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8848.86米!一文读懂,世界新高度是如何被测量出来的?

时间:2020年12月09日 :仙桃市科学技术协会

   世界新高度!一年多来,中国和尼泊尔两国团队克服种种困难,扎实开展工作,最终确定了基于全球高程基准的珠穆朗玛峰雪面高程。

  “令人振奋,着实不容易。”8日下午,参与珠峰高程测量的中国地质大学(武汉)教授陈刚获悉中尼共同宣布珠穆朗玛峰最新高程——8848.86米,兴奋地告诉记者,8848.86米的海拔高程是珠峰的最新身高,也凝聚着中国珠峰测量登山队艰苦卓绝的努力。

 

 

 

珠峰高程测量中的“湖北力量”

    测量珠峰高程大致分测绘方案设计、登山测量、数据解算等几个部分。其中登山测量部分,主要由自然资源部第一大地测量队(简称国测一大队)和中国登山队联合组建的“2020珠峰测量登山队”完成。该队中,顾问李致新、总指挥王勇峰、副总指挥张志坚均是中国地质大学(武汉)校友,35名登山队员中,次落、袁复栋、陈刚、宋红、李璞、赵岩等均为地大师生、校友。此外,还有德庆欧珠、次仁旦达和赵佳明3名地大校友,作为登山后勤保障人员参加了此次工作。


 5月27日上午11时,8名攻顶队员成功登顶珠峰,登山队长次落、攀登队长袁复栋首当其冲。今年49岁的陈刚,是地大海洋学院教授, 也是年龄最大的队员,在最后冲顶名单中,他是唯一一名既是测绘专家又有丰富登山经验的专业运动员。


 5月登顶测量成功后,登山队员和国测一大队专家将获得的1.44亿条原始数据,移交给相关数据处理单位。6月至11月,约50名测绘科技工作者展开了科学严密的数据解算。登山测量由“地大军团”冲锋在前,在组织实施、测绘技术方案设计、后期数据解算中,则是武汉大学师生、校友勇挑重任。

 

为何需要登顶测量?

珠峰金顶。

 

 现在卫星遥感技术如此发达,为何还要选择登顶测量?陈刚介绍,首先,技术上看,目前测量型无人机或机器人的能力尚无法完成登顶作业,卫星遥感影像在高程方向的测量精度达不到,且这种手段只能测出雪顶的高程,而非岩面高程;再者,珠峰峰顶并不是一个点,而是一个20多平方米的面,必须由人将觇(chān)标带上峰顶,才能确保目标点一致,精确测得角度和距离。


 峰顶测量的任务有三项:一是峰顶交会测量,即利用三角高程和交会方法,测量峰顶觇标,确定珠峰高度;二是通过高精度GNSS定位方法,测量出珠峰雪顶的位置;三是通过雷达雪深测量,测量峰顶一定范围内,雪面到岩石面的距离。

 

 

珠峰高程是如何测出来的

 

 珠峰峰顶高程又是如何计算出来的呢?陈刚介绍,我国海拔高程的基准在青岛,那也是我国水准原点。珠峰的高程,实际上就是要测得峰顶相对于黄海平均海水面的高度。测量珠峰高程意味着大量艰苦和琐碎的野外作业,唯有如此测量队员才能精确地将这个海拔高“零基准面”延伸到珠峰脚下。

 2020珠峰高程测量交会组开展交会测量练兵。(图源:自然资源部)

 

 峰顶交会测量是一种传统的经典测量法,简单说,就是在峰顶架起觇标,在各个交会点上,分别测出各点与峰顶觇标间的距离和竖直角,由勾股定理、三角函数推算出峰顶相对于这几个点的高程差,然后对数据进行重力、大气等多方面的改正计算,最终确定有效数据。


 高精度GNSS定位方法是最近几十年发展起来的测量手段,今年我国首次使用基于北斗卫星导航系统的高精度GNSS定位方法。“本次珠峰高程测量有四个方面的技术突破,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;三是应用航空重力测量技术,提升珠峰高程精度;四是利用实景三维技术,直观展示珠峰自然资源状况。”陈刚说。

手机能否测海拔高度?

 很多手机能自动测量海拔高度,手机放在珠峰顶能不能测?陈刚透露,有些手机中的导航定位芯片和软件,只能大概知道自己所处的海拔高度。但手机确定的位置,与利用专用测量仪器和软件确定的位置相比,精度相差几十米

中国地质调查局航空物探遥感中心的“航空地质一号”飞机上拍摄的珠峰全景。(图源:自然资源部)

 陈刚介绍,此次测量综合运用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,8848.86米这个数字是综合计算出来的。测量成功来之不易,珠峰高程测量意义重大,本次测量也彰显了我们国家当今测绘技术的最高水平。不同时期以不同方式测量珠峰,反映了人类对大自然求知探索的精神,是了解和认识地球的一个重要过程。

每年4毫米,珠峰身高还在长

 珠穆朗玛峰最新身高8日公布,而且仍在不断成长。记者从自然资源部获悉,2020年珠峰高程测量科学性、可靠性、创新性较2005年明显提高,主要原因包括北斗卫星导航系统首次应用于珠峰峰顶大地高计算,国产仪器担纲高程测量,国产重力仪首次登顶实测峰顶重力值,同时融入国产航空重力仪测量数据,大幅度提升珠峰地区重力似大地水准面模型精度等。


 作为世界最高峰和最年轻山峰之一,珠峰造山运动仍在持续。由于印度板块“钻”到欧亚板块底下,喜马拉雅山不断隆升。“处于碰撞前沿的珠峰整体向长春或北京方向每年移动约3厘米;在垂直方向,珠峰地区每年隆升约4毫米。”2020珠峰高程测量技术协调组组长党亚民说,珠峰需要进行定期测量,理论上10到15年重测一次比较理想。


 据介绍,此次测量中,我国首次将5G和北斗结合,利用通信专网和北斗数据信息化管理平台,实现高寒高海拔环境下北斗二号、北斗三号卫星信号同时接收、实时解析和质量预评估。北斗与GPS数据融合有效提升了峰顶大地高精度和可靠性;北斗同GPS大地高成果一致性较好,精度均为±2.0厘米。同时,中尼首次联合构建珠峰地区全球高程基准,峰顶大地水准面差距仅相差7.2厘米,成果符合性好。



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