為什麼珠穆朗瑪峰的「高度」是從黃海測量的
此次珠峰高程測量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、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。
本報記者曹秀英
珠穆朗瑪峰現在的「高度」是多少?這是許多人關心的話題。
根據天氣情況,2020年珠穆朗瑪峰高度測量和攀登小組的12名成員將在不久的將來衝擊珠穆朗瑪峰的頂峰。預計中國專業測繪人員將首次登上珠峰測量珠峰高度,這將使測量數據更加可靠和有說服力。值得注意的是,60年前,也就是1960年,中國登山運動員王付州、瞿銀華和貢布成功登頂,創造了人類登山史上第一次從北坡攀登珠穆朗瑪峰。
攀登珠穆朗瑪峰對勇敢的人來說是一個挑戰,而測量珠穆朗瑪峰就更加困難了。
我們為什麼要對這個難題發起關鍵性的攻擊?重複測量珠穆朗瑪峰的高度有什麼意義?繪圖小組如何測量珠穆朗瑪峰的「高度」?
珠穆朗瑪峰的精確「高度」意義重大
珠穆朗瑪峰位於中國和尼泊爾邊境的東部,是世界上最高的山峰。在過去的幾十年裡,珠穆朗瑪峰的海拔高度被公認為8848米。
新中國成立以來,中國測繪工作者在珠穆朗瑪峰進行了6次大規模測繪和科學研究工作,分別於1975年和2005年成功測量並公布了珠穆朗瑪峰的海拔高度。
1975年,中國首次將測量目標豎立在珠穆朗瑪峰的頂端,精確的海拔為8848.13米。2005年重新測量珠穆朗瑪峰高程時,我國測量隊採用了傳統大地測量與衛星測量相結合的技術方法,並在珠穆朗瑪峰峰頂測量中首次使用冰雪雷達探測器測量冰雪厚度。經過嚴格的計算,珠穆朗瑪峰頂部的巖石表面高度被測量為海拔8844.43米。
這些數據已成為我國行政管理、新聞傳播、對外交流等活動以及公開出版的地圖和教材中使用的權威數據。
為什麼今年要重新測試珠穆朗瑪峰的海拔?
2020年珠穆朗瑪峰高度測量技術協調小組組長、中國測繪科學研究院研究員方亞民告訴媒體,重新測量珠穆朗瑪峰高度有兩個主要原因:珠穆朗瑪峰的高度肯定已經改變;珠穆朗瑪峰測量技術也取得了巨大的飛躍,新技術可以明顯提高珠穆朗瑪峰的測量精度。
黨和亞洲人民解釋說,從長遠來看,珠穆朗瑪峰將以每年4.4毫米的速度緩慢上升,這意味著它將在10年內上升約4釐米,在30年內超過13釐米。如果珠穆朗瑪峰海拔的測量精度約為10釐米,則需要在20到30年內重新測量。在短期內,地震也可能影響珠穆朗瑪峰的海拔。
地理學家陳俊勇給出了測量珠穆朗瑪峰——的原因,就像父母定期測量他們成長中的孩子的數量一樣。「人類應該對自然有更深的了解,中國人應該對自己的土地有更深的了解。」他說。
今年是首次從北坡成功登上珠穆朗瑪峰60周年,也是中國首次精確測量和公布珠穆朗瑪峰海拔45周年。進行珠穆朗瑪峰的海拔測量具有重要的歷史意義。
據了解,此次珠穆朗瑪峰高度測量的核心目標是準確測量珠穆朗瑪峰的高度,測量結果可用於地球動力學板塊運動等領域的研究。準確的雪峰深度、氣象、風速等數據將為冰川監測、生態環境保護等研究提供第一手數據。
交點和目標是測量的關鍵。
黨和亞洲人介紹了珠穆朗瑪峰海拔測量三部曲。
