中外科学家发明家丛书:明安图-第3章

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　　　　　测量工作，从巴里坤开始分南、北两路展开。北路由努三带队，沿天山　

北麓至伊犁　（在今哈萨克斯坦境内），主要测绘博罗塔拉（今博罗县）、斋　

尔（今清河富东北）、哈布塔克（即哈布山）、拜塔克（即拜山）、瀚海。　

南路由何国宗、哈清阿率领，越托东岭进入吐鲁番盆地，主要测绘鲁克沁，　

吐鲁番、乌沙克塔勒（今乌什塔拉）、哈喇沙尔和库尔勒等处。测绘点分布　

在天山以北和东南的广大地区内，其范围有几千里之广。　

　　　　　十月份，测量工作结束，回到巴里坤，何国宗等人向乾隆皇帝作了书面　

汇报，并把两路测绘的地图，合绘在一起呈送乾隆皇帝御览。　

　　　　　何国宗和明安图并没有在巴里坤或哈密过冬，而是于冬末直接回了北　

京。　

　　　　　1757年2月，何国宗、明安图回到钦天监工作。　

　　　　　1757年11月，钦天监编订的乾隆二十三年（公元1758年）的《时宪书》，　

把这次测绘的每个地点的二十四节气时刻以及太阳出入时刻等全部载入。　


…　Page　9…

　　　　　虽然这次测绘工作取得了很大的成绩，然而仍有美中不足之处，因为这　

时还没有完全平定准噶尔部在天山山脉以南广大地区的叛乱，无法继续进行　

测绘工作，所以，这次只完成了一部分新疆地图的测绘工作。　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　五、第二次新疆地图测绘工作　



