最准的水准测量方法（水静则平中准大匠取法焉）

唐代诗人刘禹锡曾用一首清新明快的诗篇描写过气势磅礴，一泻千里的黄河，这首诗是：

九曲黄河万里沙，浪涛风簸自天涯。

如今直上银河去，同到牵牛织女家。

我们再来看看诗人又是如何描写秋夜月光下的洞庭湖景色的：

湖光秋月两相和，潭面无风镜未磨，

遥望洞庭山翠小，白银盘里一青螺。

这两首诗，一是说北方的黄河，一是说南方的洞庭，本应没有什么联系，但它们有一个共同之点，即都是描写“水”。黄河水为什么会奔腾不羁，洞庭湖水为什么会一平如镜？这是由于它们所处的地理环境不同，一个在流动，一个在相对静止。这就使我们认识到这样一个道理：水静则平。为什么“静水”就“平”?这与水的特性和地球引力有关，我们就不去详细说它了。这里要谈的是我国古代劳动人民是如何利用“水静则平”的道理来解决生产实际问题的。

一、最早的水准器

早在二千多年前，在《庄子·天道篇》一文中就讲到：“水静则平中准，大匠取法焉。”这里说的就是水静则平的道理，并且指出工匠师傅们正是利用这一现象作为准则去解决生产实际问题，也就是解决水准测量问题。

相传大禹时代，我国古代劳动人民在治水活动中就开始使用“准、绳、矩”等最早的测量工具了，其中“绳、矩”自然是指划直线，量角度，而“准”则应是水准测量了。

战国时期的荀子在记述孔子谈法的问题时，就曾用“水准”作比喻来说明执法要公平合理，可见当时在生产实践中已广泛使用水准测量的方法了，不然就不会出现这种比喻，不过当时用作测量的仪器当是很简单和粗糙的了。

此外，在《周礼》一书中，也记载了用水准器和铅垂线来确定地面是否水平的方法。西汉时期在关中(今陕西)开挖了一条历史上有名的渠道——消渠，当时主持测量工作的徐伯就用到了“表”，这种“表”就是进行水准测量时所用的标尺。可见，我国古代劳动人民早已注意到水静则平的特性并应用到生产实践中去了，特别是在开挖渠道与运河的过程中，更是离不开水准测量。

二、关于水准器的记载

这样推算，我国历史上的水准测量，距今已有三、四千年的历史了。在长期的生产实践活动中，我国古代劳动人民曾创造过不少类型的水准测量用的水准器。可是在古籍中有关的记载却不是很多的。一直到唐代，才在一本国做《太白阴经》的书中对“水平”(即“水准器”或“水准测量仪”的意思)作了较详细的记载。而《太白阴经》却是一本军事著作，这就有意思了。水准器的记载很晚还不说，即使记载了，为何又是在军事著作中而不是在一般著作中，特别是在与生产有关的著作中呢？

这也许是因为对于封建统治者来说，水准测量在军事上的重要性比在生产上的重要性更有紧迫与直接的意义吧。

在古代战争中，采用“水攻”的战例是屡见不鲜的。“水攻”无非是两大类型，一是决河堤，使河水居高临下冲入敌军或敌城；一是在河道上筑坝壅水，使水淹没敌军或敌城。不管哪种方式，主攻者总要预先知道河水位或库水位与敌方所在地的高程差；而要知道这一高程差，除了施以水准测量外，别无他法了。

三、《太白阴经》中关于水准仪的记载

《太白阴经》对水攻的作用估价是很高的，并指出只要先设“水平”测其高下，就可以“漂城灌军，浸营败将”。这里所指的“水平”就是当时用的水准测量仪器。《太白阴经》对“水平”的结构及使用方法，都作了详细的说明。这一记载是有关我国水准测量历史的可贵资料。根据记载，这套测量工具，由三部分组成，即“水平”、“照板”和“度竿”。

“水平”中包括有水平槽，水平槽的长度为2尺4寸，两头与中间共凿有三个池子，池子的横向长度为1寸8分，纵向长度为1寸，深1寸3分。池与池间相隔1尺5分，中间有通水相连。通水渠宽3分，深度与池深相同。各水池中放有浮木，浮木的宽狭略小于池的宽狭，其厚为3分。浮木上建有“立齿”，齿高3分，宽1寸7分，厚1分。槽下设有可以转动的脚。

“照板”是一形如方扇的板，长4尺，其中下面2尺为白色，宽为3尺；手长1尺。

“度竿”即测竿，长2丈，其刻度精确到“分”，故共有2千分。

观测时，首先将水注入水平槽的池子与通水渠中，三浮木随之浮起，其上的立齿尖端当然会保持在同一水平线上。然后，观测者即可借立齿尖端水平地瞄望远处的度竿。由于度竿的刻度大小，观测者不能像我们现在使用现代水准仪那样直接由望远镜读数，而是间接地利用“照板”巧妙地解决了这一问题，即持度竿的人还要握一照板，并将照板在度竿之后方上下移动。当观测者见到照板上的黑白交线与其准视线齐平时，则召持板人停止移动，并由持板人记下度竿上所对应的刻度数字。由于照板目标较大，所以可测距离能由10步(“步”是古代长度单位，唐代以前，1步等于6尺；唐代以后，1步等于5尺)或1里，甚至能达10几厘目力能及之地。

《太白阴经》对“水平”只有文字记载，没有附图，事隔一个朝代，到了宋代，另一部军事古籍《武经总要》，在其中的“水攻”篇中，除了基本上转述了《太白阴经》的有关水平的文字记载外，还绘出了“水平”结构与观测示意图。可见，用“水平”进行水准测量，在唐、宋两代都受到很大的重视。在古典文献中能以图形表示物件的结构，还是不多见的。

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