两市则是市肆集中的商业区。
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宫城也就是大兴宫，是皇帝寝居和处理朝政的场所，宫城内部分为三大部分。中间部分供皇帝寝居临朝，狭义的大兴宫或宫城指的就是这一部分。东面为东宫。是皇太子的寝居之地。西面为掖庭宫，是普通宫女的住所。宫城南面有门连通皇城。北面有门出城入大兴苑。
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皇城在宫城的南面．是朝廷各个部门的办公大院，除个别部门有特殊情况外，几乎全部政府机构都集中在这里。此外，祖庙和社稷坛也按照《考工记》“左祖右社”的说法，分别排列在皇城南垣内的东西两侧。
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为了解决宫廷和城内居民的生活用水以及园林绿化用水，宇文恺在大兴城中还设计了永安渠、清明渠、龙首渠和曲江池水几条水渠，流贯外郭城、皇城、宫城和大兴苑。曲江池本来是一处天然水泊，秦汉时即曾加以修凿，辟为游赏胜地。宇文恺进一步疏凿整治，使其占去整个城内地势最高的东南隅的一坊地，一方面作为水库，调剂城内供水，一方面也为城市开辟了一块风景区，并在这里修建了离宫别馆，以供帝王权幸们游赏。隋文帝忌讳曲江的“曲”字，便根据曲江池多芙蓉而改名芙蓉池，同时把曲江池边的园林馆舍也命名为芙蓉园。
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隋大兴城示意图
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大兴苑在城北，西起汉长安故城（包括汉长安城在内），东止灞、浐岸边，北至渭水，南抵大兴城下。大兴苑的设置，主要是供帝王游玩，但它对保障大兴城，特别是宫城的安全，也起到巨大作用。因为大兴城的宫城北墙，也就是外郭城的北垣，外面没有其他依托，北面的龙首原又是一个制高点，很容易对宫城构成威胁。把北面划为苑囿以后，就可以充分利用北面的渭水和东面的灞水以及四周的苑墙，来拱卫皇宫。
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大兴城所选的位址虽然地形开阔，但不像汉长安城那样平坦，整个城址起伏不平，有许多冈坡。后人附会《易经》乾卦之数，归纳云朱雀门中轴线上有六条高坡，说是宇文恺特意“于九二置宫殿以当帝王之居，九三立百司以应君子之数，九五贵位，不欲常人居之”，于是便置玄都观和大兴善寺以镇之。事实上宇文恺规划大兴城时，虽一定程度上对地形起伏有所考虑，但总的设计思想是完全把整个城市作为一个平面来考虑的，不然他就不会把大兴城建造成这样规整对称的几何形状了。而刻意追求平面布局形式之美，也就必然会妨害对于地形的合理利用。大兴城的情况也是如此。譬如所说为“帝王之居”的大兴宫，今海拔410米等高线从东北角向西南角呈对角线通过，也就是说，宫城一半高程在410至415米之间，一半在405至410米之间，可全城109个坊中，却有80个左右的坊，高程都在410米以上，高程415米以上的坊也有40多个。看起来这个“九二之位”也没有什么特殊的好处，如果和城东南角的一片430米以上的高地比较起来，就更为逊色了。高宗以后，唐代皇帝大多都不常住这里，本身就说明太极宫的位置不够理想。如果再看看百司所在的“九三之位”，情况就更为不妙了。这里正是大兴城中地势最低的区域，紧挨着皇城的兴道坊，在唐玄宗开元八年（720）时曾被一场大雨把全坊500馀家悉数漂没，可以想见其低洼的程度。虽然“九五贵位”上的玄都观和大兴善寺确是宇文恺着意安排，利用了这块高地，但从大兴城内寺观总的分布情况來看，却看不出高低地形区域之间有什么明显差别，宇文恺显然没有在这上面花费太多的心思。大兴城布局规划的最大特点，就是平面形式上的整齐对称。
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隋末李渊在太原起兵后，首先直取都城大兴，其后即因隋人之旧，定都于此，并把大兴城更名为长安城。李渊攻克大兴城时很顺利，对城市没有造成太大破坏，所以唐初长安城内的建置基本上一切承用前朝旧规，没有什么改作。只是把大兴宫和大兴殿、大兴门分别改成了太极宫、太极殿、太极门，大兴县又改回为万年县，大兴苑改称为禁苑。从唐太宗时开始，长安城陆续发生了一些较大的变化。
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唐大明宫麟德殿复原图