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珠峰“身高”为何要算上几个月?

2020年5月27日,我国珠峰高程测量登山队的8名成员成功从北坡登顶珠穆朗玛峰,他们不仅令国旗再一次飘扬在世界之巅,还将测量觇标安置于峰顶,这是2020年珠峰高程测量的一个重要时刻。珠峰高程的上一次测量是在2005年,为什么“短短”15年后又要为珠峰量“身高”呢?


为何要一次又一次为珠峰量“身高”


说到珠峰“身高”,许多人都会想到8848这个数字。这是在1975年,中国人首次将测量觇标矗立于珠峰之巅,用传统大地测量手段测得并为世界所公认的珠峰(雪顶)海拔高度——8848.13米。

2005年,我国采用大地测量与卫星测量结合的技术方法,并首次在峰顶利用雪深雷达测量冰雪厚度,测得珠峰(岩面)海拔高度为8844.43米。长期来看,珠峰在以每年约4.4毫米的速度缓慢升高。

也许有人会说:“一次又一次为珠峰量‘身高’没有必要,不就差个几厘米吗?”其实不然。作为地壳运动活跃地区,珠峰高度的变化反映了印度洋板块与欧亚板块的强弱变化,而这种强弱变化是造成地震活动的根源。尤其是2015年4月尼泊尔发生的里氏8.1级地震会对珠峰高度产生什么影响,科学界尚待定论。况且,测量珠峰不仅仅是测量高度,雪深、气象和风速等数据都将为冰川监测、气候变化、生态环境保护等方面的研究提供一手资料。


珠峰的“身高”为何要从黄海算起


一个人的身高是他头顶到脚底的距离,但要测量山峰的高度——在测量学中也叫高程,这个“落脚点”选在哪里,得有个统一的基准。这就是海拔零点,又叫水准零点。所以我们所说的珠峰高度不是其实际高度,而称为海拔高度或绝对高度。

由于地球并不是规则的球体,世界各地的海拔零点也有差异,世界各国大都选择离自己最近的平均海平面,作为自己国家测算海拔高程的基准点。在我国,则定为黄海的平均海平面。

假想这个平面向大陆内部延伸,一直延伸到珠峰下面,那么珠峰的高度便从这个面算起。又或者,通过重力测量把这个基准点的重力值“引”过来,同样能在珠峰脚下找到这个起算面。

当然,在实际测量中,不必真的一步步跨越千山万水把这个平面从黄海延伸到珠峰,因为基于此前完成的国家基准项目,已经获得了西藏拉孜县的精确海拔高度。这样,只需完成最后500千米左右的“延伸”就可以了。


为什么需要人力登顶


现在的测绘技术和高科技装备远非45年前可比,为什么还需要人力登顶实地测量呢?因为这是为了获得精确的测量结果而必须采取的手段。

珠峰高程测量最大的困难在于峰顶的极端环境,测量型无人机目前尚无法在这样恶劣的环境下飞行,机器人也无法代替人工操作精密测量仪器。卫星遥感手段在高程方向的测量精度在2米左右,和大地测量厘米级精度要求相比差距较大,并且这种手段只能测出雪顶的高程,而非经雪深雷达探测后得到的岩面高程。

还有,珠峰峰顶并不是一个点,而是一个20多平方米的面,必须由人将觇标带上峰顶,才能确保目标点一致,精确测得角度和距离。


珠峰“身高”为何要算上几个月


如果说确定海拔高程的起算面是珠峰测量的基础,那么交会点的确定和在珠峰顶插上觇标则是测量的关键步骤。

需要在海拔5200~6000米确定6个不受自然地物阻挡的与峰顶通视的交会点,并架设测量仪器,获取交会点至峰顶觇标的距离、角度等观测数据,根据勾股定理推算出峰顶相对于这几个点的高程差。再结合高精度GNSS(全球导航卫星系统)定位方法测量出的雪顶位置,以及雪深雷达测量出的峰顶一定范围内雪面到岩石面的距离,得出峰顶的雪面高和岩面高。

这个计算不是简单地按几下计算器,而是要经过专业的数据处理和复杂的针对各种误差的改正计算,涉及GNSS控制网数据处理、高程控制网数据处理、峰顶交会数据处理、重力测量数据处理、雪深雷达测量数据处理、珠峰地区重力场及似大地水准面精化等7个领域。这也是为什么珠峰高度不能很快公布的原因。


即将公布的珠峰“身高”会是有史以来最精确的


由于有了传统大地测量方法与现代大地测量方法的“双保险”以及大量新技术的应用,2020年珠峰高程测量将为我们提供一个有史以来精度最高的数值。

2005年珠峰高程测量时,GNSS定位主要依赖美国GPS系统,而今年的珠峰高程测量将同时参考GPS、欧洲伽利略、俄罗斯格洛纳斯和中国北斗这四大全球导航卫星系统,并以北斗数据为主。而且北斗系统不仅用于珠峰地区及外围的控制测量,也将用于登顶后峰顶的坐标测量和雪深雷达探测。

科考人员还在珠峰北坡地区开展广泛的高精度航空重力测量以及峰顶重力测量,并在靠近峰顶的区域增加大量的地面重力加密测量。这是人类首次在珠峰地区开展重力测量,更会提升珠峰高程起算面的精度。


来源:《意林文汇》2020年第09期

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