明清時期測量技術(shù)的勃興

明朝不僅國內(nèi)市場經(jīng)濟繁榮，而且大力發(fā)展海外貿(mào)易。在永樂三年至宣德八年(公元1405—1433年)近30年間，先后七次派三保太監(jiān)鄭和出使“西洋”，到達亞、非30多個國家。在對外貿(mào)易經(jīng)濟繁榮的同時，也促進了手工業(yè)的發(fā)達，特別是造船業(yè)，無論是規(guī)模之大還是制造工藝之先進，都遠非宋元兩代可與之相比。據(jù)《明史·鄭和傳》記載，鄭和出使西洋的海船，最大的長44丈，廣18丈，可乘載500至1000人。連續(xù)七次的出海航行，使鄭和與其同僚們掌握了大量的航海知識，并且完成了舉世聞名的《鄭和航海圖》，其中也包括了對航海里程，海深測量技術(shù)的一些記述。

當時記錄航海里程的單位是“更”。大約舟行一晝夜的里程為十更，每更行程約為60里。但受海流、風(fēng)向及風(fēng)速的影響，一更也可以大于或小于60里。他們總結(jié)出一些簡單易行的檢測方法，以木片于船首投入海中，人從船首速行至船尾，木片與人齊至，則更準；若人行至船尾，而木片未至，則為不上更；若木片比人先至，則為過更。明代航海者還根據(jù)前人的經(jīng)驗，利用測量海水的深淺來輔助判斷船行的地理位置。其測水深的單位為“庹”，一庹等于成人兩臂平伸的長度，約160厘米。測水深的辦法是，用長繩系一鉛錘等重物，沉入海中，再量其繩長。錘底涂以牛油，借其粘附物探明海床是泥砂還是巖石。然后結(jié)合前記載及航海的經(jīng)驗，判明舟師所在的位置。

17世紀中葉，在中國正是西洋傳教士和商人已踏入“天朝”大門之時，也是清朝正處在國內(nèi)統(tǒng)一，經(jīng)濟繁榮的鼎盛時期?？滴?、乾隆都十分重視科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，并且大膽任用那些能嚴格遵守王朝法度又精通科學(xué)技術(shù)的歐洲人，虛心向他們學(xué)習(xí)?？滴鹾茏⒁鈱μ煳臍v法的改進，他發(fā)現(xiàn)西方的歷法更符合科學(xué)，于是頒行比利時傳教士制定的《時憲歷》，并且命令湯若望(德國教士)按歐洲的先進方法結(jié)合清朝度量衡制度督造了天文儀器。這期間，在地圖測繪方面也取得了顯著的成就。我國古代地圖測繪雖然有悠久的歷史和杰出的成就，但畢竟受當時的科學(xué)水平所限，里程計算不夠精確?？滴跛氖吣?公元1708年)，朝廷決定在全國范圍內(nèi)進行一次大規(guī)模的地圖測繪工作，采用了西方先進的測繪技術(shù)和地理知識。為了保證測量的準確一致，首先統(tǒng)一了測量中使用的長度單位，規(guī)定以工部營造尺為標準尺度，五尺為步，360步為里，規(guī)定緯度一度為200里。這種以地球形體來規(guī)定尺度的方法，也是世界最早的。前后用了10年時間將測繪的結(jié)果匯總后，制成全國地圖，即《皇輿全覽圖》，達到了地圖繪制史上極高的水平，不但是亞洲地圖中最好的，而且比當時歐洲地圖也更精確。

鄒伯奇是學(xué)貫中西的天文歷算學(xué)家，他十分注意實踐，并對前人的著作也潛心研究，他“以體積論栗氏量，以重心論懸磬之形”。他認為“繪地難于算天，天文可坐而推，地理必須親歷”。他著有《測量備要》四卷，內(nèi)有《備物致用》和《按度考數(shù)》二題。從其分目中可以看出他對測繪工具是十分重視的；《測量備要》分目四：丈量器中包括插標、線架、指南尺、曲尺、丈竹、竹籌、皮活尺等；《按度考數(shù)》分目中一曰尺度考、百法、里法……二曰步量……。他為了考求地理沿革，成《歷代地圖》，還專門考證了周漢以來的尺、步、畝、里之數(shù)，著有《古尺步考》。

康、雍、乾時期對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都很重視，在此一百多年間，無論是治理河道和對水利的開發(fā)、利用，都取得了可觀的成就。在這方面有突出貢獻的人是陳潢。陳潢特別注意因勢利導(dǎo)地去疏通水流。為了查明黃河水情、地勢，他“必以親歷度勢為第一事”，沿河“跋涉險阻，上下數(shù)百里，一一審度”；甚至在疾風(fēng)時還獨駕輕舟，測水之深淺。為了準確地控制洪水，陳潢“以推測土方之法，移而推測水方”，創(chuàng)造了“測水法”?！耙运v橫一丈、高一丈為一方”，把河水的橫切面積乘以流速，來計算水的流量。他說，要想知道河道閘口水的流量和晝夜所流的分數(shù)，都可以通過測量和計算得到，“其法，先量閘口闊狹，計一秒所流幾何，積至一晝夜，則所流多寡可以數(shù)計矣”。陳潢在水利工程方面取得的成就，與他創(chuàng)立的測水法是分不開的。

清朝還十分注意對各種氣象的觀察和記錄。為了測量雨水的大小，康熙、乾隆時期向各地陸續(xù)頒發(fā)了雨量器，這種雨量器高一丈，廣八寸，并有標尺，以黃銅制成。清代在氣象儀器方面也有顯著的成就，順治十三年(公元1656年)，江蘇人黃履莊發(fā)明了溫度計和燥濕檢驗器。溫度計“能診虛實，分別氣候；證諸藥之性情，其用甚廣”。而濕度計“內(nèi)有一針，能左右旋，燥則左旋，濕則右旋，毫發(fā)不爽，并可預(yù)證陰晴”。與現(xiàn)代濕度計結(jié)構(gòu)相似。

清代建筑業(yè)也達到了很高的水平。至今保存完好的故宮太和殿，是宮廷內(nèi)的主殿，它氣勢雄偉，是我國古代最大、最巍峨的木結(jié)構(gòu)建筑?？滴跄觊g，曾因大內(nèi)火災(zāi)而重修和擴建太和殿，由當時著名的匠師梁九設(shè)計和督造。為保證工程質(zhì)量，在動工之前，梁九嚴格地按等比例縮小的方法做出了大殿的模型；“九手制木殿一區(qū)，以寸準尺，以尺準丈，大不逾數(shù)尺許，四阿重室，規(guī)模悉具，工作以之為準，無爽”。在我國建筑史上是一大進步。

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