欢迎转发到朋友圈，转载请加微信：chxszx2018
清圣祖玄烨（来自互联网）
清代的全国经纬度测量及其意义
—中国测绘史学习笔记
作者：老村长
2020年12月2日于北京
中国大规模全国性经纬度测量的进行，始于清初康熙年间。清代，中国先后进行过两次大规模的全国经纬度测量，主要目的是为实测全国地图提供控制基础。第一次是在康熙、乾隆年间，第二次是在光绪年间。这两次测量，构成了全国经纬度点网，为实测全国地图提供了控制基础，并首次为牛顿地球扁圆说提供了测量实证，在中国乃至世界测绘史上均具有重要影响。
一、康熙年间的经纬度测量
1644年，清世祖福临入关建立清王朝，确立了对全国的统治。为加强国防、巩固政权和发展经济，清圣祖玄烨（即康熙皇帝）从康熙二三十年开始酝酿测绘全国地图。在技术、人员、仪器等方面，经过10多年准备后，自康熙四十七年（1707年）开始全国地图的实测。这一浩大工程，历时10年至康熙五十五年（1716年）结束，以测量的全国性经纬度点的为控制基础，实测了除新疆哈密以西及西藏部分地区外的全国地图，据此编制成《皇舆全览图》。
工部营造尺（来自互联网）
为统一全国地图测绘的规格和保证成图的精度，玄烨规定纬度一度经线弧长折地长为200里，每里为1800尺，尺长标准为经线弧长的0.01秒，此尺称工部营造尺（合今0.317米）；纬度以赤道为零起算，经度以通过北京钦天观象台的子午线为本初子午线，以东称东偏，以西称西偏，当时也称里差。玄烨规定的取经线弧长的0.01秒为标准尺度之长，并用于全国大地测量，乃世界之创举。
地面点经纬度测量，主要采用以下方法：一是采用天文测量方法直接测定北极高度和东西偏度（当时称测天度）；二是依据测得的天文经纬度点，布测三角系，同时量测起算边长，然后推算三角点的经纬度。由于当时天文测量所用钟不够精确，天文测量仪器、技术人员少，且需要时间较长，而三角测量方法较天文测量容易得多，精度也不差，故决定以天文测量方法测定重要地面点的经纬度，而大部分点经纬度则采用三角测量方法推算。
法国籍传教士张诚（来自互联网）
康熙年间的经纬度测量，以外国传教士为主、中国人参加，组成测量队，携带从西方购买及自制的一些测量仪器，分批进行。其中最主要的几次是：
康熙四十六年（1707年），令传教士张诚率队在北京附近测量；
康熙四十七年，令白晋率队沿长城在直隶境内测量；
康熙四十八年，令雷孝思、麦大成率队前往山东测量，又令杜德美、费隐率队至西北包括蒙古、陕、晋、甘及新疆东部等地区测量；
康熙五十年，令清大臣何国宗（？～1767年）等前往江南诸省测北极高度及日影；
康熙五十一年，令雷孝思、冯秉国等前往包括台湾在内的东南各省测量；
康熙五十二年，又分3路对中国中部、南部和西南部测量；
康熙五十四年，派雷孝思率队前往湘、鄂、滇、黔一带测量；
康熙五十五年（1716年），又派人前往西藏测量。
清朝大臣何国宗（来自互联网）
测量中，采用天文测量方法测定地面点经纬度时，纬度观测通常于冬至前后测勾陈大星出地高度，取其最高最低度数折中，定为该地北极高度（即纬度）。经度（东西偏度）的测定，有测日、月食及木星等不同方法。在测量三角点的过程中，康熙四十六年（1707年），在今吉林省晖春至海边的高山间，使用测绳丈量距离，使用测镜测量坡度，测量了一条长43里的基线，作为三角测量的起始边。为防止粗差，保证三角测量精度，测量人员尺不离手，精确分割半圆，在两点间尽量多设测点，并使之构成三角网。同时，在一定范围内通过观测太阳或北极星在子午圈的高度，对采用三角测量方法测得的经纬度值进行校正；或用不同的图形，以相当的距离，按照相同分规则对已测三角点进行复测，以检验观测精度。
据史料记载，经过10年（1707～1716年）测量，共测量和推算出比较重要的经纬度点641点，其中55个东西偏度点和56个北极高度点采用天文测量方法实测，大部分点采用三角测量方法推算得出。至此，除新疆西部和西藏部分地区未测量经纬度点外，已在全国布测稀密不匀的经纬度点。经纬度点测定后，即实测地图，使经纬度测量成果起到控制作用，从而为基于实测地图编制成《皇舆全览图》奠定了基础。
二、乾隆年间的经纬度测量
由于战乱，康熙年间进行的经纬度测量，主要在新疆哈密以东地区，新疆西部及西藏部分地区未进行测量。到乾隆中叶，经过数年征战，西部业已平定，清王朝巩固了西部地区的统治，全国版图得以确定。于是，乾隆帝弘历决定开展西部地的大规模测量，范围包括哈密以西至巴尔喀什湖以东以南广大地区和西藏未测量地区。
清代蒙古族数学家明安图（来自互联网）
乾隆年间的经纬度测量，在技术上与康熙年间的测量基本相同，以中国人为主、外国人参加，是分两步实施的：第一步，乾隆二十一年（1756年）二月开始，由精于测绘的清大臣何国宗总负责，分两路实施，同年十月测量结束。
