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珠峰高程测量登山队再冲顶,来看数百年珠峰测量史

2020-05-20 16:56 点击:19次 中华 现代 北京 纬度 风光 发现 数据 mini 世纪

来源:科普中央厨房 | 北京科技报

编辑/吉菁菁 供图/视觉中国(除署名外)

撰文/项谦和(中国煤炭地质总局浙江煤炭地质局测绘教授级高级工程师,国家注册测绘师,自然资源部杰出青年科技人才)

新媒体编辑/陈炫之

2020珠峰高程测量进入登顶测量阶段。15年后的今天,我国再次为世界最高峰“量身高”。精确测定珠峰高度能干啥?之前都怎么测量?

5月16日,来自2020珠峰高程测量登山队消息,测量登山队员14时从海拔5200米的珠峰登山大本营出发,再次向珠峰顶峰发起挑战。

此前5月6日,自然资源部会同外交部、国家体育总局和西藏自治区政府组织,自然资源部第一大地测量队(简称“国测一大队”)和中国登山队共同组成的测量登山队的三十多名队员在珠峰大本营,经过了一周登山适应性训练和高海拔地区测量技能操练后,从海拔5200米的大本营出发,正式开启2020珠峰高程登顶测量。此次珠峰高程测量的核心任务是精确测定珠峰高度。

上次预计的登顶时间5月12日,由于天气原因,登山队推迟了原定的攀登计划,从海拔6500米的前进营地下撤休整。而这次,如果天气条件有利,队伍有望5月22日登顶。如果成功,这将是我国专业测绘人员首次登顶珠峰测高。

在这难忘的历史时刻,作为测绘人的中国煤炭地质总局浙江煤炭地质局规划经营部副主任、正高工项谦和老师难掩激动心情,深情地用文字回顾了数百年间人们科学测量珠峰的历史,在他的文字中,我们看到了我国一代又一代测绘人在科学的指引下克服艰难险阻,不断将人类最先进的科学技术运用于珠峰的测量中,在人类认识自然、研究自然的道路上努力探索前进。

如月之恒——时代交汇

2020年是人类首次从北坡成功登顶珠峰(珠穆朗玛峰)60周年,也是中国首次精确测定并公布珠峰高程45周年。

mini j_p_gallery">  ▲2005年5月,珠峰大本营看到的珠峰金顶。

▲2005年5月,珠峰大本营看到的珠峰金顶。

2020年珠峰高程测量是一项代表我国国家测绘科技发展水平的综合性测绘工程,是人类认识地球、了解自然、检验测绘科技水平和探索科技的发展史,更是人类挑战自身、突破技术极限的过程,地球之巅高程测定是人类认识地球的关键之一,因此开展2020年珠峰高程测量具有十分重要的历史意义。

为落实《中华人民共和国和尼泊尔联合声明》,自然资源部会同外交部、国家体育总局和西藏自治区政府组织了2020珠峰高程测量工作。2020年4月30日下午,2020珠峰高程测量首场新闻发布会在珠峰大本营召开,2020珠峰高程测量正式启动。

岁月如歌——前尘往事

1714年,我国清朝理藩院主事胜检、喇嘛楚格沁藏布和拉木赞巴受中央政府的委派,对广大西藏地区进行勘测,深入到珠穆朗玛峰山下。1715年入藏勘测的楚儿沁藏布、兰木占巴和胜住,是世界最高峰——珠穆朗玛峰的发现者,采用经纬测图法(经纬仪三角测量)和梯形投影法,对珠穆朗玛峰的位置和高度进行了初步测量,在1719年的铜版《皇舆全览图》上首次明确地标注了珠穆朗玛峰的位置和满文名称,这是有关世界最高峰最早的文献记载,这是地理发现史与测绘史上的重大事件;1721年的木版图上又出现了其文译名,1733年又在欧洲制成法文地图。

