陶吉興

森林是人類最早認(rèn)知到的自然資源。在遠(yuǎn)古傳說(shuō)時(shí)代，中國(guó)已有了原始的山川測(cè)量工具，伴隨著古代數(shù)術(shù)的發(fā)展，山林測(cè)量技術(shù)逐步得到提高。木商業(yè)的興起，促進(jìn)了木材計(jì)量方法的發(fā)展進(jìn)步。20世紀(jì)初葉，森林計(jì)測(cè)學(xué)引入中國(guó)，開創(chuàng)了現(xiàn)代測(cè)樹學(xué)發(fā)展的新時(shí)期。

古代山林川澤的測(cè)量

古代先民長(zhǎng)期生活于森林之中，在生產(chǎn)實(shí)踐中，逐漸積累了關(guān)于測(cè)量的知識(shí)。據(jù)戰(zhàn)國(guó)時(shí)尸佼著《尸子》記載，相傳黃帝或堯時(shí)，“倕為規(guī)、矩、準(zhǔn)、繩，使天下仿焉”。這里的“規(guī)”相當(dāng)于今之圓規(guī)，“矩”相當(dāng)于今之曲尺，“準(zhǔn)”為原始的水準(zhǔn)儀，“繩”為直繩。這就是中國(guó)最早的測(cè)量工具。

相傳禹治水時(shí)，“左準(zhǔn)繩，右規(guī)矩……以開九州，通九道，陂九澤，度九山”（《史記·夏本紀(jì)》），開展過(guò)大規(guī)模的山林測(cè)量。

據(jù)中國(guó)最古老的天文學(xué)和數(shù)學(xué)著作《周髀算經(jīng)》記載，西周的商高提出：“平矩以正繩，偃矩以望高，覆矩以測(cè)深，臥矩以知遠(yuǎn)”。也即是說(shuō)，將矩平置可以校正垂直線，用矩仰視可以測(cè)高，用矩俯視可以測(cè)深，將矩臥倒可以測(cè)距離。利用“矩”這個(gè)工具，巧妙地運(yùn)用相似三角形原理進(jìn)行測(cè)量。到西周時(shí)，山林測(cè)量已較普遍開展，正如《左傳·隱公十一年》所記：“山有木，工則度之?！?/p>

周代以后，山林已被作為國(guó)家的重要財(cái)源之一。據(jù)《周禮·天宮冢宰》記載，當(dāng)時(shí)實(shí)行“三歲則大計(jì)群吏之治，以知民之財(cái)、器、械之?dāng)?shù)，以知田野、夫家、六畜之?dāng)?shù)，以知山林、川澤之?dāng)?shù)”，也就是將山林資源列入了每3年開展一次的調(diào)查內(nèi)容之一，表明當(dāng)時(shí)人們已認(rèn)識(shí)到山林資源是會(huì)發(fā)生增減變化的。

西漢時(shí)出現(xiàn)的《九章算術(shù)》，總結(jié)了從春秋戰(zhàn)國(guó)到秦漢所積累的數(shù)學(xué)知識(shí)，經(jīng)由多人多次作增補(bǔ)而成。其第九章《勾股》，講的是應(yīng)用勾股定理進(jìn)行測(cè)量的問(wèn)題，其中涉及到山林的測(cè)量。三國(guó)時(shí)的劉徽，應(yīng)用相似三角形原理測(cè)量了海島的高度和遠(yuǎn)近，也適用于測(cè)山林及距離。

南宋淳祐七年（1247），秦九韶撰《數(shù)書九章》，其《測(cè)望》部分涉及到山林、川澤的測(cè)量，進(jìn)一步運(yùn)用了勾股和重差定理，測(cè)算計(jì)算方法較劉徽的方法大為改進(jìn)、便捷。

宋之后，中國(guó)的測(cè)量技術(shù)已達(dá)到相當(dāng)高的水平。

早期木材的計(jì)量方法——杉木“龍泉碼”法

杉木是生長(zhǎng)迅速且利用價(jià)值高的樹種，宋元以后開始大量栽培，到明代已成為中國(guó)南方最重要的商品材。隨著杉木交易的發(fā)展，以“根”“堆”作為計(jì)量單位就不夠了，而需要一種比較精確且簡(jiǎn)便的計(jì)算方法。明末清初，在長(zhǎng)江流域杉木市場(chǎng)出現(xiàn)了類似計(jì)算杉木材積的“龍泉碼”，這一計(jì)量方法系明崇禎年間由江西省龍泉縣（今遂川縣）五斗江人郭維經(jīng)父女所創(chuàng)。郭氏父女將60根大小不同的杉木列為一個(gè)“甲子”，研究干圍、材長(zhǎng)與材積的關(guān)系，發(fā)明了量干圍計(jì)量杉木木材的方法。

