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选址与布局，是阿房宫研究中两个有着密切关联的关键性问题。
司马迁在《史记·秦始皇本纪》中记载：秦始皇选择将朝宫建设在“丰镐之间，帝王之都”的上林苑中。此处“丰镐之间”，并非说要将阿房宫建设在丰京、镐京间的沣河河谷，而是指将朝宫建设在咸阳宫与丰镐之间。所以，在秦始皇看来，位于渭河北侧的咸阳宫与位于渭河南侧的丰镐二京之间的上林苑内空间，是“帝王之都”。
但究竟为何把统一秦帝国的朝宫，建设在咸阳宫与丰镐之间的上林苑内的“阿房”一带，在文献中却没有任何记载。因为阿房宫没有建成，因此《史记》中记载的“先作前殿阿房，东西五百步，南北五十丈，上可以坐万人，下可以建五丈旗。周驰为阁道，自殿下直抵南山。表南山之巅以为阙。为复道，自阿房渡渭，属之咸阳，以象天极，阁道绝汉抵营室也”的内容，就普遍被判定为是秦始皇设计的阿房宫布局。
阿房宫深孔钻探探孔土样
通过现代绘制的等高线图观测，阿房宫是渭河向南望去视线中最高的建筑，北侧地势均低于阿房宫。从更大范围看，阿房宫南边存在一个东西宽约2500米、南北长约4000米宽阔平坦的“广场”。再向南到南山，有条宽约1000米、通畅的视觉廊道。也就是说，从阿房宫向南的视线非常开阔。这样的数据让人想到司马迁在《史记·秦始皇本纪》提到的“表南山之巅以为阙”。因此，考古人员推测阿房宫的布局有可能存在一条南向轴线。
为了进一步确定阿房宫营建之前的地貌，解决阿房宫选址及相关问题，2016年考古队在阿房宫台基上，以15—20米的间距进行了直接将阿房宫夯土台基打穿的穿透性的深孔勘探。正是这一措施，使得我们彻底改变了之前阿房宫建于高地上的认识。
“表南山之巅以为阙”——秦始皇咸阳轴线示意 壹原视觉改绘
从已完成的阿房宫深孔勘探看，现代地势走向为北高南低，但在阿房宫营建前，西南部分的原始地势较高，向东、向北逐渐倾斜，在其之下有着厚达1—3米的淤泥堆积。这表明该区域在建造阿房宫之前，为河流和河流边的水湿环境。这就带给了考古学家一个更值得思考的问题：如果阿房宫择水地而建，那么在修筑之前先需要将河流改道，再进行河道清淤、夯筑等基础处理，工程量远大于普通宫殿修建。因此阿房宫选址于此，是一个强烈的人为选择，为什么非此处不可呢？
我们重新审视阿房宫为何选在这里进行建造的问题，判断在这里建造可能是和阿房宫的轴线有关。其从轴线的南端南山—沣峪口向北经阿房宫北墙中心轴线向北延伸，发现轴线北端正对着关中平原北缘的最高峰嵯峨山主峰（海拔1422.7米）。据测量，以南北两座山峰为起点，穿过阿房宫北墙中心点的轴线长约79.3千米。
但是，仅仅如此吗？要解决阿房宫为什么在“水坑”修建，还需要更多的证据。《史记正义》引《三辅旧事》云：“始皇表河以为秦东门，表汧以为秦西门”有东西门，也就表明秦人可能有一条东西轴线。
秦代已经有了大地测量技术。虽然目前没有发现秦代大地测量的实物工具，但已经出土战国和汉代地图实物，如甘肃发现的秦木板地图、湖南马王堆汉墓出土的帛书地图。在这些幸运地被发现的古代地图中，城、河流、山川标记清晰准确，精确性甚至超过很多的明清地图。
自古以来，地图测绘技术都掌握在极少数人手中，相当长时间内地图绘制是绝密的技术，并不是人人都会。
那么，秦代放置地图的御府图书后来到了哪里呢？说起来这和萧何有直接关系。
章邯把修建阿房宫的人带走镇压东方的起义之后，被各地起义军推举为领袖的楚怀王曾经提出过“先入关中者为王”的约定。就是说，如果谁先打入关中，那他就是当之无愧的关中之王。我们都知道，后来是刘邦比项羽先进入关中，很快萧何就把保管在御府中的含地图在内的图书都带走，而把金玉珠宝等留给了项羽。项羽入关之后火烧咸阳宫，不久封刘邦为汉王。正因为秦的地图被萧何拿走，所以在后来刘邦和项羽的一系列斗争中，萧何等人就依靠这批地图资料，而牢牢占据了地理优势，成为最终获胜者。
从当时的制度看，秦汉时期到每年年底的时候，地方官员都要到中央汇报各地情况，这种行为称为“上计”。在上计的一系列内容中就包括对各地地图的校正工作。因此综合来看，秦代不仅有了先进的地图测绘技术，还有一系列的制度不断校正地图以确保其准确性。
因此，我们也就可以理解，秦始皇的阿房宫选址，一定是在经过全面的测量之后进行的慎重选择。然而通过地图找出来的“适合”修建朝宫的地点，其实并不合适——这里其实正好是一个“水坑”，但由于秦始皇给这个地点赋予了很高的“理想”，因此才“改天换地”，在耗费大量人力后，将水坑填满建设阿房宫。
经测量，南北向的“南山—阿房宫—嵯峨山”轴线，向西至“汧河入渭口—渭河入黄口”轴线的西端汧河入渭口约137千米，至东端渭河入黄口约135.6千米，两者几乎相等。也就是说，阿房宫处于关中平原最宽阔之处。同时，这条东西向轴线与阿房宫将南北向轴线几乎三分！而秦人恰好以六为纪，从这些近乎巧合的数字中，我们似乎看到了秦始皇统一后进行首都咸阳布局设计的宏大理想。
因此，秦始皇之所以选择一个河流、湿地、湖泊等的水湿环境，在此地营建朝宫，是因为这是唯一的“帝国之心”。横向东西乃关中之中，纵向南北乃近乎黄金分割之地。