科技日報 央廣網 發表於 2020-12-09 08:55:35
8848.86米！測繪技術標定「地球之巔」新高度；這個是最新的測定珠峰高度8848.86米； 8848.86米——12月8日，國家主席習近平同尼泊爾總統班達裡互致信函，共同宣布珠穆朗瑪峰高程。
早在2005年，中國公布的8844.43米就是經過嚴密解算，最終獲取的當時珠峰峰頂巖石面海拔高。而珠峰高程數據處理也是圍繞這四個高程的精確解算進行的。
2020年12月8日，珠峰高程測量結果正式公布，珠穆朗瑪峰最新高程為8848.86米。很多人驚呼：珠峰長個了！這個新高度是如何獲得的，背後還有哪些故事？
珠穆朗瑪峰最新高程為8848.86米 長高了
這次公布的珠峰高程數據是包含珠峰峰頂雪面的高度，相比以前公布的高度高了些，珠峰「長高」的背後是何原因？
據報導，從2005年-2015年10年間，珠峰地區以每年約3釐米的速度向東北方向移動，以每年約0.4釐米的速度上升。
也就是說，10年間珠峰位移了約30釐米，上升了約4釐米。
專家表示，珠峰變高也不是說變得超乎大家的想像，屬於一個合理的範圍。
受地球板塊運動和地震等因素影響，珠峰地區環境持續發生變化。
據悉，珠穆朗瑪峰高程並不是只有一個，而是有「雪面大地高」、「雪面正常高」、「雪面海拔高」、「巖石面海拔高」這四個。
2005年，中國公布的8844.43米就是經過嚴密解算，最終獲取的當時珠峰峰頂巖石面海拔高。而珠峰高程數據處理也是圍繞這四個高程的精確解算進行的。
專家指出，我們平時所說的高度，一般是指某物高出地面多少，而高程即正常高或正高（海拔高）是指某物基於平均海水面的高度。
如何精確測定珠峰高度
眾所周知，珠峰高程測量的核心是精確測定珠峰高度，這同時也是一項代表國家測繪科技發展水平的綜合性測繪工程。新中國成立以來，我國珠峰高程測量經歷了從傳統大地測量技術到綜合現代大地測量技術的轉變。每次珠峰測量，都體現了我國測繪技術的不斷進步，彰顯了我國測繪技術的最高水平。
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。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鬥這4大全球導航衛星系統，並以北鬥的數據為主。
此外，此次測量運用航空重力測量技術，提升了測量精度。這也是人類首次在珠峰峰頂開展重力測量。特別值得一提的是，此次任務中應用的國產北鬥衛星定位接收機、峰頂重力測量儀、雪深雷達、航空重力儀等核心裝備，都由我國自主研發。
2020年5月27日，珠峰高程測量登山隊再次站上地球之巔。峰頂測量完成後，對觀測數據進行聯合處理是另一道難題。
從海量數據到8848.86米，這中間有哪些「解題」步驟？
「珠峰地區海拔高、極寒缺氧，又是全球地殼運動最劇烈的地區之一，地質環境複雜，要獲得精準的珠峰高程是一項極具挑戰性、極其複雜、極具難度的綜合性工作。」承擔此次珠峰測量數據處理任務的自然資源部大地測量數據處理中心主任郭春喜說，他已是第三次參與珠峰高程的計算工作。
郭春喜介紹道，從去年開始，中心就持續進行技術研究和攻關，完成了相關數據處理方案編寫、數據模型建立、軟體編程測試、數據比對分析與驗證等工作。
郭春喜說，相比於2005年的珠峰高程測量，此次數據處理的難點在於數據種類更多，數據量更大。「比如說，今年在峰頂進行了一萬多平方公裡的航空重力測量，以前，GNSS衛星測量主要依賴GPS，今年，我們同時參考美國GPS、歐洲伽利略、俄羅斯格洛納斯和中國北鬥這4大全球導航衛星系統，並且以北鬥的數據為主。」
一共處理多少數據？郭春喜坦言，這無法準確核算。他舉了個例子：「為了把珠峰頂點的位置測準，我們每1秒採集一次基準站的數據，每次基準站的數據裡就包含了50多顆導航衛星的數據。想像一下，1天就有86400秒，再加上我們還有大量的基準站觀測數據，僅僅這塊的數據就很龐大了。」