1847年,印度在距珠峰322千米处对珠峰进行了一次观测,通过测定距离和一个垂直角,得到了珠峰高程为8783.7米的结果。1852年,以英国人华夫为首的测量队用大地测量的方法,在印度平原上测定为8840米,首次确定珠峰为世界最高峰。

1952年,印度测量局在征得尼泊尔同意后,把控制网推进到尼泊尔境内,在尼泊尔境内布设了一个长达480千米的地形三角锁;在距珠峰46—75千米处,设置了8个经等高仪,测定了经纬度,求得垂线偏差的点的测站,1954年,印度测量局在1852年的测量基础上,最终测得珠峰高程的权平均值为8847.6米,各方向最大互差为5米,中误差为±1.5米;这是一个精度很高的结果,一个考虑到基准面的和物理修正的结果,也是一个日后将给我们国家带来麻烦的结果。

我国测绘工作者曾在1959年利用水银气压表测量珠峰高度,得到8882米的高程数据。1987年在意大利人阿迪托 · 德希奥领导下组织采用全球定位系统GPS求得珠峰正高8872米。1992年5月美国采用GPS技术和光电测距仪技术,重新测定珠峰高程,德希奥提供的数据为8846.10米。

1992年10月,意大利与中国合作,采用GPS卫星测量法对珠峰进行测量,意大利登山队员在峰顶用钢质探杆插进冰雪层,测得厚度为2.55m,测后的结果是8849.04米。美国在1999年再次对珠峰测量,得出海拔8850米;可笑的是美国国家地理学会只承认1852年英国的测量数据8840米、1954年印度的测量数据8848米和1999年美国的测量数据8850米。

1951年中国学者王勤堉首先提出应恢复珠穆朗玛峰的名称,1952年中国政府正式恢复珠穆朗玛峰的名称。20世纪60年代,在中国与尼泊尔探讨珠峰的归属问题时,尼方谈及中国既没有登上珠峰,也没有对珠峰进行测量,以此对珠峰归属提出异议。

生命如潮——六次精测

珠峰地区是人类挑战生命极限的极地,真正的生命禁区,欲测量珠峰准确高度,勇攀地球之巅,跨越科学高峰,在高寒缺氧、极端艰苦的条件下连续奋战,是一件十分困难的事情。我国于1966年、1968年、1975年、1992年、1998年、2005年,分别精确测量珠峰高程。

1966~1968年,在中国科学院组织下,我国对珠穆朗玛峰及周边地区进行了大规模的综合科学考察,并于1966年和1968年两次组队,不仅在珠穆朗玛峰地区建立了高水平高质量的测量控制网,测站更多也更接近珠峰,并开展了三角、水准、天文、重力、物理测距、折光试验等测量工作,为后期的数据改正和平差做了充分的准备。这种控制网架设等级是超过此前印度的架设规格的,最终算得的珠峰高程为8849.75米(未顾及峰顶的覆雪厚度),最大互差为3.01米。

1975年,我国在“登山、测绘、科考”一体的组织原则下,再次对珠峰进行测量,除了进一步加强和提升控制网外,更是第一次在登山队员的协助下,5月27日首次在珠峰设置3.51米的红色金属测量觇标,同时测量了峰顶的覆雪深度(中国登山队员在珠峰峰顶采用端头为包铁的木质探杆插进冰雪层,测得厚度为0.92米),堪称测定珠峰高程历史上的一项创举和突破,用探空气球测定了测区上空的温度垂直梯度值,有效削弱了大气折射对高程测定值的影响,沿线进行了天文、重力测量,推算高程时用了较精确的改正数;从珠峰附近选择了9个测站点,它们分布在以珠峰为中心的69度的扇形区域内,至珠峰的距离为8.5~21.2千米,高程为5600~6240米。这9个点的坐标和高程分别利用三角测量、导线测量、水准测量和三角高程测量方法求得。在9个测站上对珠峰觇标观测水平角和垂直角,根据水平角确定珠峰的水平位置和各测站至珠峰的水平距离。

