认识测量学

埃及人叫他们做“拉绳人”。是什么人呢？他们从事的是古埃及的一种行业。每年尼罗河泛滥以后，“拉绳人”专责重新竖立标柱，定出土地界限，方便评税。他们是现代测量员的先驱。

今天，我们在高速公路两旁、在建筑工地周围，常常可以看见测量员。也许你想知道：“究竟测量是什么一回事？”

《科学与技术画报》（英语）指出，“测量有两种主要功能：（1）量度现存实物的尺寸，记录它们的位置，用所得的数据来绘制地图；或者反过来，（2）以这些测量记录或地图为根据来确立地标，用来控制范围，或督导建筑工程进行。测量就是测定或标出地面上、地底下，甚至天空里各个定点的位置”。

测量学发展史

看来，伊甸园是最先被勾画出地理界线的土地。圣经还指出，以色列早有测量员。他们替人划定产业范围的界限，用来确立业权。箴言22:28说：“你祖宗在古时所定的地界，你不可挪移。”古罗马甚至有一个以界石为记，专司地界的神，名叫忒耳弥诺斯。

古罗马帝国的沟渠和道路许多至今犹在。从这些遗迹，可见古罗马人的测量技术成就已相当了不起。虽然资源有限，古代测量员的某些成就却殊不简单。早在大约公元前200年，希腊天文学、数学兼地理学家厄拉多塞就把地球的圆周算了出来。

公元62年前后，亚历山大的希罗（又名赫伦）在《丢番图》一书里，说明了怎样在测量工作上应用几何学。几何学的希腊原文，直译就是“测量土地”。公元140年到160年间，克劳狄·托勒密根据喜帕恰斯创立的方法，用经纬度标明了当时世界各地，大约八千个地理位置。

到了18世纪，卡西尼家族穷祖孙四代之力完成法国首次的国家科学测量，制成了《卡氏地图集》。《寰宇形状》（英语）解释：“在科学绘图技术方面，法国独占鳌头，英国仅次于法国，接着是奥地利和德国。19世纪初，欧洲的其余国家也掀起了国家测量的热潮。在欧洲以外， 印度为了绘制完整的全国地图，在1817年展开了印度大三角测量。领导这次测量工程的是乔治·埃弗里斯特（George Everest）。世界第一高峰（珠穆朗玛峰）的英语名称后来也以他的姓氏命名，直译为埃菲尔士峰（Mount Everest）。

这些早期的测量员，在印度进行大三角测量时，曾面对十分恶劣的环境。《印度测量历史纪录》（英语）透露，至1861年，热病为祸测量队，据说七十人中只有一人能返回英国。其他测量员就要抵抗野兽的袭击，或者要长期忍饥抵饿。可是，尽管险阻重重，对户外工作的热爱、对高度自主工作的向往，叫测量员决不轻言放弃。

一群称为夫子的印度学者，在尼泊尔和西藏完成了一个艰巨的任务，叫他们名垂青史。由于这两个国家不欢迎外来人，测量员于是乔装喇嘛，混入境内。他们操练自己的步幅，每人精确地控制步矩：每二千步等于一英里。他们各拿一串有百粒珠子的念珠，沿途数算自己的步伐，然后计算路程的距离。

许多名人都曾在测量工作上略有参与，其中包括前美国总统华盛顿、杰斐逊和林肯。有些人甚至认为林肯总统的政治成就部分归功于他的测量工作，因为这工作让他有机会亲近同胞。

测量学在今天

今天常见的土地测量可以分为三种。第一种是法定测量，又称地籍测量，用于测定地产界线。每逢需要划地盖房子，或政府要修桥筑路，土地测量员就得参与土地分配和绘制法定平面图的工作。

另一种称为地形测量，用于测定土地的大小、形状和坡度，也用来记录其他地貌特征的位置，例如有关的道路、围栏、树木、建筑物和水电设施等。发展土地时，有了这些精确的地形数据，土木工程师、建筑师、结构工程师和其他专业人员就可以绘制工程设计图，在有需要的时候，也可以把设计跟土地周围的特征配合。

设计图、批文、工程图和其他都准备就绪，可以动工了。不过还有问题要解决，哪里才是工地施工的正确位置呢？在这个阶段，经过工地的人时常看见测量员进行第三种的测量工作，就是施工测量。测量员在工地设标定位，为建筑工人划出重要的点线和高度标记，确保一切设施、道路和其他项目的施工位置完全符合工程图的指示。

 量度范围不超过19公里的小规模测量叫做平面测量。作较大地区的测量，地球曲率必须考虑，大地测量就派上用场了。大地测量通常跟国家坐标系统挂钩，跟国家的经纬度互相配合。 *这种测量要求极高的准绳度。

现代测量已应用特别设计的卫星系统，称为全球定位系统。测量员只须手持轻便的仪器，就能很快知道自己在地球的精确位置。还有一些测量技术是我们平时也许不会注意到的，其中包括摄影测量，利用装置在人造卫星上的特殊摄影机来拍摄地形照片；还有海道测量，测量河流、湖泊、海洋等水体，定出岸线、水深和水道流域的地形。

测量学与你

举个例子，美国加利福尼亚州金门桥在1937年启用。1991年，政府给金门桥重新测量，记录桥的准确位置。如果有地震发生，桥梁一旦摆动，专家就可以计算出桥所承受的压力，然后采取相应的补救行动以确保金门桥结构稳固，保障公众安全。看看另一个小规模的例子，美国佛蒙特州一个滑雪场，测量员也受聘去改善雪道的安全水平，使赛道达到国际级要求。

此外，中国当局正利用人造卫星测量技术，监察境内的地壳变动，希望能减少地震造成的祸害。 *还有，不论是你现在拥有的那座房子，你驾车经过的那条道路，你上班的那幢办公大楼，还是你上学的那所学校，在它们建筑的阶段，测量员很可能都出过力。

测量员实实在在跟我们的生活息息相关。从最早的拉绳子，到现在的人造卫星，一直以来他们都致力于帮助我们了解这个复杂的世界，也为这个复杂的世界增添秩序。只要我们继续有新建设，只要我们继续探索在我们头顶上和脚底下的世界，我们就肯定须要测量员帮忙。所以，下次当你见到路边有测量员埋头苦干的时候，你应该会对他们有多一点认识吧！

［脚注］

［第22页的附栏或图片］

精密仪器

电子测距仪——把特殊的反射镜放在目标测量点，仪器会发射出电子波或脉冲信号，由镜片反射，再由仪器接收，这就可以计算出测量点和仪器之间的距离。

经纬仪、全站仪——经纬仪（左）是量度角度的仪器，内置显微镜，利用透镜、内反射镜和棱镜的组合，把角度大幅放大，在经纬仪上显示出来。有些比较精密的经纬仪可以读到小至1弧秒的度数，等于把圆形分割成129万6000等份后，其中一份的角度。全站仪（右）也内置电子量度设备，而且把实地测量得到的数据（包括角度、距离和其他测量附注）记录和储存下来，等到返回办公室后，输入电脑好作计算和绘图之用。

［第21页的图片］

旧式水平仪

［第21页的图片］

埃及的“拉绳人”是现代测量员的先驱

［鸣谢］

Borromeo/Art Resource, NY