他介紹道，從2019年4月份起，就開始著手收集了大量珠峰地區已有的高程、GNSS和重力等數據並進行初步的整理分析，為後續工作做準備。
「今年6月以來，在珠峰峰頂及珠峰地區數據傳送至我中心後，我們又著重處理了包括：343個GNSS點數據、約780多公裡的一二三等水準網數據、約210個不同等級重力點數據、6個峰頂交會點數據以及重力似大地水準面確定、峰頂冰雪探測雷達測量數據處理等等。」郭春喜說。
如何用這些數據計算出珠峰的「身高」？
郭春喜介紹道，首先，利用GNSS測量、三角測量、三角高程測量獲得珠峰地區基準網、區域框架網、局部控制網及峰頂聯測網的平面位置與大地高。
然後，利用精密水準測量與測距高程導線獲取各級GNSS控制網點正常高。再利用珠峰地區高解析度的數字高程模型數據、歷年來加密重力測量數據、本次新測的航空重力數據、國內外超高階重力場模型數據，利用現代似大地水準面確定理論與移去—恢復技術，獲得珠峰地區高精度重力似大地水準面。通過GNSS水準融合，獲得珠峰地區高精度似大地水準面成果及峰頂高程異常。
最後，峰頂大地高減去峰頂高程異常獲得峰頂正常高。通過推算得到峰頂到峰底的平均重力與平均正常重力，然後通過嚴密正常高與正高轉換，獲得珠峰頂的雪面正高（海拔高），利用冰雪厚度雷達測量獲取峰頂的雪面厚度，把峰頂雪面正高轉換為巖石面正高。
郭春喜介紹道，同2005年相比，珠峰高程測量的科學性、可靠性、創新性明顯提高。
中科院院士、中國科學院精密測量科學與技術創新研究院研究員孫和平撰文分析，此次珠峰頂的定點重力測量和北坡1.25萬平方公裡的航空重力測量，將顯著提升珠峰地區大地水準面的精度，為高精度的珠峰高程測量提供歷史最好的海拔高程起算基準。因此，這次珠峰高程測量的精度將達「史上最高」。
此次對珠峰地區進行科學考察獲得的數據成果，為珠峰高程的精確測定提供重要的數據支撐，為珠峰地區的生態環境保護、地質調查、地殼運動監測、地形測繪、基礎建設等方面提供重要數據和技術支撐，也為做好全國現代測繪基準體系維護與更新奠定堅實的基礎，為服務自然資源管理提供基礎測繪保障。
探秘測算背後的故事
央廣記者就此探訪了自然資源部國測一大隊和大地測量數據處理中心。
今年4月30日由自然資源部組織的2020珠峰高程測量活動正式啟動，但因天氣原因先後兩次衝頂未果，5月27日中午11點最終由8名隊員完成頂峰測量任務，此次珠峰高程測量實現了北鬥衛星導航系統首次應用，首次實測珠峰峰頂重力值等多項第一。自然資源部第一大地測量隊大隊長李國鵬介紹，此次測量中，雪深探測雷達、重力儀、超長距離測距儀等一大批國產現代測量設備紛紛亮相，尤其是在珠峰頂端承擔高精度定位任務的GNSS接收機，精度高，信號捕獲能力強，為精準獲得珠峰高度提供了有力保障。
李國鵬說，在以往的珠峰高程測量過程中，我們使用的大部分測量儀器設備都是國外進口的，但在這次珠峰高程測量裡，國產設備在珠峰這樣極端惡劣的環境下經受住了考驗。
1975年，我國首次將測量覘標矗立在珠峰之巔，並測量出珠峰的高程為8848.13米。2005年，我國測量隊對珠峰高程進行了複測，採用了傳統大地測量和衛星測量結合的方式測得珠峰峰頂巖石面海拔高程為8844.43米。此次發布的珠峰高度是8848.86米，這樣的高度也是指巖石高度。自然資源部大地測量數據處理中心一室主任王文利介紹，對於珠峰的真實身高，巖石高度更為準確。「每年天氣不一樣，雪的厚度可能不一樣，誰也測不準，下一場雪馬上就變了，但是底下的巖石面是固定不動的，這樣它是準確的。」
