清圣祖玄燁（來自互聯網）
清代的全國經緯度測量及其意義
―中國測繪史學習筆記
作者：老村長
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2020年12月2日于北京
中國大規模全國性經緯度測量的進行，始于清初康熙年間。清代，中國先后進行過兩次大規模的全國經緯度測量，主要目的是為實測全國地圖提供控制基礎。之一次是在康熙、乾隆年間，第二次是在光緒年間。這兩次測量，構成了全國經緯度點網，為實測全國地圖提供了控制基礎，并首次為牛頓地球扁圓說提供了測量實證，在中國乃至世界測繪史上均具有重要影響。
一、康熙年間的經緯度測量
1644年，清世祖福臨入關建立清王朝，確立了對全國的統治。為加強國防、鞏固政權和發展經濟，清圣祖玄燁（即康熙皇帝）從康熙二三十年開始醞釀測繪全國地圖。在技術、人員、儀器等方面，經過10多年準備后，自康熙四十七年（1707年）開始全國地圖的實測。這一浩大工程，歷時10年至康熙五十五年（1716年）結束，以測量的全國性經緯度點的為控制基礎，實測了除新疆哈密以西及 *** 部分地區外的全國地圖，據此編制成《皇輿全覽圖》。
工部營造尺（來自互聯網）
為統一全國地圖測繪的規格和保證成圖的精度，玄燁規定緯度一度經線弧長折地長為200里，每里為1800尺，尺長標準為經線弧長的0.01秒，此尺稱工部營造尺（合今0.317米）；緯度以赤道為零起算，經度以通過北京欽天觀象臺的子午線為本初子午線，以東稱東偏，以西稱西偏，當時也稱里差。玄燁規定的取經線弧長的0.01秒為標準尺度之長，并用于全國大地測量，乃世界之創舉。
地面點經緯度測量，主要采用以下 *** ：一是采用天文測量 *** 直接測定北極高度和東西偏度（當時稱測天度）；二是依據測得的天文經緯度點，布測三角系，同時量測起算邊長，然后推算三角點的經緯度。由于當時天文測量所用鐘不夠精確，天文測量儀器、技術人員少，且需要時間較長，而三角測量 *** 較天文測量容易得多，精度也不差，故決定以天文測量 *** 測定重要地面點的經緯度，而大部分點經緯度則采用三角測量 *** 推算。
法國籍傳教士張誠（來自互聯網）
康熙年間的經緯度測量，以外國傳教士為主、中國人參加，組成測量隊，攜帶從西方購買及自制的一些測量儀器，分批進行。其中最主要的幾次是：
康熙四十六年（1707年），令傳教士張誠率隊在北京附近測量；
康熙四十七年，令白晉率隊沿長城在直隸境內測量；
康熙四十八年，令雷孝思、麥大成率隊前往山東測量，又令杜德美、費隱率隊至西北包括蒙古、陜、晉、甘及新疆東部等地區測量；
康熙五十年，令清大臣何國宗（？～1767年）等前往江南諸省測北極高度及日影；
康熙五十一年，令雷孝思、馮秉國等前往包括臺灣在內的東南各省測量；
康熙五十二年，又分3路對中國中部、南部和西南部測量；
康熙五十四年，派雷孝思率隊前往湘、鄂、滇、黔一帶測量；
康熙五十五年（1716年），又派人前往 *** 測量。
清朝大臣何國宗（來自互聯網）
測量中，采用天文測量 *** 測定地面點經緯度時，緯度觀測通常于冬至前后測勾陳大星出地高度，取其更高更低度數折中，定為該地北極高度（即緯度）。經度（東西偏度）的測定，有測日、月食及木星等不同 *** 。在測量三角點的過程中，康熙四十六年（1707年），在今吉林省暉春至海邊的高山間，使用測繩丈量距離，使用測鏡測量坡度，測量了一條長43里的基線，作為三角測量的起始邊。為防止粗差，保證三角測量精度，測量人員尺不離手，精確分割半圓，在兩點間盡量多設測點，并使之構成三角網。同時，在一定范圍內通過觀測太陽或北極星在子午圈的高度，對采用三角測量 *** 測得的經緯度值進行校正；或用不同的圖形，以相當的距離，按照相同分規則對已測三角點進行復測，以檢驗觀測精度。
據史料記載，經過10年（1707～1716年）測量，共測量和推算出比較重要的經緯度點641點，其中55個東西偏度點和56個北極高度點采用天文測量 *** 實測，大部分點采用三角測量 *** 推算得出。至此，除新疆西部和 *** 部分地區未測量經緯度點外，已在全國布測稀密不勻的經緯度點。經緯度點測定后，即實測地圖，使經緯度測量成果起到控制作用，從而為基于實測地圖編制成《皇輿全覽圖》奠定了基礎。
二、乾隆年間的經緯度測量
由于戰亂，康熙年間進行的經緯度測量，主要在新疆哈密以東地區，新疆西部及 *** 部分地區未進行測量。到乾隆中葉，經過數年征戰，西部業已平定，清王朝鞏固了西部地區的統治，全國版圖得以確定。于是，乾隆帝弘歷決定開展西部地的大規模測量，范圍包括哈密以西至巴爾喀什湖以東以南廣大地區和 *** 未測量地區。
清代蒙古族數學家明安圖（來自互聯網）
乾隆年間的經緯度測量，在技術上與康熙年間的測量基本相同，以中國人為主、外國人參加，是分兩步實施的：之一步，乾隆二十一年（1756年）二月開始，由精于測繪的清大臣何國宗總負責，分兩路實施，同年十月測量結束。
