明察秋毫談測距

1968年墨西哥奧運會的頭號英雄，要數美國運動員鮑勃·比蒙了。他“不朽的一跳”創造了“神話般的奇跡”，以8.90米的成績超越世界紀錄55厘米。由于幾乎跳到沙坑盡頭，落在當時光學測距設備的計量范圍之外，以至于裁判們不得不臨時找來鋼卷尺反復測量與核實。這個驚人的揭曉在記分牌上顯示出來時，由于比蒙對公制量度缺乏概念竟一時回不過神來，當人們告訴他8.90米等于29.25英尺，比蒙才頓時激動得長跪不起，熱烈擁抱和親吻大地。這一紀錄直到23年后才被鮑威爾在東京以8.95米的成績所打破。

墨西哥奧運會上為比蒙跳遠測距的光學儀器竟然會無能為力，世界大牌明星比蒙竟然只知道英尺不知道公尺，這無疑都涉及到運動場上的測距問題。

測距和計時一樣，是體育競賽的生命線。一切運動都離不開在三維空間中的精確定位，許多項目的成績都是以路程和位移的量化為最終結果的。而“差之毫厘，失之千里”的古諺應該是對運動測距的最好描繪了（圖1）。

(1）1948年倫敦奧運會用手電筒和卷尺測距

早期運動場上的測量工具是皮尺，由于具有伸縮性并容易在風中飄動和扭結，測量的精確性大打折扣。自從發明了鋼卷尺，測量更加可靠了。但操作不便，氣候影響，距離限制等因素仍長期困擾著運動場上的裁判。人們曾想出各種辦法改進測距手段。1948年倫敦奧運會上出現了“機械測距”，把標尺固定在跳遠沙坑旁，上面垂直安裝一根既能滑動又能轉動的橫桿，可以在運動員完成動作后立即放下來和沙坑里的落點“對齊”并讀出成績（圖2）。1968年墨西哥奧運會上使用了早期的光學測距，這是一個長長的如同滑軌的鋼尺，平行放置在沙坑旁的半空中，一只望遠鏡般的光學儀器就象磅秤上的砝碼可在鋼尺上移動，當它垂直對準沙坑里的落點時，鋼尺上的刻度便顯示出跳遠的成績。比蒙就是因為跳過了鋼尺滑軌的盡頭，才導致這種光學測距儀“望塵莫及”的（圖3）。

(2）1948年倫敦奧運會機械測距儀

(3）20世紀60年代的光學跳遠測距儀（左圖）光學跳遠測距儀的工作原理示意圖（右圖）

奧運會上“統一度量衡”無疑是重要的里程碑，如果你用英尺，我用市尺，他用公尺，測距就會成為“雞對鴨講”。 1908年倫敦奧運會的一大貢獻便是確定了以米制為通用標準，從此大家便都用量度單位的共同語言與國際接軌了。但直到1968年，飽經沙場的比蒙還對米制單位如此生疏隔膜，可見習慣和文化之間的“距離”多么難以“測量”。

由于距離測量的失誤帶來的嚴重后果在體育比賽中時有發生。1932年洛杉磯奧運會上，美國選手梅特卡夫卡的200米賽道多出了2米，致使奪冠的希望破滅；3000米障礙賽中所有運動員都多跑了一圈，致使本來應該獲銀牌的美國運動員麥克斯基在額外的最后一圈被人超過而變成了第三名；1956年墨爾本奧運會小口徑步槍60發臥射比賽中，加拿大選手奧里蒂以完美的600環創造了世界紀錄，但后來發現射程距離比奧運會標準短1.5米，記錄不能被正式承認；2000年悉尼奧運會體操比賽中，由于跳馬的安放和調整失誤，比標準高度矮了5厘米，致使包括霍爾金娜在內的體操明星在比賽中“前仆后繼”，一個個都摔得暈頭轉向；1965年中國第二屆全運會10000米競賽由于少記一圈，致使這一項目沒有成績。

