珠穆朗瑪峰「身高」從黃海測?專家解讀珠穆朗瑪峰測高原理

2020-05-23 11:00

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中國國測一大隊隊員在日喀則市定日縣曲當鄉境內進行水準測量(新華社)

中國國測一大隊隊員在日喀則市定日縣曲當鄉境內進行水準測量(新華社)

日前,2020珠穆朗瑪峰高程測量登山隊公佈沖頂隊員名單,何時登頂成輿論關注焦點。為人測身高,從腳量到頭頂即可;為世界最高峰測「身高」,如何確定「頭」和「腳」?如果說登頂測量找到了珠穆朗瑪峰的「頭」,那世界最高峰的「腳」又在哪里?記者近日採訪相關專家,解讀珠穆朗瑪峰「身高」測量原理。

海拔從哪兒算?

中國測繪科學研究院大地測量與地球動力學研究所所長、2020珠穆朗瑪峰高程測量技術協調組組長党亞民說,測繪術語中的「高程」可理解為通常所說的「海拔高程」,其特殊性體現在它的起算面上。

「我國法定的高程起算面是黃海平均海平面,是根據青島大港驗潮站1952年至1979年的驗潮資料計算確定的。」黨亞民說,通俗來講,珠穆朗瑪峰高程就是峰頂相對于黃海平均海平面的高差。因此可以說,我國為珠穆朗瑪峰測「身高」要從黃海測起。

黨亞民表示,受風、洋流、重力、氣溫等因素的影響,全球各地的海平面不是一個平面,每個國家的高程起算面並不相同。

從青島開始的「接力」

珠穆朗瑪峰的「腳」找到了,如何將其與峰頂聯繫起來?党亞民說,黃海的平均海平面可以通過一場「接力」傳遞到大陸各地,如同將其延伸到了大陸內部一般。就算離海再遠,也能測出該地相對黃海平均海平面的高程。

「這場‘接力’需要運用水準測量技術,即用水準儀等設備,測出一個已知點和一個未知點間的高差,再利用已知點高程加上高差,就可以得出未知點的高程。」黨亞民說。

據瞭解,黃海之濱的青島觀象山設有「中華人民共和國水準原點」,其高程是72.26米。全國所有地點的高程,都以該點為原點,用水準測量法一步步測出。

但此次測量從青島一路測到珠穆朗瑪峰並不現實。黨亞民說,我國已通過早期的國家重大測繪專項建立了覆蓋全國的高程基準。通俗來說,就是在全國佈設了許多高程基準點,相當於參照點。國家測繪專項把這些點的高程測出來後,以這些點為起算點,測量更遙遠的地方的高程就方便多了。

「珠穆朗瑪峰高程測量通常選西藏日喀則市的高程基準點作為起算點。」黨亞民說,這和以青島水準原點為起算點結果是一樣的。

衛星定位測量結果並非以黃海為起算面

珠穆朗瑪峰高程測量從日喀則起步,一步步向峰頂進行。而山體上環境惡劣,不再適用水準測量。因此,測繪人員會在海拔6000米左右確定若干交會點,再在這些點上通過三角高程交會測量,測出珠穆朗瑪峰海拔高度。

黨亞民說,以上是用傳統大地測量技術測高的過程。而2005年和此次珠穆朗瑪峰高程測量均綜合運用了多種傳統和現代技術,結果更精准、可靠。多種結果的比對、檢核是個長期過程,因此珠穆朗瑪峰「身高」的數值並不會在登頂測量後立刻公佈。

「衛星大地測量技術獲得的是峰頂的大地高,這不是以黃海平均海平面作為起算面的海拔高程,而是從規則的地球橢球體起算的高程。」黨亞民說,隨著衛星導航定位技術廣泛應用,許多國家在登山隊幫助下在峰頂用GNSS接收機進行測量,簡單計算後就宣稱獲得了最新的珠穆朗瑪峰高程。

「這種方式獲得的高程只能認定為科研成果,它忽視了將測量結果歸算到海拔起算面這個重要環節。」黨亞民說。

大地水準面確定:顯著提升高程測量精度

那麼,如何將GNSS測定的大地高向海拔高程轉換?黨亞民介紹,這就需要用到現代大地測量的另一項技術——大地水準面確定。他說,理解這種轉化仍可從起算面入手。大地高的起算面——地球橢球體,與海拔起算面的關係是什麼?

「黃海高程基準是我國法定的高程起算面,在這個面上重力作用處處相同。我們在珠穆朗瑪峰地區進行各種重力測量,就可以找到許多與這個面重力作用相同的點,這些點就是黃海高程基準在珠穆朗瑪峰的延伸。這是找到珠穆朗瑪峰真正的‘腳’的又一種方法。」黨亞民說,這些點組成的面叫大地水準面,在這個面上,海拔高程為0。

「科學家可以在珠穆朗瑪峰地區建立一個大地水準面數值模型,只要給出任意點座標,就能知道大地水準面與地球橢球體間的差值。GNSS測定的大地高減去這個差值,就是珠穆朗瑪峰的海拔高程。」黨亞民說。

黨亞民介紹,今年在珠穆朗瑪峰北坡開展了密集的高精度航空重力測量,填補了國際空白,是此次珠穆朗瑪峰高程測量的重大技術突破。此外,今年還將首次開展峰頂重力測量,並在珠穆朗瑪峰周邊地區加測了大量地面重力。這些密集的測量成果,可以顯著提升此次珠穆朗瑪峰高程測量起算面的精度。

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