此次珠峰高程測量既採用了傳統測繪技術，也用到了綜合現代測繪技術，自然資源部大地測量數據處理中心主任郭春喜介紹，珠峰地區基礎數據解析度質量時效性都較以往有較大程度提升。「我們的數據量增多了，測的東西更加可靠了。從測繪說，精度提高較大，說明我國整個大地測量的技術水平，具有國際的先進水平。」
此次珠峰高程測量的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、氣象和風速等數據，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。重力測量成果可用於珠峰地區區域地球重力場模型的建立和冰川變化、地震、地殼運動等問題的研究。
從1960年首次登頂珠峰，六十年來，中國幾代登山勇士們挑戰極限，追逐夢想。今年5月27日11點整，測量隊員登頂珠峰。對他們而言，這經歷了絕無僅有的「三次衝頂」。
時間撥回到2020年5月18日。當天，在海拔6500米的營地，2020珠峰高程測量登山隊隊長次落召開攻頂動員會，公布攻頂隊員名單，12名勇士預計在5月22日登頂。作為自然資源部第一大地測量隊的隊員，王偉說，入選12人攻頂名單，他是唯一一名入選名單的專業測繪隊員。「當時心情很激動，因為要代表測繪隊員完成這個任務。大家付出這麼多，最後讓我去登頂，很激動。但是很擔憂，當時就想著我們的儀器，因為在山上，在從（海拔）5200——6500之後，儀器全部是我來負責。」
和王偉一樣心裡不踏實的，還有自然資源部第一大地測量隊的大隊長李國鵬，他也是2020珠峰高程測量前線總指揮。從4月30日正式啟動2020珠峰高程測量行動以來，大伙兒已經在山上扎了半個多月，本來計劃5月6日的第一次衝頂能夠一鼓作氣拿下任務，但由於半路上可能出現的雪崩，隊伍被迫下撤，這才有了這回的「二次衝頂」。作為前線總指揮，李國鵬說，身上的擔子真不輕。「我們這一批人已經進入40歲這個年齡了，身體各方面能不能扛下來，二三十歲的年輕隊員，能不能在各方面跟得上來，還是有點擔心。」
事情確實不順利。從5月20日開始，孟加拉灣特強氣旋風暴「安攀」撞擊上珠峰演化成了罕見的狂風和特大暴雪，連從業十幾年的西藏嚮導都不禁驚嘆。那一晚，已經攀登到7790米營地的王偉，和隊友們吸著氧擠在帳篷裡徹夜未眠。第二天早上起來時發現，積雪幾乎封住了帳篷的門。
王偉說：「第二天早上起來，帳篷外邊的雪基本上半米深。7點多就起床穿衣服了，我們還等著指揮部給我們命令上8300（米），等到11點多，修路隊員一直沒有修通，最後指揮部要求我們下撤，所有人都下撤到6500（米）營地待命。」
登山測量隊的第二次衝頂再次受挫，然而天氣預報顯示，當地從5月20日一直到6月5日，長達半個月內都是中雪、大雪，已經沒有了衝頂的窗口期。況且，受天氣所限，歷史上的珠峰測繪最多都是衝頂兩次，從沒有過「一而再，再而三」的情況。接下來怎麼辦？宣告任務失敗？還是創造新的機會？李國鵬說，最終大家達成一致——無懼風雪，堅決完成任務！「第三次嚴格來說不叫窗口期了，因為任務沒完成，我們創造了一個窗口期。這個創造靠著我們三五個指揮部的核心人員，頂著巨大的壓力做出一個判斷，有背水一戰的感覺。大家橫下一條心，集中少數力量來衝頂。選出8名衝頂隊員，最大的減少消耗，最大的減少所帶的物資，因為這是只能成功不能失敗的事情。」
5月24日，8名突擊隊員頂風冒雪，每人背著20多公斤重的儀器和裝備，開始第三次衝頂。6500、7028、7790、8300……一步一個腳印，5月27日11點，2020珠峰高程測量登山隊8名突擊隊員成功登頂珠峰，13點30分圓滿完成測量任務，150分鐘的珠峰停留時長創造了中國人的新紀錄！1975年5月27日，9名中國勇士成功登頂，我國向全世界宣告珠峰高程為8848.13米。45年後，中國人再次書寫了攀登者的新傳奇。
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