西安發布訊 8848.86米!12月8日,珠穆朗瑪峰最新高程公布。無論是攀登珠峰進行外業數據採集,還是對珠峰數據進行內業計算,都凝結著陝西測繪力量。
珠峰「新身高」需經7項數據處理步驟
用時3個月完成數據處理
今年5月27日上午,2020珠峰高程測量登山隊員成功登頂珠穆朗瑪峰,開展一系列測量工作。在此過程中,1954年成立於西安的自然資源部第一大地測量隊(國測一大隊)立下汗馬功勞。而在隨後的數據處理過程中,位於西安的自然資源部大地測量數據處理中心(陝西省第四測繪工程院),是本次2020珠峰「新身高」的計算單位。
記者從數據處理中心獲悉,本次數據處理步驟包括以下7項:GNSS控制網數據處理、高程控制網數據處理、峰頂交會數據處理、重力測量數據處理、雪深雷達測量數據處理、珠峰地區重力場及似大地水準面精化、珠峰高程的綜合確定。
數據處理中心主任郭春喜告訴記者,中心針對珠峰高程測量項目實施周期短、工序多且複雜、技術難度大等特點,抽調46名技術骨幹分別組成高程控制網計算組、多源GNSS融合計算組、峰頂交會測量計算組等7個專項任務實施小組,明確進度安排,全力推進項目實施。從2019年4月起進行前期工作,根據2005年測量的珠峰數據,以及珠峰地區近三年100多個連續運行GNSS基準站、最新地形、歷年來重力等數據進行前期計算。
「此次珠峰高程測定可以說是對測繪技術綜合運用的又一次大檢閱,既涉及傳統的水準、三角、天文、重力,又有GNSS、探測雷達等現代技術。」郭春喜表示,整個珠峰高程測量數據處理工作,在數據整理分析、數據解算和融合處理、數據質量控制、多期數據結果比對分析、技術文檔編寫等,都有相當的工作量。為了儘快精算得到珠峰高程成果,在接收到珠峰峰頂測量數據的第一時間,所有項目參與人員加班加點工作,僅僅用時3個月就完成了整個數據處理工作。
「此次結果公布由中尼共同發布,但我國和印尼的海平面不一樣,量高的起算面就不一樣,這就會導致不同的測算結果。在過去幾個月中,雙方經過嚴密的融合計算,最終確定結果。」郭春喜說。
與2005年測高相比
此次珠峰高程測量的科學性、可靠性、創新性明顯提高
同2005年相比,此次珠峰高程測量的科學性、可靠性、創新性明顯提高,主要體現在7個方面。
將我國自主研製、擁有完全自主智慧財產權的北鬥衛星導航系統首次應用於珠峰峰頂大地高的計算,獲取了更長觀測時間、更多衛星觀測數量的觀測數據。北鬥與GPS數據融合,獲取了峰頂雪面精度±0.9cm大地高成果,與2005年成果相比,精度提高了2.1cm,北鬥與GPS數據融合有效提升峰頂大地高精度和可靠性。北鬥同GPS大地高成果一致性較好,精度均為±2.0cm,驗證了北鬥系統在珠峰地區能夠獲得同GPS精度相當的大地高結果。
此外,國產儀器擔綱2020珠峰高程測量。國產、進口GNSS接收機在峰頂的共同使用,獲取了同等精度(各自均為±1.3cm,成果差異為0.6cm)峰頂大地高成果,融合結果顯著提升了大地高精度;國產長測程全站儀的使用,使得三角高程測量的大地高與GNSS成果的差異由2005年的29cm縮小至2.6cm,大幅度提高了峰頂三角高程大地高的精度及其與GNSS大地高的一致性;國產重力儀首次登頂實測峰頂重力值,同時融入國產航空重力儀測量數據,大幅度提升珠峰地區重力似大地水準面模型精度,建立了精度為±4.8cm的珠峰地區重力似大地水準面模型,同僅用地面重力數據建立的精度為±7.8cm的模型相比,航空重力數據的加入使精度提高3.0cm。