　　　　　1759年，清军彻底平定了准噶尔部叛乱，这年6月，乾隆皇帝又第二次　

派出测量队去完成从康熙以来的测绘全国地图的未竟之业。　

　　　　　这时，何国宗因为他的弟弟何国栋贪污舞弊，受到牵连而被罢官。谁来　

领导这次测量工作哪？乾隆皇帝决定让明安图来领导，然而，参与它这次测　

量领导工作的还有一位担任右监副的西洋人傅作霖，而明安图当时只是一个　

五官正，而在钦天监的编制中，清政府又没有规定蒙古族监正，这个职务只　

能由满族和西洋人担任，有时候由汉族人员兼管。于是，乾隆皇帝在出发测　

量前破例提升明安图为监正。明安图当时是加四品，比西洋人监正刘松令（加　

三品）还低一品。但是，明安图有了监正的头衔，就可以在这次地图测绘中　

领导傅作霖工作了。　

　　　　　这次地图测绘工作的成员还有西洋人高慎思、二等侍卫什长乌林太，乾　

清门行走、蓝翎侍卫德保。　

　　　　　明安图领导的这次新疆地图测绘工作，测绘点的分布范围是：从上次的　

哈拉沙尔以西开始，沿塔克拉玛干大沙漠西北、西南部边沿有人居住的地带，　

经库车、阿克苏、喀什、到和田，又折向西测绘了现在属于塔吉克斯坦等独　

联体国家，当时属于中国的一些地点。　

　　　　　这次新疆地图测绘所用的方法和上次测绘一样，先用望远镜测定角度，　

对准方向，先对基线作准确的测量，测量出一连串的三角形，这种测量的方　

法称作“三角法”，用这种三角法递推互校，即通过平面三角的计算获得各　

测绘点的坐标，由近及远，或由已知的测绘点，返求，复测，使测量的结果　

准确。三角测量是我国测绘史上第一次应用，明安图与何国宗同为中国首先　

采用近代科学新方法测绘地图的专家。　

　　　　　这次测量也采用了天文测量的方法，即根据太阳午正高弧决定地理纬　

度，根据月食差时推算地理经度，但在测量经度时较多采用三角测量法。　

　　　　　1760年三四月间，明安图率领的测量队完成了这次新疆地图测绘工作，　

回到了北京。　

　　　　　经过这两次测量，获得了哈密以西至巴尔喀什湖以东以南广大地区，至　

少90多个点的测量资料，所测得的绝对位置虽有不精确之处，但其相对位置　

比较准确。经过实地测量和调查研究，对于当地的山川险易，道路远近，历　

史沿革，掌握了大量的第一手资料，至此，对于我国新疆地区的疆界、地域　

情况有了更加清楚的了解。　

　　　　　特别需要指出的是，明安图当时已是近70岁高龄的老人，风尘扑扑地在　

新疆数千里的广大地区内奔波忙碌，进行艰苦的野外测量工作，这种精神到　

今天也是值得我们学习和仿效的。　

　　　　　1760年9月，乾隆皇帝还作了一首《舆图诗》以和前韻（指《御制丙子　

春帖子》诗），庆贺最后完成新疆地图测绘工作。　

　　　　　1760年11月，在钦天监编订的乾隆二十六年（公元1761年）的《时宪　

书》中，增加了这次测绘的26个经纬点，并载入了该地区的节气时刻。　


…　Page　10…

　　　　　1760年后，以康熙《皇舆全览图》为据，在这两次实地测量的基础上绘　

制而成了《乾隆内府舆图》，共104幅，内容较之《皇舆全览图》更为丰富　

详密，成为此后相当一段时间内我国编绘地图的蓝本。　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　六、临终托付遗稿　



　　　　　1701年，有个叫杜德美　（1668—1720）的法国传教士来到中国。起初，　

他给康熙的一个儿子讲解数学，也在宫廷的蒙养斋内传授数学由于他表现出　

色，深得康熙帝的赏识。　

　　　　　杜德美在中国传入了牛顿　（1642—1727）与格雷戈里（1638—1675）的　

三个数学公式，这是西方数学中较新的成果。　

　　　　　杜德美传入中国的这三个数学公式，首先是由梅瑴成把它们译入他的数　

学札记《赤水遗珍》一书中的。　

　　　　　　《赤水遗珍》共有15篇数学札记，其中的“求周径密率捷法”和“求弦　

矢捷法”两篇就是介绍的这三个数学公式。　

　　　　　这三个数学公式，如果以现代数学符号表达，设r为圆半径，a是弧长，　

它们相当于：　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2　　　　　　　　2　　　　　2　　　　　　　　2　　　　2　　　　2　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　3　·1　　　　3　·1　　　·3　　　　3　·1　　·3　　·5　

