正在緊張進行的2005
珠峰高度複測行動在吸引許多國人的眼球的同時,也給人們帶來了很多疑問和不解。
測量一座山的高度意味著什麼?測量過程是不是很難?世界第一高峰的「身高」究竟如何測量?測量的準確度如何?為什麼要花費近半年的時間?……自3月12日跟蹤採訪中國珠峰測量隊的第一天起,這些問題就縈繞在記者的腦海中。
20多天來,為了尋找這些問題的答案,記者採訪了多位專家:國家測繪局國家基礎地理信息中心副主任、本次測量行動總指揮張燕平高級工程師,國家測繪局第一大地測量隊隊副隊長陳永軍,國家測繪局國家基礎地理信息中心大地測量處處長張江齊。
珠峰的高度意味著什麼
記者:據了解,我國今年的珠峰高度複測行動已經策劃準備了近一年的時間,國家也投入了大量的資金。從今年3月起開始實施,整個測量和計算的過程要花費差不多半年的時間,預計到9月才能向世界公布測量結果。為什麼測量一座山的高度要花費這麼多的時間?
回答:不少人以為,測量珠峰是一個幾何學上的問題,其實不然。高度,我們在測量學中也叫高程,乍一聽,似乎是一個很簡單的幾何概念,比如一個人的身高是多少,某個地方的海拔高度是多少,都很好理解。但是往深了想,它並不簡單,在科學上,高程其實是一個位置定義,說某地點的高程是多少,表達的是這個地球表面點相對於地球的空間位置。
而問題的複雜性就在於:地球並不是一個標準的橢圓,而是一個近似橢圓的不規則實體,其表面構造非常複雜又各不相同。在這種情況下,要明確某個地球表面點的空間位置,要定義其高程,要就必須考慮到地球幾何形狀、地球物理性質等諸多因素,而並不僅僅是一個幾何學的問題。我們測量珠峰,所依據的基本原理仍然是立體幾何學原理,但是又不僅僅局限於此。珠峰涉及到複雜的地質學概念,涉及到地球引力,涉及到物理學意義上的高度概念,如果是單純的數學問題,所得到的高度是表觀高度。
而此次珠峰複測,所要測量的是珠峰和地球之間引力方向上的高度,就是重心所在直線的高度,和表觀高度是有所差別的。因此,從科學的角度,測量珠峰高度事實上是一件很複雜的工程,工作量也非常大。它涉及到地理、地質、測繪、光學、氣象等多種學科,需要採用多種先進的測繪儀器,也需要大量、艱苦和瑣碎的野外作業。
記者:您能否用通俗的語言,解釋一下測定珠峰的高程究竟是什麼意思,意味著什麼?
回答:要弄清楚珠峰高程的意義,最重要的是要明確兩個概念。首先是高程的方向,其次是高程的基準。在測量學中,高程的定義是某地表點在地球引力方向上高度,也就是重心所在地球引力線的高度。這句話的意思是,地球上每個點高程的方向都是不同的。
這裡有一個有意思的例子:人的眼睛其實總是在「忠實地欺騙」自己。你用眼睛看面前的珠峰,你看到的高度其實不是珠峰真正的高度,因為地球是橢圓的,你的視線的起點是你腳下的那一點,而不是珠峰腳下的那一點,因此你看到的珠峰要比其真實高度低一些。那些光學的測量儀器如果在遠處測量珠峰,就像人的眼睛一樣,也是有偏差的。
要明確珠峰高程的意義,明白了高程的方向,另外一個重要的概念就是高程的基準是什麼。
通俗的說,就是珠峰腳下的海拔0米在哪裡。這裡就出現一個重要的概念——大地水準面。測量學中的基準面就是大地水準面,是整體上非常接近於地球自然表面的水準面。由於海洋佔全球面積的71%,因此大地水準面與平均海水面相重合,不受潮汐、風浪及大氣壓變化影響,並延伸到大陸下方處處與重力線相垂直。理論上,它是一個延伸到全球的靜止海水面,是一個地球重力等位面,也是一個沒有褶皺、無稜角的連續封閉面。由於地球質量特別是外層質量分布不均勻,使得大地水準面形狀非常複雜。
在我們目前不能唯一地確定大地水準面地時候,各個國家和地區往往選擇一個平均海水面代替它。在我國現在用的「1985國家高程基準」中,採用的是
青島驗潮站的18年長期觀測結果計算出來的平均黃海海水面,作為我國統一的高程起算基準面,也就是海拔零起始面。因此,珠峰的高程實際上就是在珠峰的重力線方向上相對於青島黃海海平面的高度。
測量的方法是什麼
記者:明確了珠峰高程的含義,是否能夠按照原理直接對其高度進行測量?
回答:從理論上看,明確了珠峰高程的含義,似乎按照原理去測量就行了。但是事實上,在陸地上,大地水準面和重力線事實上都是虛擬的標準,要直接去測量是行不通的。要取得實際的高程數據,必須採用間接的方法。經過上百年的長期實踐,到目前為止,世界測量界已經形成了一套完善的理論體系和測量方法;我國測量界也掌握了這些世界先進的理論體系和測量方法。