此次測量獲得了珠峰地區高精度似大地水準面精化模型。數據資料更加豐富,基礎數據解析度、質量、時效性都有較大程度提升,利用超高階次的地球重力場模型,採用科學先進的似大地水準面精化理論技術,試算模型更具多樣化,根據不同數據特點,排列組合出上千種重力水準面模型,進行試算並結合實測值優中選優,大幅度提升了珠峰地區似大地水準面模型精度,實現珠峰及周邊地區重力水準面精度比2005年提升了2倍。
2020珠峰高程測量數據處理工作進行了多個層面的成果比對工作,保證最終發布成果的可靠性:國內外不同GNSS數據處理軟體的成果比對;不同觀測技術的成果比對;2020年計算成果與2005年計算成果的比對;數據中心計算成果與中國測繪科學研究院檢核成果的比對;我國計算成果與尼泊爾計算成果的比對。
中尼首次聯合構建了珠峰地區全球高程基準,峰頂大地水準面差距僅相差7.2cm,成果符合性好,為兩國聯合發布基於全球高程基準的珠峰新高度奠定了堅實的基礎。
採用大量自主研發的數據處理軟體,基於陝西局地理空間大數據中心資源與雲計算技術,研發出適應不同環境、具有不同區域特點的數據處理軟體。自主研發了精密水準網平差軟體、三角高程網平差軟體、重力場精細結構確定與大地水準面精化軟體、基於多源GNSS結果的融合軟體、加密重力點快速評定與質檢軟體等。
首次在將5G和北鬥結合,利用通信專網和北鬥數據信息化管理平臺,在登頂測量前對大本營、二本營以及前進營的北鬥/GNSS觀測數據進行多次在線採集、數據預分析實驗,實現了高寒、高海拔環境下北鬥二號和北鬥三號衛星信號的同時接收、實時解析和質量預評估,驗證分析了高寒、高海拔環境下的北鬥觀測質量。
計算出的數據將在哪些方面發揮重要作用
回憶起珠峰高程測量時的過程,國測一大隊隊長李國鵬仍舊感慨萬千,他說:「珠峰地區環境複雜、氣候多變,每年只有5月是可以攀登的窗口期,錯過了窗口期就要再等一年。因此,我們沒有備選方案,只能成功不許失敗。而且,僅登頂已經非常困難,測量隊員還要忍受著缺氧的痛苦完成測量任務,可謂是難上加難。」
經過千難萬險測量珠峰「身高」,究竟有什麼意義?據了解,此次對珠峰地區進行科學考察,獲得的這些數據成果,具有4個方面的作用和意義——
分別是:為此次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;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;使用我國自主研發的北鬥系統,以及國產長測程全站儀等國產化儀器裝備,是對我國測繪科技水平的檢驗,彰顯了我國綜合實力與測繪技術的進步,對於我國測繪技術的積累和發展具有重要意義。
西安報業全媒體記者 康喬娜 國測一大隊供圖
【隊員日記】
(日記1)
測繪精神薪火相傳
今年的珠峰測量中,為了圓滿完成任務,便於操作儀器設備,多名測量登山隊員在珠峰頂峰摘下氧氣面罩和手套;交會測量組年輕的隊友在海拔6000多米的交會測量點上,化雪飲水、方便麵充飢,來來回回上下五六次,登頂測量成功後,大部分人離開了大本營,他們依然堅守在自己的交會測量點上……
英雄的隊伍再次聯合組隊順利完成黨和國家交給的任務,讓「熱愛祖國、忠誠事業、艱苦奮鬥無私奉獻」的測繪精神和「不畏艱險、頑強拼搏、團結協作、勇攀高峰」登山精神在世界之巔再次綻放出新的光芒。
尤其讓我感到欣喜的是年輕隊友的快速成長,他們在繼承了老一輩測繪人的艱苦奮鬥、無私奉獻優良傳統的同時,技術能力方面也隨著科技的發展得到了全面提升,而這正是國測一大隊精神薪火相傳基石。
——自然資源部第一大地測量隊辦公室主任任秀波
(日記2)