　　　　　　　（1）π
…　Page　11…

1760年回到北京之后，稍事休整，又开始履行钦天监的工作。　

　　　　　1762年7—9月间，明安图和一些钦天监官员又陪同乾隆皇帝去热河，　

在热河期间恰好遇上日食，很长时间没有复圆，乾隆皇帝就问明安图“复圆　

时刻”，明安图与其他人立即进行了细心的推算，很快就算出结果来。　

　　　　　明安图从热河回来以后，又继续履行其钦天监的职务。　

　　　　　虽然明安图在钦天监的工作这样繁忙，但是，30多年以来，他在工作之　

余，还是不懈地致力于研究上述3个无穷级数展开式的证明方法，终于融会　

贯通了中国传统数学知识与刚刚传入的西方数学知识，结果不仅圆满地证明　

了这三个公式，同时还得到了另外6个公式，写出了《割圆密率捷法》的四　

卷草稿。　

　　　　　大约在1763年11月7日以后，明安图已经病危，准备托付后事。　

　　　　　明安图的儿子叫明新，字景臻，青年时代在钦天监当天文生，后来任“钦　

天监五官灵台郎”。他由于受到较好的教育，再加上长期工作锻炼，所以天　

文学、数学方面也有很好的造就。　

　　　　　明安图还有两个学生，一个叫张肱，字良亭，曾经在钦天监担任过夏官　

正职务。另一个叫陈际新，字舜五，在钦天监也担任过灵台郎，后来升任监　

正。他俩都精通数学，特别是陈际新为当时著名数学家，在天文学方面著有　

　《北极高度表》一卷。　

　　　　　明安图把明新叫到病榻之前，把《割圆密率捷法》手稿交给他，并让他　

转嘱陈际新等人说：　

　　　　　这部手稿是　《割圆密率捷法》。里边有圆径求周，弧背求弦，求矢三种　

方法，原来是西洋人杜德美所著，是古今没有的数学公式。本来向同行们公　

开，可惜只知道它们的结果而不清楚它们的来源，我怀疑杜德美有意保留了　

最主要的东西。我多年以来对它们进行了研究，只是没有完成这项工作。你　

和同行们一定要把它完成，这是我的一个志向啊。　

　　　　　明安图说完以后不久，就与世长辞了，享年约72岁。　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　七、　《割圆密率捷法》的问世　



　　　　　陈际新遵照明安图的遗嘱，认真地整理了老师的遗著，在整理过程中经　

常与明新、张肱反复进行讨论，明新、张肱还帮助推算和校对，在1774年完　

成了　《割圆密率捷法》这部著作。　

　　　　　明安图的《割圆密率捷法》由陈际新等人整理成书后，这部书稿被一个　

叫张敦仁的人收藏起来，没有刊印发行。当时反有抄本流行，首先是李潢（？　

—1811）、戴敦元（1773—1834）等数学家从陈际新处抄录副本。　

　　　　　1807年，著名数学家汪莱（1768—1813）在家乡安徽歙县参加考试，以　

优行第一的成绩考取了八旗官学教习。到北京后，他被选入国史馆参与纂修　

天文、时宪二志的工作。在此期间，他曾读到《割圆密率捷法》抄本。　

　　　　　1819年春，另一位数学家董祐诚（1791—1823）客居北京，常与秀水朱　

鸿讨论数学，朱鸿以《割圆密率捷法》的抄本出示给董祐诚，董祐诚据此撰　

写了三卷本的《割圆连比例图解》一书。　

　　　　　汪莱和董祐诚等人虽然看到《割圆密率捷法》原稿的抄本，却不知道此　

书是明安图所撰，而是笼统地冠以“杜氏九术”的名称。　

　　　　　1821年，罗士琳（1789—1853）又从戴敦元那里影抄一本，1839年岑建　


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功根据传抄本刊印出版，人们才了解到“杜氏九术”是明安图的成果，《割　

圆密率捷法》才得以广泛流传　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　八、　《割圆密率捷法》的数学奥妙　



　　　　　　明安图的《割圆密率捷法》究竟隐藏着那些数学奥妙呢？　

　　　　　　　《割圆密率捷法》共分4卷：　

　　　　　　卷一《步法》：罗列出所得到的各无穷级数公式，其中公式（1）至公式　

　（3）是杜德美传进来的三个级数，分别叫做“圆径求周”、“弧背求正弦”　

和“弧背求正矢”，这三个公式前边已经列出，这里不再重复。公式（4）至　

公式（9）是明安图发现的六个无穷级数。这些级数都是弧、弦和正弦之间的　

互求问题。这六个级数也各有名称。其中的“弧背”就是弧，“通弦”就是　

弧所对的弦。　

　　　　　　　（4）弧背求通弦　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　（2a）3　　　　　　　　（2a）5　　　　　　　　　（2a）7　

　　　　　　C　
…　Page　13…

　　　　　　　　　　　　　　　1　　　　　　　1　　　　　　　1　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　2　　　　　　　4　　　　　　　6　

　　　　　　versx　
…　Page　14…

　　　　　级数回求法是一种求反函数展开式的有效方法。明安图的工作在数学原　

理方面体现的是一种曲直互通的思想，体现的是从有限到无穷的认识上的飞　

跃。　

　　　　　明安图在求证上述公式中，想了许多办法，避免繁杂的数值计算，但是　

仍有相当多的计算，而且十分复杂，一般的是二三十位