测量珠峰的意义
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登顶珠峰的英雄
这几天,非常引人关注的事件之一,就是我国“2020珠峰高程测量登山队”的8位队员们于5
月27日11时成功登上珠穆朗玛峰的峰顶,竖起测量觇标,为精确测定珠峰的高度奠基。
我们在课本里知道,珠峰的高度为8848米。既然已经知道了这一高度,为什么还要再次测量呢,其意义何在?
一、珠峰的高度有争议
珠峰的高度问题,在国际中一直都存在争论。
有关珠峰最早的地理信息是1719年康熙时期所进行的全国土地测量,根据测绘结果出版的
《康熙皇舆全览图》中,明确地标出了珠峰的经纬度。但当时还没有出现人登上珠峰的相关记录,因此关于高度的信息是空白的。
1852年,英属印度测绘局长安德鲁·华欧带领测绘队征服珠峰。4年后,英国公布了这次测量
得到的珠峰高度——8840米。这是国际上公认的第一次测得的珠峰高度。而珠峰也因此被证
实为世界第一高峰。
这次测量之后,世界上很多国家的测绘队纷纷跟上,并先后公布了自己所测的高度数据。比如说,1954年印度人公布珠峰的高度为8848米,1992年意大利人公布珠峰的高度为8849.04米,1995年美国人宣布珠峰的高度为8850米,等等。我国第一次测量珠峰高度是在1975年,并公布珠峰的测量高度为8848.13米。我国的课本中所描述的珠峰的高度,就源于1975年的
这次测量。
从上述数据可以看出,不同国家测量的结果并不相同,很难说哪一个数据更为精准。为什么存在这样的偏差?除了测量工具、测量方法等方面的差异之外,还与以下几个方面的因素有关:首先,珠峰测高的0米起点的确定,也就是与珠穆朗玛峰最高峰所对应的大地水准面在哪里?这看上去似乎比较简单,但事实上非常复杂。在过去几十年中,我国测量人员为了获得这一基
点位置曾付出了相当艰苦的努力。
其次,珠峰的高点位置如何确定。即便人到达了珠峰的顶端,依然是站在皑皑白雪之上,它的岩石层在哪里?1975年我国登山队登顶测量时,女测绘员潘多采用的是把一根直径4、5厘米的木头杆子直接插进雪层,直到插不动为止,以此来确定雪层的厚度。其实这样的测量还不够
精准,很有可能松软的雪层下面还有冻雪层。
再次,珠峰所在地区现还处于地质活跃期,由于欧亚板块与印度洋板块的碰撞,到现在为止,珠穆朗玛峰的整体趋势还是在持续上升。但遇到大的地震,又会突然下降。比如说,2005 年
我国所进行的珠峰测量,获得珠穆朗玛峰峰顶岩石面的海拔高程为 8844.43 米。这个高度显然就比30年前的测量要低一些。
一般在三种情况下,就需要对珠峰高程重新测量。
第一种情况是,当珠峰高度缓慢变化积累到一定程度,需要重新测量珠峰高度。第二种是,如果在离珠峰较近的地方发生大地震,认为地震对珠峰高度影响明显,也需要重新测量珠峰高度。第三种情况是,当珠峰高程测量技术有了一个大的飞跃,新技术可以明显提升珠峰测量精度,
也需要重新测量珠峰高度。
二、珠峰的高度如何测量?
珠峰的高程测量分为三步来进行。
第一步:高精度地确定珠峰的零海拔基准面。
我们知道,我国的零海拔水准原点在青岛,即黄海的平均海平面。地球是一个圆球,怎样将青岛所在处的水准原点标准高度迁移到珠峰所在处,定下测量的零海拔基准点呢?
这个过程非常复杂。测绘人员需要从青岛的水准原点出发,最多每隔60米确定一个测量点。
在测量点两端设立起两个标尺,结合路程和角度数据计算出两个测量点的高度差。就这样一点
点向珠峰的方向延伸,通过高度差的不断累加,最终得到珠峰从山脚到山峰的高度数据。这样
建立起来的观测点,总数超过了1万个。
在珠峰地区,测绘人员还要进行大量的前期和外围测量工作,包括在珠峰地区的卫星定位测量、水准测量、地面重力测量、航空重力测量等,然精确地将这个零海拔高“基准面”延伸到珠峰下面。
一般的重力测量采用的是地面重力测量的方法,测绘人员携带重力仪进行实地测量,将仪器放置在某个测量点位上,测量一段时间就能得到这个点位的重力数据。但珠峰地区平均海拔在5000米以上,地形地貌极其复杂,绝大部分地方人员无法到达,存在大量的重力数据空白区,这就严重制约了海拔高程起算面的精准度。
要把这项工作做好,所需要耗费的时间和都精力很大。常常需要测量团队花费数年的努力才能完成。
第二步:峰顶“会战”测量。
珠峰峰顶“会战”也分为三步。首先要通过高精度卫星定位方法,测量出珠峰雪顶的位置;其次
是在海拔6000米左右,利用交会和三角高程测量方法,测量队员们登顶后插在峰顶的觇标,
确定珠峰高度;最后,通过雷达雪深测量,测量峰顶一定范围内,雪面到岩石面的距离,也就
是峰顶冰雪层厚度。
测量登山队员登顶后,首先需要在峰顶竖立起测量觇标。这并不是一项容易的工作,峰顶风很大,队员们需要用好几个绳索将觇标固定到地面。觇标竖立后,6个珠峰高程测量交会点的测
量人员,就会用超长距离测距仪瞄准觇标,进行观测。觇标会一直留在峰顶,一直到观测不到
为止。
6个珠峰高程测量交会点示意图
同时,觇标顶端还会固定卫星定位设备,接收卫星信号进行高精度定位。另外,在峰顶还要进行雪深雷达的测量,队员会携带一个地质雷达测量仪上去,在峰顶来回拖动仪器,对峰顶大约20平方米左右的范围进行扫描,获取数据。
此次峰顶测量还有一项新的突破,即在峰顶开展重力测量,采集峰顶的重力数据,结合外围开展的珠峰周边重力测量和航空重力测量,为珠峰区域重力场模型构建和似大地水准面精化提供
重要基础数据。
此次测量将综合运用GNSS卫星测量、精密水准测量、光电测距、雪深雷达测量、重力测量、
天文测量、卫星遥感、似大地水准面精化等多种传统和现代测绘技术,精确测定珠峰高程。在
技术创新和突破上,本次珠峰高程测量将依托北斗卫星导航系统,开展测量工作;应用航空重
力技术,提升测量精度;利用实景三维技术,直观展示珠峰自然资源状况。
第三步:最终确定珠峰高度
登顶测量只是完成了最重要的测量数据,但真正的结果还需要经过一段时间的数据处理和反复检核计算。
测量工作完成后,技术协调组将组织相关单位要完成全部的外业测量数据的整理,包括峰顶数据的整理,外业观测成果的质量检查、数据汇总等。之后,将全部的外业测量数据提交给数据
处理团队,进行数据处理和分析。这个过程大概要花2到3个月的时间,其中最重要的一项就是得出珠峰峰顶的三维坐标。