根据三角高程测量原理,由这些垂直角和水平距离确定各测站同珠峰之间的高差,进而推得从我国黄海平均海面起算的珠峰高程为 8848.13米,测定的最终结果为8848.13米(峰顶标心处的覆雪深度约为0.92米),中误差为±0.35米;这一数据结果,一直沿用至2005年。

2005年5月22日北京时间11时08分,中国登山测量队成功登上世界最高峰珠穆朗玛峰峰顶,此次除布设了GPS控制网外,实现了峰顶同观测站联测,并使用雷达探测仪对冰雪层进行测量。中国此次向世界公布珠峰的高度为8844.43米,与之前有着较大出入,是因为这是“不带帽”(去除峰顶冰雪层厚度)的净身高。对珠峰峰顶雪面到岩石面的厚度测量,过去一直采用人力探杆测深的方法。

2005年珠峰测高时,中国登山测量队员采用雷达探测技术测定珠峰峰顶冰雪覆盖层的厚度,提高了测量峰顶雪深的精度和可靠性。8844.43米是目前全世界最权威的全新数据,得到了联合国教科文组织的承认。

原国家测绘地理信息局甚至需要发布声明,称中国从未在任何时候、以任何形式放弃2005年精确测定的8844.43米珠穆朗玛峰顶岩石面海拔高程(精度控制在±0.21米之内,峰顶冰雪厚度为3.5米);这一数据经国务院授权、按照《中华人民共和国测绘法》规定的程序公布,作为全国统一采用的珠穆朗玛峰岩石面海拔高程标准数据一直沿用至今。尼泊尔则使用传统的雪盖高8848米(29029英尺),2010年起两国官方互相承认对方的测量数据。

如日之升——云顶之巅

高程基准是推算国家统一高程控制网中所有水准高程的起算依据,它包括一个水准基面和一个永久性水准原点。中国以青岛港验潮站的长期观测资料推算出的黄海平均海面作为中国的水准基面,即零高程面。中国水准原点建立在青岛验潮站附近,并构成原点网。用精密水准测量测定水准原点相对于黄海平均海面的高差,即水准原点的高程,定为全国高程控制网的起算高程,珠峰高程就是在此基础上测量出来的。

2020年为推动珠峰高程测量工作顺利开展,保证测量工作的科学性、高程成果的精确性,自然资源部组织了中国测绘科学研究院、陕西测绘地理信息局,以及中国地质调查局等单位的精锐力量,编制珠峰高程测量技术设计书和实施方案。

本次珠峰高程测量工作重点在以下五方面,实现技术创新和突破:一是依托北斗卫星导航系统,开展测量工作;二是国产测绘仪器装备全面担纲本次测量任务;三是应用航空重力技术,提升测量精度;四是利用实景三维技术,直观展示珠峰自然资源状况;五是测绘队员登顶观测,获取可靠测量数据。陈俊勇院士、杨喜院士领衔的测绘科技与管理方面的专家进行了严格审查把关,对“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”的技术路线,给予了充分肯定。

根据1994年5月在珠峰地区测定的数据及资料统计分析,由于印度板块和欧亚板块的挤压,珠峰每年上升1.27厘米。此次2020年珠峰高程测量的成果可用于地球动力学板块运动等领域研究;精确的峰顶雪深、气象和风速等数据,将为冰川监测、生态环境保护等方面的研究提供第一手资料。

GNSS测量、水准测量、重力测量的成果结合以前相关资料,不仅可以准确地分析目前地壳运动变化影响情况,同时也可为后续的似大地水准面模型建立提供准确的重力异常数据;重力测量成果可用于珠峰地区区域地球重力场模型的建立和冰川变化、地震、地壳运动等问题的研究。

草长莺飞的季节里,珠峰高程测量已进入登顶测量阶段。这是时隔15年后,我国再次测量世界最高峰高度,备受关注。作为一名测绘工作者,谨以此文表达我们对测绘工作难以割舍的情怀。为中国而自豪!为祖国而努力!