明朝末年，在當時著名科學家徐光啟（1562-1633年）的建議下，進行了一次緯度的測量，並推算了當時兩京十三布政司的經緯度。雖然這次的測量工作規模較小，不能與唐元兩代進行的大地測量工作相比，但是這是我國第一次利用由西方傳入的經緯度概念和測量方法進行的緯度測量工作，因此也是具有重要的歷史和科學意義的。
我國最早的天文大地測量是唐開元十二年（724年），由僧一行（683-27年）主持進行的子午線測量。到了元至元十六年（1279年），郭守敬（1231-1316年）又主持了一次天文大地測量工作，在南北約11000裡，東西約6000裡的範圍內，建立了27個觀測站，進行了緯度的測量。經過這兩次測量，我國天文學家對緯度獲得了初步的認識（那是還沒有緯度的概念，古代稱之為北極高，嚴格來講與緯度概念還是有區別的）。而對於經度，元初耶律楚材（1190-1244年）提出過"裡差"的概念，蘇天爵（1294-1352年）並在此基礎上進一步提出了地方時的概念，但總的來說當時的認識程度並不深徹。
僧一行進行的子午線測量
到了明萬曆八年（1580年），意大利傳教士利瑪竇（Matteo Ricci，1552—1610年）來到我國。在他到中國之前，就對經緯度測量產生了興趣，在來華的途中就進行了一些測量，到了中國後，先後在北京、南京、大同、廣州、杭州、西安、太原、濟南等地進行了經緯度的測量，並將測量的數據公開發表。萬曆十二年（1584年），他在廣東肇慶繪製了世界地圖，後又多次修訂，在萬曆三十年（1602年）製成《坤輿萬國全圖》。由此，西方的經緯度概念和測量方法在我國開始了傳播。
標註經緯線的坤輿萬國全圖
徐光啟在與利瑪竇的交往中，瞭解並接受了西方經緯度的概念和測量方法，並與我國古代對緯度的認識和測量方法聯繫起來，在他的一些著作中有所反映，如《題萬國二圜圖序》中開始便說"西泰子（指利瑪竇）之言天地圜體也，猶二五之為十也"，這裡肯定了天地都是球形的，然後在正論中又做了詳細說明"古法北極出地三十六度，此自中州言耳。唐人云南北相去每三百五十一里八十步而差一度，宋人云自交南至於嶽臺六千里而差十五度，此定說也。"之所以產生這樣的差度，正由於大地是球形的緣故，否則如果大地是平面的。"即南北相去百億萬裡，其北極出地之度宜恆微三十六，不能差毫末也"徐光啟在這裡肯定了大地是球形的，同時也說明了他對緯度的認識。
利瑪竇在中國繪製的地圖
其後，他在《月食起復方位具圖呈覽梳》中有說"上天下地各有經度緯度，測天則經度易，緯度難；測地則經度難，緯度易"，這說明他對經緯度及測量都具有了一定的認識。在此基礎之上，為了修訂曆法的需要，徐光啟在崇禎二年（1629年）建議進行緯度測量及經度推算。
由於當時社會混亂，內部農民起義和外部的騷擾，導致了測量的活動只能在較小的範圍內進行，最終僅僅實測了北京、南京、南昌和廣州四處的緯度，並用地圖推算了山東、山西、陝西、河南、浙江、湖廣、四川、福建、廣西、雲南、貴州等11個布政司所在地的緯度。還根據《廣輿圖》的"計裡之方"粗略推算了上述15處的經度。
明代測量的15個城市經緯度
《廣輿圖》是明嘉靖時期羅洪先（1504-1564年）根據元代朱思本（1273-？年）的《輿地圖》增改而成，該圖沿用我國古代傳統的"計裡畫方"的製圖方法，可以粗略推算出經度。明末清初有很多地圖均受《廣輿圖》的影響，沿襲計裡畫方的繪法，雖然我國古代的計裡畫方的繪圖方法到了後來可能已經轉化為一種編圖時"方格轉繪"的依據，在客觀上起到了方格投影的效果，但是同經緯度地圖還是兩種不同的製圖系統。因此，明末利用此方法推算經緯度，顯然還是有著較明顯的誤差的。
我們比較明末的測量值與現代緯度值，可以看出所測量的北京的誤差最小，只有5′，而南京最大，有27′，當時相比元代的測量數值，明末的這次測量精度已經有所提高，其原因應該是與測量方法的改進有關。
明代測量值與今值對比
由羅雅谷（Giacomo Rho 1593-1638）撰寫，湯若望（Johann Adam Schall von Bell 1592-1666）修訂的《西洋新法曆書》"日躔歷指"篇"定北極出地度分"記載："用象限儀，取北極附近一星極高、極低之數，平分之，為北極出地度分。如用勾陳大星，西曆為小熊尾第一，冬至日酉時測得極低之十七度強，卯時測之，得四十三度強，其差六度，半之，三度，與三十七並得四十度強，是順天府北極出地之數"同時書中還記載"古法用表景或儀器測冬、夏至兩日軌高之差，折半，以減夏至高，得赤道高，以減象限，即北極高也，然人目不在地心，在地面，故得數未確。……且用表，即景末難定，又有日輪半徑之差，清濛之差，致差之道多端，豈容略率推步，遂定高下之數哉！"從上述記載看來，明末測量緯度用的是西方的方法，而不是傳統的日影測量法，這樣再加上引入了對週日視差（當時叫做地半徑差）的校正和蒙氣差的校正，因此提高了精度。
徐光啟和利瑪竇
這次沒有測量經度，應與當時測量經度比較困難有關，《明史 天文志》"東西偏度"條引湯若望的話說"故欲定東西偏度，必須兩地同測一月食"，這種方法被稱作月食經度法，但這就需要等待月食的發生，同時需夜晚觀測。徐光啟說"測地則經度難，緯度易"，在崇禎三年到六年（1630-1633），徐光啟曾5次預報月食，並進行了4次的觀測，獲得了大量數據，可惜在1633年徐光啟去世，否則，利用月食測量經度的方法遲早會被他發現。
今天根據崇禎七年的日食數據推算的經度
徐光啟在這次測量活動中採用了西方的360度制和60進位制，在推算經度方面以通過北京的經線為中經線，在後來清代的兩次測量活動中仍沿用，所以這次的測量活動是很有意義的。
我國古代經緯度測量的發展，大致分為兩個階段，前一個階段是按照我國自己的傳統方法進行發展，後一個階段是受西方科學方法的影響所進行的發展，而明末的這次測量正是兩個階段的過渡期。這次測量採用了西方的方法，並引入了週日視差和蒙氣差的校正，使得測量精度有所提高。徐光啟一方面積極學習和引進西方的先進技術，另一方面又將這次的測量同唐、元時期的測量聯繫起來，這種既學習和引進外國先進技術，同時又繼承過去科技成就的治學態度，不僅在當時難能可貴，就是對於現代來說，也是非常值得借鑑的。
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