日本國土地理院「關於一等三角點」 - 健行

網誌圖文版： http://mstar.pixnet.net/blog/post/31529311


昨天聽了登山補給站 jogi 前輩關於「陸地測量部三角點」的講座，感覺非常有收穫。

正好找到日本的國土地理院的網站有個「一等三角点を散歩する」(漫步一等三角點)
http://www.gsi.go.jp/MUSEUM/TOKUBE/KIKA5-smain.htm
的網路資料，與今天的講座內容有些關係，就大致翻譯一下，供作參考資料。


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日本一等測量網
http://www.gsi.go.jp/common/000018248.gif


日本近代測量的基礎三角測量，是工部省測量司於明治四年 (1871)
經英國人 C.A.McVean 的指導，在東京府設置了十三顆三角點後開始。

後於明治八年、九年 (1875、1876)，開拓使經美國人 J.R.Wasson、M.S.Day 的指導，
在北海道以南部、中央地區為中心觀測了約五十點。

明治七年 (1874)，內務省地理寮接收了測量司的業務，從明治八年開實施
「關東八州大三角測量」；之後改稱「全國測量」，開始全國境的測量。

明治十五年 (1882)，完成一百點三角點選點後就停工了；
明治十七年 (1884) 起改由陸軍參謀本部測量局接手，終於要開始做全國的三角測量。

參謀本部內由到德國留學八年、兩年前剛歸國的田坂虎之助
制定了等同現在測量作業規範的「三角測量説約」，正式開始一等三角測量。
這時開始，測量方式由法國式改為德國式。

一等三角測量就這樣開始，到大正二年 (1913) 實施完一輪的觀測，算是完成作業了。
接著又在千島群島、樺太 (庫頁島)、台灣等外地領土開始測量；
之後因為為了配合地殼變動等目的，直到現在仍重複實施測量。



關於一等三角測量

一等三角點前身：内務省的大三角點標石 (雲取山)，目前在新潟縣的米取山有現存
http://www.gsi.go.jp/common/000017826.gif


一等三角測量，是為了做成函括全日本的地形圖 (國土基本圖) 而開始的。

http://www.gsi.go.jp/common/000017828.gif

一等三角測量要先從設置已量出精確長度的基線開始：
選擇 3KM～10KM 的直線、平坦地方，用 4M～25M、熱漲冷縮不大的基線尺仔細量出。

據說為了減少溫度造成的伸縮，直到明治末年時還一直將基線尺冷凍保持在零度使用。

依據這個基線的長度、再測量兩端的角度，就可以完成一個個大三角形，
然後以約 40KM 的距離在全國設置三角點，即是「一等三角點」(一等三角本點)。
(一般都將後來以 25KM 距離密度設置的一等三角補點也算進來，都叫「一等三角點」)

之後按照二等、三等順序增加密度設置三角點，然後開始製作地形圖。



製作觀測用標的 (覘標)

測量標 (一時標識)
http://www.gsi.go.jp/common/000017857.gif


三角測量的第一步，要先找出適合測量的場所 (選點)：
要可以遠望、也要讓其他點可清楚看見、還要能安全作業，所以不一定在山的最高點。
富士山的山頂不是一等三角點，就是因為鄰近的一等三角點都不容易觀測之故。

完成選點後，為了讓其他點能看見，便製作可方便觀測的「架子」(一時標識)。(造標)

架子高度約 3M，但也有到 30M 的，就算不是在遠離人煙、要費力搬運材料的高山上，
就算在平地上搭設這麼大的東西也是很麻煩。

一等三角測量主要都用上圖中央那種架子，中間可放置測量儀器。

搭設作時的狀況
http://www.gsi.go.jp/common/000017860.gif



測量角度的儀器

Carl Bamberg 一等經緯儀
http://www.gsi.go.jp/common/000017883.gif


德國製的測量水平角儀器，精度非常棒、也無比耐用。

當時搬運狀況
http://www.gsi.go.jp/common/000017885.gif


含搬運箱總重約 60KG，加上還要搬架子的材料、食物等，非常辛苦。

關於三角測量的艱苦，在大正十一年 (1922) 的「武俠世界」雜誌中，
除了日本阿爾卑斯的攀登記錄外還刊登了不少陸地測量部人員的山難紀錄。

大正六年知床半島的「海別岳山難」：
九月二十九日猛烈的暴風雨造成漏水、天幕帳被吹走，低溫襲擊、連三天氣候都沒變，
飢寒交迫下已有最壞打算的測量人員立起信號旗、將測量成果跟遺書一起綁在旗竿上；
還好到十月四號天候就回復而得救了。

大致就在技術不成熟、裝備不足狀況而遇到種種困難，
但總算在大正二年 (1913) 完成往後測量、製作地圖所準的一等三角點測量。



標的之光

反射器
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回光器
http://www.gsi.go.jp/common/000017954.gif


有辦法看見距離超過 40KM 遠三角點上的架子嗎？

大多情況下，是用「反射器」反射陽光讓對方觀測；
但距離比較近時，可以直接用望遠鏡觀測架子。

為了要將陽光反射到標的，所以必須配合太陽的位置移動鏡子。
測量作業常常受天候變化影響，測量人員要能有耐心堅持到作業完成。

也可以自己使用「回光器」發射光源。

在沒有無線電的時代，測量人員之間要怎麼互通開始與結束呢？
利用反射器和回光器發出事先約定好的信號：怎樣是開始、怎像是暫停。



指示正確位置的標石

三角點標石
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雲取山三角點
http://www.gsi.go.jp/common/000018021.gif