了不起的中國製造
2020年珠峰高程測量關鍵儀器設備主要包含峰頂雪深探測雷達、峰頂GNSS接收機、峰頂覘標等。由於該項目測區環境的特殊性,以及技術方案中對相關儀器設備的特殊要求,有些儀器設備是針對該項目特殊定製的,比如長測程全站儀和峰頂覘標等。
峰頂覘標就是在測量登山隊員登頂當天大家看到的,立在峰頂的有6個稜鏡組成的測量目標,目的是讓6個交會點可以看到同一個目標並可以同時測量距離。當時,我們提出的需求是:整體重量不大於5公斤;能在峰頂南北側同時進行峰頂交會觀測;覘標頂部可以安裝GNSS天線,保證結構牢固;覘標底部必須固定到峰頂冰雪混合物中,並且深度不小於40釐米;花杆需要使用鋁合金材料,其他部件可使用鋁合金或鈦合金材料,保證花杆強度高、重量輕;覘標整體便於攜帶運輸,在峰頂方便安裝架設。
經過幾次改進測試後,我們於一月份下了訂單,正好趕上春節和新冠疫情暴發,很多工廠停產停工,我們著急,廠家也著急。等到復工復產後,他們加班加點生產,終於在3月底完成了覘標所有部件的生產。為了達到珠峰極端環境的各項需求,所有儀器設備生產廠家都全力以赴、通力協作,嚴格按照技術要求來設計製造儀器裝備,為項目的順利完成起到了至關重要的作用。
所有的生產廠家,都以能參與此次重大項目實施而自豪。他們是振興裝備製造業戰略的積極踐行者!作為一線測繪工作者,我堅信,在不遠的將來,我們一定會用到更多、更好、更先進的中國製造。
——自然資源部第一大地測量隊項目合作部主任柏華崗
(日記3)
珠峰之行的遺憾與收穫
到珠峰地區進行控制點普查,為2020珠峰高程測量做好前期準備,是我在2019年7月入職國測一大隊後,參與的第一個項目。接到通知時,我特別興奮,對第一次的西藏之行滿懷憧憬。後來,我成功入選珠峰測量登山隊並參加在國家登山隊的訓練,於4月7日和隊友們進駐珠峰大本營。
以前以為走路再困難也難不到哪裡去,結果被現實無情打臉。4月19日,是我們第一次上北坳拉練的日子。北坳冰壁上的雪很厚。穿著高山靴和冰爪,感覺每走一步都很費勁。大家都在咬牙堅持著,不斷地互相鼓勵。歷時4個多小時,我們終於成功上到了海拔7028米的北坳營地。這也幾乎是我們所有隊員各自人生中的新高度。
回到前進營地休整4天後,我們第二次拉練要在北坳營地住一晚,然後繼續往更高海拔拉練。在行軍途中,我差點掉進覆蓋著積雪的冰裂縫裡,幸虧裂縫窄,只掉進去了一條腿,有驚無險。到達海拔7400米左右時,大家商議後決定終止拉練,隊伍下撤。
返回到北坳營地,我脫掉手套後發現左手的三根手指有點不對勁。回到前進營地後,整個教練組和嚮導都來帳篷裡查看我受傷的手。第二天下山後,我立馬被安排去了日喀則的醫院。據說,假如再晚發現半個小時的話,我的三根手指可能就保不住了。
當袁隊長告訴我,我這次的登山任務或許要到此提前結束時,我雖然嘴上說沒事,表示服從命令,聽從指揮,但實際心裡還是相當難受的。遺憾、沮喪、失落各種情緒縈繞心頭,五味雜陳,心情低落到了極點。都說男兒有淚不輕彈,我在這次活動中沒忍住流了三次眼淚。
5月26日我們一整晚沒有睡覺,從27日凌晨2點8名衝頂隊員出發,山下的我們便一直守候在報話機旁。經過9個小時的漫長等待,報話機裡終於傳來了喜訊。聽到測量任務完成的消息,我的眼淚不由自主地流了下來,背過身去,悄悄擦乾,還沒等轉回身眼淚再次流了下來。
這是激動的眼淚,我索性也不怕被人笑話了,把心裡所有的驕傲和喜悅都融在這淚水中。
我為我英勇的兄弟們而驕傲,我為自己是這支隊伍的一員而喜悅。
——自然資源部第一大地測量隊助理工程師張偉琪
本組稿件由記者康喬娜整理