其中，天山西路，沿天山北麓至伊犁，由努克三负责；天山北路，越托东岭进入吐鲁番盆地，由何国宗、哈清阿负责。第二步，乾隆二十四年（1759年）五月开始，由擅长测算的清代蒙古族数学家明安图（1692～1765年）总负责，傅作霖协助，继续测量第一步未完成的新疆天山以南地区及西藏未测量地区，至次年三四月间测量结束。两步测量，共测定经纬度点93点。
据此，完成全国地图的测绘，于乾隆二十七年（1762年）编制成《乾隆内府皇舆地图》，标志着中国首次实测全国性地图的最终告成。
清代天文学家张作楠（来自互联网）
通过康熙年间和乾隆年间的大规模测量，第一次获得了中国全国版图内的经纬度点共734点（其中148点采用天文测量方法测得）的成果，构成了全国经纬度点网。上述734点并不是当时测定和推算的经纬度点的全部，只是其中一些主要的点，还有部分点虽已使用但未选录。连同乾隆至嘉庆年间的测量，共约1700余点。嘉庆二十五年（1820年），清代著名天文学家张作楠（1772～1850年）将以上测量成果编成《揣龠小录》（藏浙江图书馆）一书，书中有《北极经纬度分布表》（实为当时全国经纬度点成果汇编），表中有府、州、县名称及纬度和东西偏度值，共录入全国经纬度值1711处。
三、光绪年间的经纬度测量
从康熙和乾隆年间进行大规模经纬度测量后，历经170余年，实地发生了很大的变化。鸦片战争后，中国沦为半封建半殖民地社会。清王朝为挽救其危亡命运，特别是当时急于修编《大清会典》所附舆图的需要，又已逐步掌握近代测绘技术，光绪十五至二十五年（1889～1899年），又重新进行了一次全国性的经纬度测量。
参加此次测量的人员，均为中国人。测量方法，以太阳午正高弧定纬度法测定纬度，以月食定经度法测定经度。虽然当时已有观测北极星测定纬度法，但因测绘人才和仪器缺乏，又需夜间观测，故很少采用。有的省则以清初所测量的地面点经纬度数值，以分率法推算纬度，以弧三角法推算经度。
清末这次经纬度测量，按会典馆规定，测量了县以上行政机关驻地的经纬度值，全国约2000余点，构成了全国新的密度更大的经纬度点控制网，不仅保证了测绘《清会典图》的精度，而且使各省测绘的州、县地图，能以经纬度点为控制缩编为府、省地图，发挥了重要的作用。
清末经纬度测量的精度，按《清会典图》卷139舆地一所载，各地经纬度值29处，用现代地图上量算的25处省城经纬度值，与清末实测值比较，经度差值5分以内者10点，占总数的40％；10分以内者8点，占32％；纬度差5分以内者18点，占总数的72％；10分以内者6点，点24％。但个别点数值相差较大，如乌鲁木齐的经度相差1度36分，拉萨的纬度相差49分。
辽东地区8个经纬度点分布图（来自寓公剑美篇）
四、清代全国经纬度测量的意义
清初和清末进行的经纬度测量，是中国历史上全国性经纬度测量的开始，不仅为实测全国地图提供了控制基础，而且在中国乃至世界测绘发展史上，均具有重要的地位。
建立了规模空前的全国经纬度点控制网。清初康熙年间开展的经纬度测量，标志着中国全国性经纬度测量的开始。经过清代的几次测量，中国在全国范围建立起2000余点构成的经纬度点控制网。其控制范围之大，点位密度之大，作用影响之深远，在中国乃至世界测绘史上都是空前的。十八世纪初，欧洲及世界其他国家还未开始，或虽已开始但尚未完成本国的大地控制测量，而中国在清初康熙年间已开始并完成大部分国土的经纬度点测量。
为测绘全国地图提供了控制基础。清代建立的全国经纬度点网，不仅为测绘《皇舆全览图》《乾隆内府舆图》《清会典图》等全国性地图提供了控制基础，保证了这些地图测绘的质量和地理位置的统一，而且给后来民国时期编制大型地图集提供了控制基础，北洋政府时期进行的大比例尺地形图测绘，也是以清末测量的经纬度点作为控制基础，可见其作用之大。
促进了中国大地测量技术的发展。清代开展的全国经纬度测量，参加测绘的技术人员，从康熙年间，以外国传教士为主，中国测绘技术人员参加；到乾隆年间，以中国测绘技术人员为主，外国人参加；再到光绪年间，完全由中国测绘技术人员自己完成。尽管这一转变过程是缓慢的，但从一个侧面反映了中国大地测量技术的发展，在中国测绘历史发展中具有重大意义。
为世界测绘科技发展作出了贡献。康熙四十三年（1704年），在展开全国性经纬度测量前，中国就以测量数据为依据，规定地球经线一度弧长为200里，并以此规定了工部营造尺的标准长度，这在中国历史上是首次，较法国国民会议作出类似规定要早88年。当牛顿的地球扁圆说与卡西尼的地球长圆说相对立，无法定论之时，中国于康熙四十九年（1710年）在东北地区测量纬度41～47度间每度的经线弧长，发现越向北越长，相差258尺（1尺=0.317米），为牛顿的地球扁圆说提供了实地测量实证，这无疑是对世界科学发展的一大贡献。
注：本文在学习《中国测绘史》第2卷（测绘出版社）、《中国地图学史》（喻沧、廖克编著，测绘出版社）等相关史书基础上编撰而成，文中有关经纬度点数据引自《中国测绘史》第2卷。版权归作者老村长所有，如转载须联系作者。
