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测量珠峰的意义

2020-05-29 06:52阅读：

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测量珠峰的意义 登顶珠峰的英雄
这几天，非常引人关注的事件之一，就是我国“2020珠峰高程测量登山队”的8位队员们于5月27日11时成功登上珠穆朗玛峰的峰顶，竖起测量觇标，为精确测定珠峰的高度奠基。
我们在课本里知道，珠峰的高度为8848米。既然已经知道了这一高度，为什么还要再次测量呢，其意义何在？
一、珠峰的高度有争议
珠峰的高度问题，在国际中一直都存在争论。
有关珠峰最早的地理信息是1719年康熙时期所进行的全国土地测量，根据测绘结果出版的《康熙皇舆全览图》中，明确地标出了珠峰的经纬度。但当时还没有出现人登上珠峰的相关记录，因此关于高度的信息是空白的。
1852年，英属印度测绘局长安德鲁
·华欧带领测绘队征服珠峰。4年后，英国公布了这次测量得到的珠峰高度——8840米。这是国际上公认的第一次测得的珠峰高度。而珠峰也因此被证实为世界第一高峰。
这次测量之后，世界上很多国家的测绘队纷纷跟上，并先后公布了自己所测的高度数据。比如说，1954年印度人公布珠峰的高度为8848米，1992年意大利人公布珠峰的高度为8849.04米，1995年美国人宣布珠峰的高度为8850米，等等。我国第一次测量珠峰高度是在1975年，并公布珠峰的测量高度为8848.13米。我国的课本中所描述的珠峰的高度，就源于1975年的这次测量。
从上述数据可以看出，不同国家测量的结果并不相同，很难说哪一个数据更为精准。为什么存在这样的偏差？除了测量工具、测量方法等方面的差异之外，还与以下几个方面的因素有关：
首先，珠峰测高的0米起点的确定，也就是与珠穆朗玛峰最高峰所对应的大地水准面在哪里？这看上去似乎比较简单，但事实上非常复杂。在过去几十年中，我国测量人员为了获得这一基点位置曾付出了相当艰苦的努力。
其次，珠峰的高点位置如何确定。即便人到达了珠峰的顶端，依然是站在皑皑白雪之上，它的岩石层在哪里？1975年我国登山队登顶测量时，女测绘员潘多采用的是把一根直径4、5厘米的木头杆子直接插进雪层，直到插不动为止，以此来确定雪层的厚度。其实这样的测量还不够精准，很有可能松软的雪层下面还有冻雪层。
再次，珠峰所在地区现还处于地质活跃期，由于欧亚板块与印度洋板块的碰撞，到现在为止，珠穆朗玛峰的整体趋势还是在持续上升。但遇到大的地震，又会突然下降。比如说，2005 年我国所进行的珠峰测量，获得珠穆朗玛峰峰顶岩石面的海拔高程为 8844.43 米。这个高度显然就比30年前的测量要低一些。
一般在三种情况下，就需要对珠峰高程重新测量。
第一种情况是，当珠峰高度缓慢变化积累到一定程度，需要重新测量珠峰高度。第二种是，如果在离珠峰较近的地方发生大地震，认为地震对珠峰高度影响明显，也需要重新测量珠峰高度。第三种情况是，当珠峰高程测量技术有了一个大的飞跃，新技术可以明显提升珠峰测量精度，也需要重新测量珠峰高度。
二、珠峰的高度如何测量？
珠峰的高程测量分为三步来进行。
第一步：高精度地确定珠峰的零海拔基准面。
我们知道，我国的零海拔水准原点在青岛，即黄海的平均海平面。地球是一个圆球，怎样将青岛所在处的水准原点标准高度迁移到珠峰所在处，定下测量的零海拔基准点呢？
这个过程非常复杂。测绘人员需要从青岛的水准原点出发，最多每隔60米确定一个测量点。在测量点两端设立起两个标尺，结合路程和角度数据计算出两个测量点的高度差。就这样一点点向珠峰的方向延伸，通过高度差的不断累加，最终得到珠峰从山脚到山峰的高度数据。这样建立起来的观测点，总数超过了1万个。
在珠峰地区，测绘人员还要进行大量的前期和外围测量工作，包括在珠峰地区的卫星定位测量、水准测量、地面重力测量、航空重力测量等，然精确地将这个零海拔高“基准面”延伸到珠峰下面。
一般的重力测量采用的是地面重力测量的方法，测绘人员携带重力仪进行实地测量，将仪器放置在某个测量点位上，测量一段时间就能得到这个点位的重力数据。但珠峰地区平均海拔在5000米以上，地形地貌极其复杂，绝大部分地方人员无法到达，存在大量的重力数据空白区，这就严重制约了海拔高程起算面的精准度。
