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給珠峰量「身高」為啥從黃海測起

新浪科技 2020-05-22 07:18

原標題:給珠峰量「身高」為啥從黃海測起 來源:科技日報

8bc4-itvqccc4952068.jpg從加烏拉山口拍攝的珠峰 新華社記者 普布扎西攝

此次珠峰高程測量成果可用於地球動力學板塊運動等領域研究。精確的峰頂雪深、氣象、風速等數據,將為冰川監測、生態環境保護等方面的研究提供第一手資料。

  現在珠穆朗瑪峰(以下簡稱珠峰)「身高」到底是多少?這是許多人關心的話題。

  根據天氣狀況,近期2020珠峰高程測量登山隊的12名隊員將對珠峰的峰頂發起衝擊,有望實現我國專業測繪人員首次登頂珠峰測高,這將使測量數據更可靠、更具說服力。值得注意的是,在60年前,即1960年,中國登山隊員王富洲、屈銀華、貢布成功登頂,開創了人類登山史上首次從北坡登頂珠峰的歷史。

  攀登珠峰是勇敢者的挑戰,測量珠峰更是難上加難。

  為何要對這一難題發起攻堅?多次給珠峰測高具有什麼意義?測繪隊員又是怎麼來給珠峰量「身高」的?

 珠峰的精確「身高」意義非凡

  珠峰位於中國與尼泊爾邊界的東段,是世界上最高的山峰。在過去數十年間,珠峰的海拔高度被世界公認為8848米。

  新中國成立以來,我國測繪工作者已對珠峰進行過6次大規模的測繪和科考工作,並先後於1975年和2005年兩次成功測定並公布珠峰高程。

  1975年,我國首次將測量覘標矗立於珠峰之巔,精確測得珠峰海拔高程為8848.13米。2005年珠峰高程複測,我國測量隊採用了傳統大地測量與衛星測量結合的技術方法,並首次在珠峰峰頂測量中利用冰雪雷達探測儀測量冰雪厚度,經過嚴密計算,測得珠峰頂岩石面海拔高程8844.43米。

  這一數據成為我國行政管理、新聞傳播、對外交流等活動及公開出版的地圖和教材中使用的權威數據。

  為何今年又對珠峰高程進行複測?

  2020珠峰高程測量技術協調組組長、中國測繪科學研究院研究員黨亞民對媒體表示,重測珠峰高程主要有兩個原因:珠峰高度一定發生了變化;珠峰測量技術也有了大的飛躍,新技術可以明顯提升珠峰測量精度。

  黨亞民解釋,長期來看,珠峰以每年4.4毫米的速度緩慢升高,這就意味著10年會升高4厘米左右,30年升高13厘米多。如果珠峰高程的測量精度在10厘米左右,那麼二三十年後,就需要重新測量珠峰高程了。短期來看,一次地震也可能影響珠峰的高程。

  大地測量學家陳俊勇形象地給出測量珠峰的理由——就像父母會定期給自己不斷成長的子女量量身高一樣。「人類要不斷深入地認識自然,中國人要不斷深入地認識自己的國土。」他說。

  今年是人類首次從北坡成功登頂珠峰60周年、中國首次精確測定並公布珠峰高程45周年,開展此次珠峰高程測量具有重要的歷史意義。

  據了解,此次珠峰高程測量的核心目標是精確測定珠峰高度,測量成果可用於地球動力學板塊運動等領域研究。精確的峰頂雪深、氣象、風速等數據,將為冰川監測、生態環境保護等方面的研究提供第一手資料。

 交會點和覘標是測量關鍵

  黨亞民介紹了珠峰高程測量三部曲。

  第一步是高精度的海拔高程起算面的確定。首先,將黃海高程基準(中國海拔高程的起算面),從青島用水準測量方法一步一步傳到珠峰地區;其次,進行珠峰地區大量的前期和後續的測量工作,如在珠峰地區的GNSS(全球衛星定位)測量、水準測量、重力測量等,精確地將這個海拔高程起算面延伸到珠峰下面。也就是說,先要知道珠峰的0米起點究竟在哪。