三角點的正確位置，是在埋設的標石的十字中心。

做完觀測之後，架子的中心不一定會跟標石中心一致。
但為了往後保存，標石應該要埋設在妥當的地點。

照片中的雲取山三角點有缺角：
三角點是許多測量人員心血結晶，壞了之後要再花許多經費來恢復，應該要妥善保護。



一等三角點標石的構造

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一等三角點標石的重量：柱石 90KG、磐石 45KG。
要搬上 2000M 以上的高山，可是非常辛苦。

整個標石從上到下：柱石、磐石、下方磐石，
我們通常看到的只有露出的一部分柱石而已。有時四邊還會埋設護石。

磐石和下方磐石是為了萬一有遺失損壞時可以方便復原而埋設，中心點都對齊；
但有些高山上可能沒有埋設下方磐石。



測量結果 (觀測手簿)

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據說剛開始實施一等三角測量的明治初年，很多技術人員都不太會阿拉伯數字，
用「1棒、2のん、3耳、4ケ、5ち、６鼻、７鑰匙、８葫蘆、９のし」口訣來記寫法。

為了儘量避免看錯或計算錯誤，規定技術人員都必須按統一的書寫法；
圖中的數字寫法就是例子。



測量結果 (點之記)

舊
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新
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http://www.gsi.go.jp/common/000018137.gif


「點之記」就是三角點的戶籍、位置圖。
要到沒去過的三角點做測量石，就必須取得做參考。
裏面內容是：點名、所在地、地主、測量日期、抵達三角點的路途、位置圖等。

舊「的點之記」上沒有圖，但會附上行走路線、飲水食物、僱工價錢等許多有用資訊。
雖然幾乎都不適合現代的情況了，但可以作為推想當年情況的重要依據。

新田次郎的作品《剱岳 点の記》，就是以此為名。



測量結果 (成果表)

http://www.gsi.go.jp/common/000018155.gif
http://www.gsi.go.jp/common/000018157.gif

用來彙整測量成果的就是「三角點成果表」。
裡面有：三角點的等級、名稱、經度、緯度、XY 座標、標高等與三角點有關的資訊。

圖中是以前的格式，還列出週邊其他三角點的方位、距離、對數等，
現用的格式都已簡化掉了。



測量結果 (網圖與配點圖)

基準點網圖
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http://www.gsi.go.jp/common/000018181.gif

基準點配點圖
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http://www.gsi.go.jp/common/000018330.gif


兩個都是用來表示點位的設置狀況及與週邊點的關係，給要實施測量的技術人員使用。

基準點網圖除了表示三角點位置，還表示週邊方位可視狀況、觀測方向、計算順序等。

實施三角點的技術人員都會給予一個漢字的「冠字」，
只要一看觀測手簿或網圖上的冠字，就知道該三角點是由誰測量的。

基準點配點圖則是用於往後測量規劃使用，標上了三角點的位置與等級、名稱。



測量結果 (一等三角網)

日本的一等三角網
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http://www.gsi.go.jp/common/000018250.gif

先實際設定並精確量出 3KM～10KM 的基線長度 (基線測量)，再於兩端做菱形測量、
得出一等三角網的一個邊，然後依序實施三角測量完成一等三角網。

不過，誤差值會隨著三角測量的次數而增加，
所以每一定的距離就要設定一條基線 (全日本共十四條) 以確保精確度。

圖中的是完成的一等三角網，實際上千島群島、南樺太 (庫頁島)、台灣、朝鮮等
日本的領土、佔領地也都同樣實施了三角測量，有部份並和日本的三角網結合在一起。



新時代的測量

全站式電子速距儀 (Total Station)
http://www.gsi.go.jp/common/000018288.gif

GPS 測量儀
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VLBI 接收站
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電波、光波取代了過去的三角測量，還大大提高了精確度、降低作業難度。

全站式電子速距儀 (Total Station)：一台儀器就可測量角度與距離。

GPS 測量儀：利用收到 GPS 衛星訊號的時間來計算距離，
接收多個衛星訊號後計算出三次元的位置，可以得到以往未有的精確座標

VLBI：接收數十億光年遠的基準星發出的電波，數千公里遠的距離也只有幾公釐的誤差

近年這些新技術被利用在營建工程或製作地圖，
甚至還可以即時得到精細到只有每年數公分的地殼變動資訊。



日本最高的一等三角點

「赤石岳」：長野縣下伊那郡大鹿村
北緯 35度 27分 29秒
東経 138度 9分 38秒
標高 3120ｍ
http://www.gsi.go.jp/common/000048854.jpg


日本最高的一等三角點並非最高山「富士山」、第二高山「北岳」，而是「赤石岳」。
因為一等三角點並不是為了測量山高，而是為了製作地圖與測量使用。

一等三角測量是為了製作近代地圖而開始的，
這之前正確性較高的只有伊能嘉矩製作的地圖而已。

三角點的名稱事由沒有確切地圖的技術人員調查、測量後取的，
可能在詢問當地人時聽錯或寫錯而造成與實際不同的狀況；
特別是日本阿爾卑斯等深山。像「前穂高岳」的一等三角點取名「穂高岳」、
「西穂高岳」的點位取名「前穂高」就是有名的例子。

基準點配點圖
http://www.gsi.go.jp/common/000018330.gif


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