郭氏父女以“兩”為基本計(jì)量單位，按十分法，1兩為10錢，1錢為10分，1分為10厘等，規(guī)定干圍1尺的杉木，計(jì)量為3分，干圍每大半寸加0.5厘，同時(shí)需對(duì)劣材、病材讓碼。這樣就形成了中國(guó)最早的類似于材積的杉木木材檢測(cè)法，較17—18世紀(jì)德國(guó)學(xué)者胡伯爾（Huber）提出的按中央斷面積推算樹干材積的方法早了100多年。

“龍泉碼”發(fā)明后，在湖南、湖北、江西、浙江、安徽、江蘇等長(zhǎng)江流域省份就通行此法，并且不斷改進(jìn)完善，相沿相習(xí)有300多年的歷史。采用此方法量木材時(shí)，用竹篾制的灘尺量其周圍，灘尺也是十進(jìn)制，其寸、分用漆標(biāo)記在篾尺上，通常量其眉高處周圍。

用“龍泉碼”定碼定價(jià)的過(guò)程，大致分為落篾、確定基本碼、調(diào)整碼值、計(jì)算貨幣價(jià)值四個(gè)步驟?！柏灐睘椤按a”的貨幣計(jì)量單價(jià)，單位為“元（銀元）/兩（碼）”或“兩（銀子）/兩（碼）”，因?yàn)榈赜蚺c時(shí)間的不同，隨著市場(chǎng)的變化，“貫”的單位有漲有落，因而俗稱“死碼活貫”。

顯然，“龍泉碼”法計(jì)量的不是嚴(yán)格意義上的材積?！褒埲a”法在使用中被發(fā)現(xiàn)存在著加碼幅度過(guò)大問(wèn)題，導(dǎo)致檢量徑級(jí)越大、誤差越大。過(guò)去由于計(jì)量簡(jiǎn)便，運(yùn)用靈活，各地使用日益廣泛，也日益完善。但終因跟不上時(shí)代的發(fā)展，特別是對(duì)材積單獨(dú)、準(zhǔn)確計(jì)量的要求，也不便于以“立方米”作為計(jì)量材積單位，“龍泉碼”法已于上世紀(jì)50年代退出歷史舞臺(tái)。

森林計(jì)測(cè)學(xué)的引入

森林計(jì)測(cè)學(xué)（后稱“測(cè)樹學(xué)”），作為專門學(xué)科最早起源于德國(guó)，于明治五年（1882）前后引入日本，再由中國(guó)留日學(xué)者從日本將其引入中國(guó)。學(xué)者們參考日文書籍，確定了一批中文的專業(yè)名詞：測(cè)樹、森林經(jīng)理、林分、林相、地級(jí)、作業(yè)級(jí)、林木蓄積、郁閉度、立木度、森林立地、法正林、施業(yè)案、林價(jià)等，大部分一直沿用了下來(lái)。

中國(guó)學(xué)者侯過(guò)（1881—1975）、張福延（1891—1972，后改名張海秋），早期先后赴日留學(xué)，均畢業(yè)于日本東京帝國(guó)大學(xué)林科，他們引入了德國(guó)學(xué)者胡伯爾（Huber）和斯馬林（Smallim）的分段檢量直徑測(cè)算木材材積的公式、樹高的測(cè)定、樹干解析等測(cè)樹學(xué)方面的技術(shù)與理論。其后，張福延編述《森林?jǐn)?shù)學(xué)》一書，于民國(guó)9年（1920）由中華農(nóng)學(xué)會(huì)出版發(fā)行。

民國(guó)18年（1929）張海秋到中央大學(xué)林學(xué)系任教，開設(shè)測(cè)樹學(xué)等課程，進(jìn)一步引入西方國(guó)家的測(cè)樹學(xué)知識(shí)，使之與中國(guó)的有關(guān)理論和技術(shù)相交融。這一時(shí)期，周楨（1898—1982）、干鐸（1903—1969）、邵均（1903—1977）、張靜甫（生卒不詳）等學(xué)者也從事著測(cè)樹學(xué)的教育和研究，中西方資料已逐漸交融于一體。張海秋編撰的《測(cè)樹學(xué)講義》，體系完整，材料翔實(shí)，僅測(cè)樹高一項(xiàng)，就介紹了20多種中西方方法，以及邁爾（Mayer）、浮士特曼（Faustman）、普勒司納（Pressler）等測(cè)高器，內(nèi)容豐富，既有理論，又有實(shí)例。

引入森林計(jì)測(cè)學(xué)后，嚴(yán)宙耕、蘇甲熏、周重光等學(xué)者在多個(gè)地方，選定標(biāo)準(zhǔn)地、采伐標(biāo)準(zhǔn)木，做了許多樹干解析工作。邵均積10余年教學(xué)研究經(jīng)驗(yàn)，在民國(guó)29年（1940）寫成《樹干解析法》一書，包括總說(shuō)、外業(yè)、內(nèi)業(yè)、制圖、測(cè)算方法之比較等內(nèi)容，附有樹干解析用表，既有理論，又有實(shí)際操作方法，此書于民國(guó)35年（1946）由重慶商務(wù)印書館出版。