邢台市图书馆

我国先秦以前，广大劳动人民在长期的生产活动中就逐步对地形高低有了初步的认识，《诗经》中出现了“山”、“岗”、“丘”、“陵”、“原”、“洲”、“渚”等不同地形的名称，人们已经能够绘制表示山川等内容的地图。
  郭守敬长期负责水利工程建设，他广泛吸取前人水准测量的经验，创制了测高仪器，并在其思想中逐渐形成了一个地形相对高度的概念。也正是由于郭守敬掌握了较高的测量技术，才使他成功治理了邢州、西夏、大都等地的水利。尤其是大都治水中，郭守敬通过对大都西北昌平一带复杂地形的详细勘测，巧妙设计了一条白浮瓮山河路线，引导白浮、一亩等诸多泉水先向西行，直逼西山山麓，再转而南行，最后流向东南，使引水线基本上沿着50米等高线平稳顺利注入瓮山泊（今北京市颐和园昆明湖）。这在测高工具相对比较简陋的七百多年前，能测到如此精确的高程（中国古代地理学名词，是指从某个基准面起算的某点高度），不能不说郭守敬在此方面确实有过人之处。
  另据史料记载，郭守敬曾经从孟门（今河南省孟津）往东，沿着黄河故道，在纵横数百里的范围内，进行了一次广泛的地形测量，掌握了这一地区地形起伏变化的情况，清楚地了解了该区哪里应该开挖渠道，分杀黄河的水势，哪里可以开凿渠道，引黄河水灌溉田地，并将勘测结果绘制成图。在治水图旁边，郭守敬还记有较为详细的文字说明。此图绘成后，郭守敬将它上呈给了当朝皇帝忽必烈。郭守敬对这一带地形、水利的勘测规划，为当时乃至后世人们对该区水利治理提供了很好的借鉴。
  在长期治水过程中，郭守敬还曾根据自己掌握的地形资料，把大都（今北京市）东边的海平面作为基准平面，先将大都的水平高度与之作比较，又进而将大都到汴梁（今河南省开封市）一线上逐段的水平高度，分别与海平面作比较，从而，得出这一千多里长的路线上许多地方超出海面的高度，也就是各地的高程。郭守敬当年测量大都、汴梁各地高程的图纸已丢失不存，只知道他曾得出这样一个结论：汴梁离海较远，高程相差很多，那里的河流流速就快；大都离海较近，高程相差较小，所以水流就比较平缓。由此可见，郭守敬在七百多年前就已提出了以海平面作为测量高程的基准，并注意到高程高低对河水流动速度的影响。这是海拔概念的最早运用。
  1828年，德国著名数学家高斯才提出了平均海平面的概念，这比郭守敬对海拔概念的运用，已经晚了560年。现在，我们测量海拔高度，是把纬度45度处的平均海平面作为基准平面，也就是零点，来测定各地的水平高度。具体运用时，另在各地设“水准标点”作为标志相对高度的标准点。如上海市就设有一个“吴淞零点”，市属郊县及市内地面的高低，潮水的涨落，都是用它来标定高度。全国大地的精密水平测量，现在统一把设在青岛的黄海零点做标准，测定各地的海拔高度。