其中，天山西路，沿天山北麓至伊犁，由努克三負責；天山北路，越托東嶺進入吐魯番盆地，由何國宗、哈清阿負責。第二步，乾隆二十四年（1759年）五月開始，由擅長測算的清代蒙古族數學家明安圖（1692～1765年）總負責，傅作霖協助，繼續測量之一步未完成的新疆天山以南地區及 *** 未測量地區，至次年三四月間測量結束。兩步測量，共測定經緯度點93點。
據此，完成全國地圖的測繪，于乾隆二十七年（1762年）編制成《乾隆內府皇輿地圖》，標志著中國首次實測全國性地圖的最終告成。
清代天文學家張作楠（來自互聯網）
通過康熙年間和乾隆年間的大規模測量，之一次獲得了中國全國版圖內的經緯度點共734點（其中148點采用天文測量 *** 測得）的成果，構成了全國經緯度點網。上述734點并不是當時測定和推算的經緯度點的全部，只是其中一些主要的點，還有部分點雖已使用但未選錄。連同乾隆至嘉慶年間的測量，共約1700余點。嘉慶二十五年（1820年），清代著名天文學家張作楠（1772～1850年）將以上測量成果編成《揣龠小錄》（藏浙江圖書館）一書，書中有《北極經緯度分布表》（實為當時全國經緯度點成果匯編），表中有府、州、縣名稱及緯度和東西偏度值，共錄入全國經緯度值1711處。
三、光緒年間的經緯度測量
從康熙和乾隆年間進行大規模經緯度測量后，歷經170余年，實地發生了很大的變化。 *** 戰爭后，中國淪為半封建半殖民地社會。清王朝為挽救其危亡命運，特別是當時急于修編《大清會典》所附輿圖的需要，又已逐步掌握近代測繪技術，光緒十五至二十五年（1889～1899年），又重新進行了一次全國性的經緯度測量。
參加此次測量的人員，均為中國人。測量 *** ，以太陽午正高弧定緯度法測定緯度，以月食定經度法測定經度。雖然當時已有觀測北極星測定緯度法，但因測繪人才和儀器缺乏，又需夜間觀測，故很少采用。有的省則以清初所測量的地面點經緯度數值，以分率法推算緯度，以弧三角法推算經度。
清末這次經緯度測量，按會典館規定，測量了縣以上行政機關駐地的經緯度值，全國約2000余點，構成了全國新的密度更大的經緯度點控制網，不僅保證了測繪《清會典圖》的精度，而且使各省測繪的州、縣地圖，能以經緯度點為控制縮編為府、省地圖，發揮了重要的作用。
清末經緯度測量的精度，按《清會典圖》卷139輿地一所載，各地經緯度值29處，用現代地圖上量算的25處省城經緯度值，與清末實測值比較，經度差值5分以內者10點，占總數的40％；10分以內者8點，占32％；緯度差5分以內者18點，占總數的72％；10分以內者6點，點24％。但個別點數值相差較大，如烏魯木齊的經度相差1度36分， *** 的緯度相差49分。
遼東地區8個經緯度點分布圖（來自寓公劍美篇）
四、清代全國經緯度測量的意義
清初和清末進行的經緯度測量，是中國歷史上全國性經緯度測量的開始，不僅為實測全國地圖提供了控制基礎，而且在中國乃至世界測繪發展史上，均具有重要的地位。
建立了規模空前的全國經緯度點控制網。清初康熙年間開展的經緯度測量，標志著中國全國性經緯度測量的開始。經過清代的幾次測量，中國在全國范圍建立起2000余點構成的經緯度點控制網。其控制范圍之大，點位密度之大，作用影響之深遠，在中國乃至世界測繪史上都是空前的。十八世紀初，歐洲及世界其他國家還未開始，或雖已開始但尚未完成本國的大地控制測量，而中國在清初康熙年間已開始并完成大部分國土的經緯度點測量。
為測繪全國地圖提供了控制基礎。清代建立的全國經緯度點網，不僅為測繪《皇輿全覽圖》《乾隆內府輿圖》《清會典圖》等全國性地圖提供了控制基礎，保證了這些地圖測繪的質量和地理位置的統一，而且給后來民國時期編制大型地圖集提供了控制基礎，北洋 *** 時期進行的大比例尺地形圖測繪，也是以清末測量的經緯度點作為控制基礎，可見其作用之大。
促進了中國大地測量技術的發展。清代開展的全國經緯度測量，參加測繪的技術人員，從康熙年間，以外國傳教士為主，中國測繪技術人員參加；到乾隆年間，以中國測繪技術人員為主，外國人參加；再到光緒年間，完全由中國測繪技術人員自己完成。盡管這一轉變過程是緩慢的，但從一個側面反映了中國大地測量技術的發展，在中國測繪歷史發展中具有重大意義。
為世界測繪科技發展作出了貢獻。康熙四十三年（1704年），在展開全國性經緯度測量前，中國就以測量數據為依據，規定地球經線一度弧長為200里，并以此規定了工部營造尺的標準長度，這在中國歷史上是首次，較法國國民會議作出類似規定要早88年。當牛頓的地球扁圓說與卡西尼的地球長圓說相對立，無法定論之時，中國于康熙四十九年（1710年）在東北地區測量緯度41～47度間每度的經線弧長，發現越向北越長，相差258尺（1尺=0.317米），為牛頓的地球扁圓說提供了實地測量實證，這無疑是對世界科學發展的一大貢獻。
注：本文在學習《中國測繪史》第2卷（測繪出版社）、《中國地圖學史》（喻滄、廖克編著，測繪出版社）等相關史書基礎上編撰而成，文中有關經緯度點數據引自《中國測繪史》第2卷。版權歸作者老村長所有，如轉載須聯系作者。