为了填补珠峰地区地面重力资料的空白，此次测量应用了航空重力测量技术。把先进的航空重力仪安装在飞机上，相当于在飞机上安装一个感应地球重力的传感器，它能反映地面重力的变化。飞机按照事先设计好的测线在1万米左右的高度来回飞行，多条飞行测线形成一个密集的空中重力数据面。结合机载卫星动态定位、惯性导航和重力仪数据把空中重力值测出来。
这样，航空重力测量的结果结合地面重力测量的结果，再结合卫星资料获取的数据，通过物理大地测量的理论方法进行数据处理，把珠峰高程起算面精准地确定出来后，就可以精确测定珠峰高程。加入航空重力测量的数据后，起算面精准度可以提高大约30%，珠峰峰顶高度的精准度自然也会相应提升。
要把这项工作做好，所需要耗费的时间和都精力很大。常常需要测量团队花费数年的努力才能完成。
第二步：峰顶“会战”测量。
珠峰峰顶“会战”也分为三步。首先要通过高精度卫星定位方法，测量出珠峰雪顶的位置；其次是在海拔6000米左右，利用交会和三角高程测量方法，测量队员们登顶后插在峰顶的觇标，确定珠峰高度；最后，通过雷达雪深测量，测量峰顶一定范围内，雪面到岩石面的距离，也就是峰顶冰雪层厚度。
测量登山队员登顶后，首先需要在峰顶竖立起测量觇标。这并不是一项容易的工作，峰顶风很大，队员们需要用好几个绳索将觇标固定到地面。觇标竖立后，6个珠峰高程测量交会点的测量人员，就会用超长距离测距仪瞄准觇标，进行观测。觇标会一直留在峰顶，一直到观测不到为止。
测量珠峰的意义 6个珠峰高程测量交会点示意图
同时，觇标顶端还会固定卫星定位设备，接收卫星信号进行高精度定位。另外，在峰顶还要进行雪深雷达的测量，队员会携带一个地质雷达测量仪上去，在峰顶来回拖动仪器，对峰顶大约20平方米左右的范围进行扫描，获取数据。
此次峰顶测量还有一项新的突破，即在峰顶开展重力测量，采集峰顶的重力数据，结合外围开展的珠峰周边重力测量和航空重力测量，为珠峰区域重力场模型构建和似大地水准面精化提供重要基础数据。
此次测量将综合运用GNSS卫星测量、精密水准测量、光电测距、雪深雷达测量、重力测量、天文测量、卫星遥感、似大地水准面精化等多种传统和现代测绘技术，精确测定珠峰高程。在技术创新和突破上，本次珠峰高程测量将依托北斗卫星导航系统，开展测量工作；应用航空重力技术，提升测量精度；利用实景三维技术，直观展示珠峰自然资源状况。
第三步：最终确定珠峰高度
登顶测量只是完成了最重要的测量数据，但真正的结果还需要经过一段时间的数据处理和反复检核计算。
测量工作完成后，技术协调组将组织相关单位要完成全部的外业测量数据的整理，包括峰顶数据的整理，外业观测成果的质量检查、数据汇总等。之后，将全部的外业测量数据提交给数据处理团队，进行数据处理和分析。这个过程大概要花2到3个月的时间，其中最重要的一项就是得出珠峰峰顶的三维坐标。
据悉，2005年珠峰测量于当年5月22日成功登顶，最终经过近5个月的数据处理、计算和审核，于10月9日向世界公布珠穆朗玛峰的新高程数据：峰顶岩石面海拔高程为8844.43米，峰顶岩石面高程测量精度±0.21米；峰顶冰雪深度3.5米。
三、测量以及得出的数据的价值
珠峰高程测量除了关键的峰顶测量数据，同时还在珠峰地区观测了大量的用于海拔高程“基准传递”的测量数据，这些数据可广泛应用于青藏地区地球动力学板块运动、地震对珠峰高程的影响等领域的研究。
此外，与珠峰高程测量相关的其他数据，如精确的峰顶雪深、航空重力数据，以及气象、风速和冰川监测等数据成果，将为珠峰及其周边地区的自然资源监测和生态环境保护等提供第一手资料。
除了获取重要地理信息外，最重要的一点是，珠峰高程的变化能典型地反映出全球气候变暖的趋势。这些数据结果，以珠峰为切入点，可以让公众了解到目前青藏高原正在发生的一些气候和环境变化，比如近十年来高原湖泊面积有扩大的趋势，比如青藏高原冰川消融的速度，等等。这也将加强公众对目前全球气候和环境变化的认识与关注。




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