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
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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。之一次是在康熙、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 *** 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 *** ：一是采用天文测量 *** 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 *** 较天文测量容易得多，精度也不差，故决定以天文测量 *** 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 *** 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 *** 测量。
清朝大臣何国宗（来自互联网）
测量中，采用天文测量 *** 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，取其更高更低度数折中，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 *** 。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 *** 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 *** 实测，大部分点采用三角测量 *** 推算得出。至此，除新疆西部和 *** 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 *** 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 *** 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：之一步，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，继续测量之一步未完成的新疆天山以南地区及 *** 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，之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 *** 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。 *** 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 *** ，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， *** 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 *** 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。
