原創 嗚喵王·文和 果殼
今天，我們國家測量隊再次登頂珠穆朗瑪峰，又一次測定了珠峰的高度。這是繼1975年和2005年之後我國第三次測量珠峰的高度。目前珠峰的「身高」還在演算階段，要想知道珠峰的新「身高」，我們還需要等待一段時間。
從1975年至今，我們之所以隔些年就要重新測量珠峰，是因為珠峰處在歐亞板塊與南亞次大陸板塊的碰撞交界處，板塊運動使得珠峰的高度一直在發生變化，因此需要更新珠峰高度。
用什麼丈量珠峰？
1975年，中國測繪隊採用傳統大地測量方式，並將覘標（一種測繪工具）豎立在了珠峰峰頂。這是人類歷史上首次將覘標帶到珠峰峰頂。當時精確測得珠峰海拔高程為8848.13米，正式對外發布，並獲得國際社會認可。
1975年中國測量隊員首次登頂珠峰，紅色三腳架即是覘CHAN標丨西藏自治區體育局
這裡提到的傳統大地測量方式，是指的水準測量。
水準測量示意圖丨作者繪圖
從上圖來看，假設A點的高度已知為X，現在要計算B點的高度。解題步驟如下：
1，在兩點之間架設水準測量儀，分別讀取A和B兩點的水準尺的讀數Ha和Hb；
2，Ha和Hb之間的差值H就是A點和B點的高度差；
3，B點的高度就是X+H。
如果還需要計算C點的高度，就可以用B點的X+H作為起算點，把水準儀搬到C點和B點之間，重複上一個步驟就可以。
這就是傳統水準測量的基本原理，通過一個已知點的高度去計算未知點的高度。當初計算珠峰高度，中國測量隊員就是從珠峰山腳下選定的基準點作為起算點，一步一步將覘標搬上了珠峰頂端。
「海拔」不簡單
傳統測量方式的一個必要條件是必須從一個已知高度的點開始。作為起算高度的第一個基準點，它的高度越準確，後面計算出來的數值就越準確。
我們平常說的某地的海拔高度，很多人認為是這個地方地和海平面的高差，這其實是不準確的，因為海面受到潮汐的影響，高度時刻都在變化，那樣的話豈不是所有的地區海拔高度也都在不停變化？
為了解決這個問題，測量學家提出理想狀態下，海平面靜止時的高度作為海拔的起算面，然後讓這個面從海洋延伸到陸地下方，形成一個覆蓋全球的封閉的球體，被稱為大地水準面。因為海水靜止時候就相當於海水僅受地球重力場影響，所以這個大地水準面又叫做地球重力面。
我國以青島港驗潮站長期觀測推算出的黃海平均海面作為中國的水準基面，所謂某地的海拔高度就是該處地面到這個水準基面的距離。中國水準原點（China's leveling origin）建立在青島港驗潮站附近，全國的高度都是從這一點開始計算的，就相當於上圖中的那個A點。
圖丨新華社記者楊光攝
不過由於地球的質量分布不均勻，所以大地水準面是一個表面坑坑窪窪的球體，想在某個地方準確的測量出當地的海拔高度並不容易。所以人們又想到一個辦法，那就是通過數學模型算出一個與大地水準面比較類似的數學球面，被稱為似大地水準面。這個數學球體可以通過經緯度坐標算出表面位置，也就為高程計算提供了方便，而且這要數學模型建立的合理，那麼它和大地水準面之間的差距可能只有幾毫米。我們現在測量說的高程、海拔高度之類的，其實都是用似大地水準面作為起算的基面，而非真實的大地水準面。
不過由於各個國家所處的地球重力場不同，因此各國也會採用不同的似大地水準面來滿足滿足本國的需求。比如印度與我們採用了不同的似大地水準面模型，所以同樣是測量珠峰，我們兩國公布的數據也是有差異的。
給珠峰測高的新手段
傳統測量方式還有第二個必要的條件：前後兩個點必須同時能讓水準測量儀看到。
珠峰常年被冰雪覆蓋，人們無法在遠處觀測到封頂巖石頂端的位置，因此要測量到珠峰的真實高度，就必須要排除冰雪的影響——畢竟山的高度是巖石頂端的高度，而不是加上山頂冰雪覆蓋的高度。之前人類也多次登頂珠峰，而採取的測量方法是使用探杆向冰層下大洞，探測珠峰巖石層的位置。
冰雪覆蓋的珠穆朗瑪峰丨圖蟲創意
現在隨著技術的進步，我們也採用了許多新技術來進行此次的珠峰測量。
首先是如今的測量隊員可以使用探地雷達來確定珠峰巖石的最高點位置及其上方的冰雪厚度，不再需要像以前那樣打鑽孔。另外是採用了衛星測量的方式測量珠峰高度——隊員們在覘標頂部安裝GNSS（全球導航衛星系統，Global Navigation Satellite Systems）天線，放在測定好的位置上進行靜態觀測，測量珠峰的真實高度。
衛星定位的原理是由衛星向地面廣播自己的坐標，地面的接收機接收到衛星信號之後根據衛星的坐標計算接收機所在位置的坐標與高程。
實現衛星定位至少需要四顆衛星。衛星與接收機組成多個三角形，每個三角形的每條邊長、每個交角的度數都是已知的，那麼我們就可以利用三角函數計算出接收機的位置和高度。
GNSS定位原理丨作者繪圖
提供定位與高程解算的GNSS，目前一共有4家，分別是中國的北鬥系統、美國的GPS、歐洲的伽利略系統（Galileo services），以及俄羅斯的格洛納斯系統（GLONASS）。15年前我們測量珠峰主要依靠GPS信號，而此次則以我國的北鬥系統為主，這也標誌著北鬥系統已經發展到成熟可靠的程度了。
參考文獻
[1]李天文, 衛星測量. 現代測量學[M]. Ke xue chu ban she, 2014.
[2]張勤, 李天文. 重力大地水準與 GPS 水準聯合平差精化大地水準面[J]. 西安工程學院學報, 1999, 21(1): 64-68.
作者：嗚喵王·文和
編輯：李小葵
一個AI
你們測量隊員，到底還有哪兒是去不了的？
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