  第二步是峰頂「會戰」測量。主要包括3項工作:通過高精度GNSS定位方法,測量出珠峰雪頂的位置;在海拔6000米左右,利用三角高程和交會方法,測量峰頂覘標,確定珠峰高度;通過冰雪雷達探測儀,測量峰頂一定範圍內雪面到岩石面的距離。

  最後一步是珠峰海拔高確定。通過嚴密計算,將峰頂的GNSS測量成果、三角高程和交會測量成果歸算到海拔高,包括雪面高和岩面高。

  在這過程中,6個交會點的確定和在珠峰頂插上覘標是關鍵步驟。「交會測量是此次珠峰測量的重要內容,交會點是實施交會測量的基礎,只有在交會點架設測量儀器,才能獲取交會點至峰頂覘標的距離、角度等觀測數據,通過計算獲取珠峰的高程值。」參与此次珠峰測量的自然資源部第一大地測量隊副總工程師劉站科告訴科技日報記者,交會點必須與珠峰峰頂通視,不能受自然地物的阻擋。

  當精確高程傳遞至珠峰腳下的6個峰頂交會點時,將在珠峰之巔豎立測量覘標。運用「勾股定理」,推算出峰頂相對於這幾個點的高程差。這也是測繪隊員必須親手將覘標插上珠峰的主要原因。

  目前,珠峰高程測量已實現了由傳統大地測量技術到綜合現代大地測量技術的轉變。為了使測量數字更精準,測量團隊還會將雪深雷達、重力儀等儀器攜帶到峰頂,而這些儀器都需要專業測繪人員操作。正因此,此次自然資源部第一大地測量隊的測繪隊員成為了衝擊峰頂的主力軍。

 國產測繪儀器大顯身手

  「2020珠峰高程測量綜合應用了多種技術手段,包括GNSS衛星測量、冰雪探測雷達測量、重力測量、衛星遙感、似大地水準面精化等多種傳統和現代測量技術,最終公布的海拔高程,是對多種數據進行綜合處理的結果。」劉站科說。

  據了解,2005年珠峰高程測量時,GNSS衛星測量主要依賴GPS系統,而今年的珠峰高程測量行動將同時參考美國GPS、歐洲伽利略、俄羅斯格洛納斯和中國北斗這四大全球導航衛星系統,並且會以北斗的數據為主。

  「北斗衛星導航系統在2020珠峰高程測量中發揮了重要作用,不僅用於珠峰高程測量的基礎部分和外圍控制測量,也將用於登頂后峰頂的坐標測量和冰雪探測測量。」劉站科說。

  劉站科介紹道,珠峰峰頂架設覘標上的GNSS測量設備以及峰頂冰雪探測雷達中集成的GNSS定位設備均可接收我國自主研製的全球衛星導航系統——北斗衛星導航系統的數據。

  登頂測量時,峰頂覘標GNSS接收機將依託北斗衛星和珠峰地區以及外圍的GNSS監測網聯合同步觀測,從而確保精準的峰頂坐標獲取。同時,峰頂冰雪探測雷達測量獲取的北斗衛星導航定位數據將確保計算的峰頂冰雪層厚度以及地形數據的精度。

  值得一提的是,此次珠峰高程測量也成為國產測繪儀器的主場。

  珠峰地區具有海拔高、氣壓低、氣溫低的環境特點,為了保證珠峰高程測量順利進行,GNSS接收機需要在零下40攝氏度,海拔9000米的環境條件下仍可以正常工作。中國測繪科學研究院國家光電測距儀檢測中心經過近5個月的測試,選出了滿足要求的國產GNSS接收機。

  「經過多年的技術積累和市場競爭,國產測地型GNSS接收機以及核心元器件不僅實現了國產化,性能和質量上也達到了與國外同類產品基本相當的水平,採用國產接收機還可增加我國北斗衛星導航系統數據接收、處理功能,在技術上更加先進,也更加可控,同時擺脫了對美國GPS衛星導航系統的依賴。」中國測繪科學研究院有關負責人表示。(記者 操秀英)