2020珠峰高程測量已進入最後的衝刺階段。
珠峰的「身高」究竟是怎麼測出來的？要使用哪些方法？測定珠峰的高程究竟意味著什麼？我們日前專訪了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，請他用儘量通俗易懂的語言，為廣大讀者解疑釋惑。
修路隊員前往海拔8600米處。頓巴攝
海拔高程起算面怎麼確定？首先就要明確珠峰腳下的「海拔零米在哪裡」
珠穆朗瑪峰是世界最高峰。新中國成立以來，我國先後兩次成功測定並公布珠峰高程。1975年珠峰高程測量，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，獲得珠穆朗瑪峰峰頂巖石面海拔高程 8844.43米。
珠峰到底有多高？要回答這個問題，首先就要明確珠峰腳下的「海拔零米在哪裡」。這就好比蓋房子，首先得找到地基的位置。遺憾的是，這個問題並不容易回答。當我們用眼睛看面前的珠峰時，「看到的高度」其實並不是它真正的高度。「我們看到的是眼睛視線範圍內珠峰的高度。而真正的珠峰海拔高，則是峰頂到下面的一個叫『大地水準面』的距離。」黨亞民說。
這個「大地水準面」，就是海拔高程的零起算面。我國法定的大地水準面，是一個和黃海平均海平面重合併延伸到大陸內部（比如珠峰下面）的水準面。而地球是橢圓的，我們視線的起點是腳下的那一點，而不是珠峰腳下的那一點，因此看到的珠峰高度要比其真實高度「矮」很多。
測繪科學中，經常會用到基準點、基準面兩個概念。從字面不難理解，基準點和基準面就是我們通常確定物體空間位置的一些參考點和參考面。比如目前，隨著GNSS（全球導航衛星系統）的廣泛應用，大家可以很容易獲得自己所在的位置信息，它在垂直方向可以得到一個叫「大地高」的高程，它的基準面就是一個規則的參考橢球面。但「大地高」並不是我們常說的海拔高程。
珠峰氣象站。
既然「大地高」這麼容易得到，為什麼我們不能用它作為珠峰的高程發布呢？因為到目前為止，世界各國的高程基準，都是選擇離自己最近的平均海平面，作為自己國家的高程基準。這個平均海平面由於受到地球內部物質的作用，它是一個不規則的曲面。
「地球上各個點上的重力值是不一樣的，作為海拔高程的起算面，它是一個虛擬的曲面，在這個面上，我們把水倒在上面，水是不流動的，因為這個面上每個點的重力加速度值是相等的。」黨亞民解釋，「這也是為什麼『南水北調』『西氣東輸』等國家重大工程，必須採用海拔高程，只有基於這樣的基準面，水才不會『倒流』」。
「中華人民共和國水準原點」，如何從山東青島「傳遞」到珠峰？
實際上，我國目前法定的海拔高程起算點（起算面）是由國家1985國家高程基準規定。該高程起算面是根據青島大港驗潮站1952年—1979年的驗潮資料計算確定的，並通過位於青島市觀象山的「中華人民共和國水準原點」實現。
我國海拔高程的基準，如何從青島「傳遞」到珠峰呢？目前有兩種辦法。
黨亞民回答：「一是通過水準測量（測定地面上兩點間高差的一種方法），把黃海平均海平面一步步地『延伸』到珠峰腳下。二是通過重力測量把這個高程零點的重力值『引』過來。最終目的都是精確地找到珠峰腳下的海拔高『零基準面』。」
珠峰的高程，實際上就是要測得其相對於黃海平均海水面的高度。
青島與珠峰相隔千山萬水，這種「延伸」豈不是很困難？黨亞民回答，基於先前完成的國家基準項目，我們已經取得西藏拉孜縣相對青島水準原點的精確高度。這樣，起算面就不必是青島，而是拉孜。測量隊員只需從拉孜開始向珠峰測量，就相當於從青島「延伸」到了珠峰地區，全程約500公裡。
即便如此，測量珠峰高程也意味著大量、艱苦和瑣碎的野外作業。「在此過程中，有些控制點要重新進行觀測，珠峰地區也要進行大量的前期和後續的測量工作，測量隊員才能精確地將這個海拔高『零基準面』延伸到珠峰腳下，為登頂測量做充分準備。」黨亞民說。
登頂測量要做什麼？為什麼還一定要人來登頂測量？
山高路險，為什麼還一定要人來登頂測量？在黨亞民看來，原因有以下幾點：技術上看，目前測量型無人機或機器人的能力尚無法完成登頂作業；精度上看，衛星遙感影像在高程方向的測量精度在2米左右，和大地測量釐米級精度要求比，有較大差距，且這種手段只能測出雪頂的高程，而非巖面高程；再者，珠峰峰頂並不是一個點，而是一個20多平方米的面，必須由人將覘（chān）標帶上峰頂，才能確保目標點一致，精確測得角度和距離。