第一步是確定高精度高程起始面。首先,用水準測量的方法將黃海高程基準(中國高程的起點)從青島逐步轉移到珠穆朗瑪峰地區。其次,珠穆朗瑪峰的大量初步和後續調查工作有
第二步是峰會「戰鬥」的衡量。它主要包括三項任務:用高精度全球導航衛星系統定位方法測量珠穆朗瑪峰雪頂的位置;在海拔約6000米的地方,珠穆朗瑪峰的高度是通過使用三角高程和交點法測量峰頂目標來確定的。在峰頂一定範圍內,從雪面到巖石表面的距離由冰雪雷達探測器測量。
最後一步是確定珠穆朗瑪峰的高度。通過嚴格計算,將全球導航衛星系統測量結果、三角高程和頂點交點測量結果分為海拔高度,包括雪面高度和巖石面高度。
在這個過程中,確定六個會合點和在珠穆朗瑪峰頂部插入目標是關鍵步驟。「交點測量是珠穆朗瑪峰測量的重要組成部分。交點是實施交會測量的基礎。只有在交點處安裝測量儀器,才能得到交點到峰頂目標的距離和角度等觀測數據,並通過計算得到珠穆朗瑪峰的高程值。」參加此次調查的自然資源部第一大地測量隊副總工程師劉佔科告訴《科學技術日報》,珠峰的最高點必須可以看到這個交點,而且不能被自然地貌遮擋。
當精確的海拔被轉移到珠穆朗瑪峰腳下的6個峰頂交匯點時,將在珠穆朗瑪峰的頂部豎立一個測量目標。使用畢達哥拉斯定理,計算頂點和這些點之間的高度差。這也是測繪隊必須親自將目標插入珠穆朗瑪峰的主要原因。
目前,珠穆朗瑪峰高程測量已經實現了從傳統大地測量技術向綜合現代大地測量技術的轉變。為了使測量數字更加準確,測量小組還將攜帶雪深雷達、重力儀等儀器到山頂,這些儀器需要專業測繪人員操作。因此,自然資源部第一個大地測量隊的測繪隊成員成為了這次峰會的主要力量。
國產測繪儀器顯示出他們的才能
「2020年珠穆朗瑪峰高程測量綜合使用了各種技術手段,包括全球導航衛星系統衛星測量、冰雪探測雷達測量、重力測量、衛星遙感、似大地水準面精化以及其他傳統和現代測量技術。最終發布的高程是綜合處理各種數據的結果。」劉佔科說道。
據了解,2005年測量珠穆朗瑪峰高度時,全球導航衛星系統衛星測量主要基於全球定位系統系統,今年的珠穆朗瑪峰高度測量將參照美國全球定位系統、歐洲伽利略系統、俄羅斯全球導航衛星系統和中國北鬥系統這四大全球導航衛星系統,並將基於北鬥數據。
「北鬥衛星導航系統在2020年珠峰海拔測量中發揮了重要作用。它不僅將用於珠穆朗瑪峰高程測量的基礎部分和外圍控制測量,還將用於峰頂後的坐標測量和冰雪探測測量。」劉佔科說道。
劉佔科說,安裝在珠穆朗瑪峰峰頂目標上的全球導航衛星系統測量設備和峰頂冰雪探測雷達中集成的全球導航衛星系統定位設備可以接收來自中國自主研發的全球衛星導航系統——北鬥衛星導航系統的數據。
在峰會調查期間,峰會目標的全球導航衛星系統接收器將依靠北鬥衛星和珠穆朗瑪峰地區及周邊的全球導航衛星系統監測網絡進行同步觀測,從而確保準確獲取峰會坐標。同時,由峰值冰雪探測雷達測量的北鬥衛星導航定位數據將確保計算出的峰值冰雪厚度和地形數據的準確性。
值得一提的是,這次珠穆朗瑪峰高程測量也成為了國內測繪儀器的故鄉。
珠穆朗瑪峰地區具有高海拔、低氣壓和低溫的環境特徵。為了確保珠穆朗瑪峰高程測量的順利進行,全球導航衛星系統接收器需要在零下40攝氏度和海拔9000米的環境條件下正常工作。經過近五個月的測試,國家光電測距儀T