如何更快捷、準確、可靠地丈量距離，是體育運動的持久課題。現代科技發展使測距手段與日俱新。我們看到當今天的選手把標槍、鐵餅投出后，便有一位裁判在落點插上標志，接著安放在遠處的激光測距儀便立即報告出準確的讀數了。

讓光線代替人來回跑一趟，便是這種測距儀的工作原理。看不見的波長900納米紅外激光對人眼無害，能迅速投射到落點標志上反射回來并被接受。通過比較發出的光線和接受的光線波長相位的差異，便能準確計算出往返距離的長度（圖4）。

（4）激光測距儀

而最新的激光測距儀則連續發出短促的激光脈沖，然后接受從測量標志上反射回來的信號。盡管光線的速度為每秒30萬千米，但精確到納秒的儀器卻能夠準確測出激光走完一個來回所花的時間，剩下的就只是簡單計算了（圖5）。

（5）圖組:激光測距儀工作示意圖

每次插在落點處的“標簽”也有特別的構造。它的頂端是一個復合的三棱鏡，也稱為回射器。光線無論從什么方向射來，它都能按照原方向反射回去。對于靈敏度極高的測距儀，接受這樣“劑量”的信號已經綽綽有余。

測距儀決不會安放在運動員的正后方，因此激光跑過的路程實際是落點到儀器間的距離。測距儀自然會運用余弦公式算出正確數據。

我們看到跳遠選手如果起跳犯規，顯示屏上就會立即發布他超過起跳線的距離，并能準確報告每個運動員起跳點的數據。這項技術是讓一排平行的紅外激光束沿垂直方向緊貼地面橫掃過起跳板所在的區域，當某一排光束受到選手起跳腳的阻擋時，接受器便會顯示出對應的位置來。

長跑運動員臨賽前，都會在身上佩戴一個鈕扣般的小芯片，其中輸入特定的個人信息。經過跑道上的計圈器時，芯片發出的信號就會被接受和處理，并在屏幕上顯示出運動員剩余的圈數。選手們都可以放心大膽的奔跑，而不必暗中默默給自己“記賬”，記圈員也不再擔心長跑中被運動員們“套圈”套糊涂了（圖6）。

（6）圖組:小小芯片卻有著巨大的作用

2007年4月15日在匈牙利德布勒森舉行的國際馬拉松比賽中，肯尼亞選手菲利普以2小時10分46秒獲得冠軍，這是一個十分可喜的成績。然而事后發現由于測量疏忽，整個賽程距離少算了2200米，為此匈牙利體育官員以公開信方式表示遺憾和道歉。馬拉松和其他公路長跑的賽道勘測和丈量是一大學問，必須由國際田聯頒發了A級或B級證書的測量員騎著安裝了尤尼斯.歐爾斯計數器并經過校準的自行車來完成。這種計數器通常固定在自行車前輪左側的軸上和輪輻聯動。車輪每轉一圈計數器便走動約20個數字。由于車輪圓周是一個定長，整個賽程起始點的距離就很容易確定了（圖7）。

(7）馬拉松測距計數器

盡管1924年國際田聯正式確定馬拉松賽程的距離為42.195公里，但由于考慮到自行車測距中可能出現的微小誤差，因此按每千米額外多增加1米來測量，計數表上的有效里程實際為42.237公里，充分體現了規則制定的“寧嚴勿寬”。更重要的一個共識是，由于馬拉松和其他公路賽經常有彎道，而選手們完全可以充分利用道路的寬度對賽程“裁彎取直”，“棄弧走弦”，盡可能尋找捷徑。這就要求測距員具有高度的職業水準，能騎著自行車先行選擇一條最短的路徑讓人無空子可鉆（圖8）。

（8）馬拉松路線的“裁彎取直”

從馬拉松賽程之遙到跳高架刻度之微，從動態的投擲丈量到靜態的場地設備校驗，測距的一絲不茍和精益求精是體育運動的前提和保證。