黨亞民介紹，峰頂測量有三項主要工作：一是峰頂交會測量，即利用三角高程和交會方法，測量峰頂覘標，確定珠峰高度；二是通過高精度GNSS定位方法，測量出珠峰雪頂的位置；三是通過雷達雪深測量，測量峰頂一定範圍內，雪面到巖石面的距離。
先來看峰頂交會測量。這是一種傳統的經典測量法，1975年我國測定珠峰高程時採用的就是這種方法。簡單說，就是在峰頂架起覘標，在各個交會點上，分別測出其與峰頂覘標間的距離和豎直角，由勾股定理、三角函數推算出峰頂相對於這幾個點的高程差，然後對數據進行重力、大氣等多方面的改正計算，最終確定有效數據。
再看高精度GNSS定位方法。這是一種最近幾十年發展起來的測量手段。比如我們利用手機中的導航定位晶片和軟體，也能大概知道自己所處的海拔高度。但手機確定的位置，與利用專用測量儀器和軟體確定的位置相比，精度差了幾百倍。2020珠峰高程測量，我國將首次使用基於北鬥衛星導航系統的高精度GNSS定位方法，並且將以北鬥數據為主進行峰頂位置的精確測量，也是一大看點。
當然，要把GNSS測量的基於地球橢球面的大地高，改化成基於黃海高程基準海拔高，還需開展大量的測量工作，確定珠峰下面的大地水準面。2020珠峰高程測量，我國還將首次在珠峰北坡地區開展廣泛的高精度航空重力測量以及峰頂重力測量，並在靠近峰頂的區域增加大量的地面重力加密測量，這些內容填補了珠峰地區重力測量的國際空白，將大大提升2020珠峰高程測量起算面的精度，也使我們能夠獲得有史以來精度最高的珠峰高程測量成果。
最後，為了得到巖石面的珠峰高程結果，需要開展峰頂雪深測量。由於極端寒冷，珠峰峰頂有很深的覆雪和冰凍層。「峰頂一年四季都在變化，而測量是短時間內完成的。但是巖石面的變化很微小，而且只有巖石才算是地物。測量巖面高，其準確度更高，也更有說服力。」黨亞民指出。
1975年，我國女登山隊員潘多用一根直徑4到5釐米的木頭杆子插進雪層，測得深度為92釐米，於是有了珠峰高程採用值8848.13米；2005年，我國首先測得了珠峰頂峰的巖面高程和雪深數據，但當時使用的雪深雷達為進口設備。2020珠峰高程測量，我國將使用兼具衛星大地測量和雷達系統的功能的國產雪深雷達，測量精度有望進一步提升。
珠峰高程最終如何確定？大概需要2到3個月時間進行計算，才會得出珠峰精確的「身高」
精確測定珠峰高度，是一項代表國家測繪科技發展水平的綜合性測繪工程。不同時期以不同方式測量珠峰，反映了人類對自然的求知探索精神，也是了解和認識地球的一個重要標誌。多年來，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。
「重測珠峰高程，一般有兩個重要原因，一是珠峰高度發生了變化；二是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。」黨亞民說。據了解，2020珠峰測量中，除依託北鬥衛星導航系統開展測量工作外，國產測繪儀器裝備也將全面擔綱本次測量任務，航空重力技術將進一步提升測量精度，實景三維技術將直觀展示珠峰自然資源狀況。此外，測繪隊員有望登頂觀測，獲取可靠測量數據。
「現代科學技術不斷發展，測量手段越來越方便，精度也越來越高，但精細的數據處理仍然是確保珠峰高精度和高可靠性成果的關鍵。」黨亞民介紹，在登頂測量任務完成後，數據處理團隊首先要對各類外業測量數據進行全面的質量檢查和分析；數據處理中，需要考慮溫度、氣壓、折光環境等因素都對測量成果的影響，並採用合理的模型消除這些誤差影響因素；同時要對不同技術路線、各個技術環節的數據處理結果進行檢核、對算；在此基礎上，還要經過專家組的檢查和驗證，才能獲得珠峰高程最終數據，報國務院批准。
「這是一個系統工程，大概需要2到3個月時間進行計算，才會得出珠峰精確的『身高』。」黨亞民說。
「我們測出來的珠峰高程之所以具有權威性，就是因為我們可以在珠峰地區克服各種困難，開展各類細緻的高精度基礎性野外測量任務，確保我們珠峰高程測量的基準點和海拔高程起算面是全世界最好的。」黨亞民說，在2017年召開的珠峰高程測量國際研討會上，我國展示的全面、先進的珠峰高程測量方法和技術手段，得到了與會多國的認可。我國珠峰高程測量和測繪綜合科學技術水平，已經走到了世界前列。
(來源:人民日報客戶端西藏頻道)