明代土地丈量工具:「繩尺」與「步車」(組圖)
圖1:明代「繩尺」
圖2:明代「繩尺」
圖3:程大位發明的「丈量步車」
「古者量田較闊長,全憑繩尺以牽量」,這是我國明代珠算宗師、捲尺之父程大位在其問世於公元1592年的代表作《直指演算法統宗》中指出的古往田地丈量的實況。打從1578年左右程大位發明被譽作「世界第一卷尺」的「丈量步車」之後,才一改「全憑繩尺以牽量」的舊貌,實現了我國丈量科技史上的一次大飛躍。中國徽州稅文化博物館就藏有明代的「繩尺」(圖1、圖2)和「丈量步車」(圖3)。
明代「繩尺」因大多放在一隻架在獨輪車上的木箱子裡,隨車推到需丈量尺寸的田間地頭時,再將它從木箱裡取出才能使用;加之繩尺的主要構造也是兩架成直角固定的車子,故又名「繩車」。「繩尺」由尺體、車體和轉軸等三部分組成:「尺體」為一具有定位點與車架的木板構架,定位點可插入丈量起點處的泥土中,成直角分布的兩部車架可分別固定兩部「車體」; 兩部「車體」上又分別有一轉輪,轉輪上纏繞著以棕繩編製的繩尺;而兩隻「轉軸」則用於丈量結束時的繩尺收回。繩尺丈量工作時,一般由三人配合完成,一人固定尺體於起點處,並負責記錄兩邊繩尺的讀數,另兩人則一人一邊、方向各異地拉長繩尺到丈量段終點處完成一次丈量。
明代的「丈量步車」, 是程大位為適應全國實行「一條鞭法」大規模清丈土地的需要、摒棄原先繩尺「勞動強度太大、繩索鬆緊變化太大、差錯率太高」等弊端而發明的。雖然較為龐大,但從其原理、構造、用途和用法來看,它就是捲尺的雛形。它由木製外套、十字架,竹製的篾尺,鐵製的轉心、鑽腳和環等部件組成,在類似「無蓋底墨匣」的外套中間,有一個可以轉動的十字架,「曲尺樣三折」的轉心可以實現十字架的轉動。十字架的凹槽內繞著「嫩竹竹節平直者,接頭處用銅絲紮住」製成的篾尺,篾尺上寫上尺寸刻度後「用明油油之,雖污泥可洗」。篾尺收放均從外套的匾眼中進出,鑽腳便於準確插入田地測量點,環便於提攜。我們好奇地取出一試用,果然篾尺收放自如,丈量、讀數、攜帶都很方便。而更為珍奇的是,程大位發明的「世界第一卷尺」,不但有實物,而且有完整的零件圖、總裝圖、設計說明和改型說明等全套書面資料留存至今,這在世界發明史上是相當罕見的。
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