珠峰身高怎么量?“黑科技”亮相

2020-05-09 08:09  

5月6日,2020珠峰高程测量登山队出发仪式在珠峰登山大本营举行。30多名队员当日从海拔5200米的大本营出发,开启珠峰高程登顶测量。队员们力争抓住近日的好天气窗口,择日登顶测量。如果成功,这将是我国专业测绘人员首次登顶珠峰测高。

今年是人类首次从北坡成功登顶珠峰60周年、中国首次精确测定并公布珠峰高程45周年,开展此次珠峰高程测量具有重要的历史意义。

珠峰测量要借助现代科技手段

“我国2005年测定的珠峰高度,是我们用测得的珠峰雪面高度减去了测地雷达测出雪层和冰层的厚度,得到的珠峰岩石高度。”亲历过2005年珠峰测高的国家基础地理信息中心高级工程师陈现军说。

第一步,珠峰雪面高度怎么测?陈现军介绍,当前珠峰测高采取经典和现代手段相结合的方法,基本上把能想到和做到的手段都纳入技术方案,比如利用GPS测量、北斗卫星测量、重力测量、水准测量等。

2005年珠峰测高中GPS 测量包括青藏地区地壳运动GPS监测网,珠峰地区GPS控制网,珠峰峰顶高程GPS联测。三种GPS观测网既相互独立,又相互联系,是这次测量的一个显著技术特点。

国测一大队队员在西藏定日县曲当乡境内进行水准测量。

测绘队建立了一个用于珠峰地区综合大地测量目的的GPS控制网,这些GPS控制网可以形成GPS水准点,辅以加密重力测量等,精确确定珠峰高程测量的起算点并用于大地水准面精化。珠峰GPS控制网的观测从2005年5月9日开始,6月4日结束,每点观测8小时。这些GPS控制网测量网点也是后期开展珠峰GPS高程测量的基准点。

多种现代技术手段齐上的同时,传统水准测量也至关重要。陈现军介绍,采取一等水准测量,测绘队在珠峰顶树立了一个觇标,即测量标志,从海拔5600米的珠峰大本营附近用多台仪器同时观测觇标。这次测量布下了6个观测点,当精确高程传递至这6个峰顶交会测量点时,通过峰顶的测量觇标,运用“勾股定理”的基本原理,推算出峰顶相对于这几个点的高程差。

为什么珠峰有两个身高?

我国曾在1975年和2005年分别对珠峰进行过精确的高程测量,两次的数据分别是8848.13米和8844.43米。那么为什么两次测量的数据会有4米的差距呢?

根据我国公布的珠穆朗玛峰高度数据显示,1975年我国测定的珠峰高度为8848.13米,2005年测定的高度为8844.43米。尽管两次获得的数据不同,但都得到了全世界的认可,也就是说,这两个数据都是科学且有效的。

2020珠峰高程测量技术协调组组长、中国测绘科学研究院研究员党亚民介绍,1975年珠峰高程测量,我国首次将测量觇标矗立于珠峰之巅,并精确测得珠峰海拔高程为8848.13米。2005年珠峰高程复测,采用了传统大地测量与卫星测量结合的技术方法,并首次在珠峰峰顶测量中利用冰雪雷达探测仪测量冰雪厚度,经过严密计算,获得珠穆朗玛峰峰顶岩石面海拔高程8844.43米。不同时期以不同方式测量珠峰,以及对珠峰高程的多次测量,反映了人类对自然的求知探索精神,已成为人类了解和认识地球的一个重要标志。

事实上,给珠峰“量身高”并不像我们平时给自己量身高那样容易。对于山峰而言,岩石的最高点是它真实的身高。而由于珠穆朗玛峰的峰顶温度很低,常年被积雪所覆盖,因此很难通过传统的手段得知冰雪的厚度。

2020珠峰高程测量领导小组成员、中国测绘科学院院长程鹏飞表示,1975年冰雪层的厚度当时测的是0.92米(92厘米),到了2005年,我们采用了先进的冰雪雷达在珠峰峰顶上进行了断面测量,测的冰雪层的厚度是3.5米,那么就等于我们扣减的多了,所以整个珠峰数值上减少了,就是因为冰雪层的厚度不同。

珠峰“变高”还是“变矮”了?

2015年4月,尼泊尔发生了8.1级强烈地震,当时就有卫星数据显示珠峰的高度在强震的影响下出现了变化,那么地震是如何影响珠峰的高程呢?

千百万年来,正是由于强烈的地壳运动形成了喜马拉雅山脉,更创造了世界第一高峰——珠穆朗玛峰。随着时间的推移,珠峰的高程也正在跟随地理板块的变化而不断地变动。地震,正是由地壳运动而引起的。

专家介绍,在地震的影响下,珠峰不只是会“长高”,还会“变矮”。而变化的大小首先取决于地震的震级,以及和震中的距离,震级越大、距离越近则影响越大。

 巍峨珠峰。

党亚民说:“板块之间滑动一下,爆发一下地震,释放一下能量,这种破坏就不是特别大,有的往上错的,可能影响就比较大。”2015年4月尼泊尔发生的那次强烈地震,震中距离珠峰有220公里左右,地震会给珠峰带来什么样的影响?2020珠峰高程测量或许会给我们答案。

珠峰高程测量中的“黑科技”——

北斗珠峰“首秀”国产设备担纲

2020珠峰高程测量已进入登顶测量阶段,多项最新测量技术和设备大显身手。为人量身高,一把尺就够。为珠峰量“身高”,需要哪些“黑科技”?记者近日在海拔5200米的珠峰登山大本营采访测绘人员和专家,盘点此次测量中的技术亮点。

北斗卫星导航系统首次用于珠峰测高

此次珠峰测高将综合运用多种传统和现代测量技术。其中,全球导航卫星系统(GNSS)卫星测量是重要一环。在峰顶,GNSS接收机能通过卫星获取平面位置、峰顶雪面大地高等信息,而大地高与海拔之间有一定换算关系。

“2005年时,GNSS 卫星测量主要依赖GPS系统。今年,我们将同时参考美国GPS、欧洲伽利略、俄罗斯格洛纳斯和中国北斗这四大全球导航卫星系统,并且会以北斗的数据为主。”自然资源部第一大地测量队(以下简称国测一大队)队长李国鹏说。

李国鹏表示,这是北斗系统在珠峰高程测量项目中首次应用。登顶测量时,顶峰的GNSS接收机将依托北斗系统和珠峰地区以及外围的GNSS监测网联机同步观测,同时还可监测相关地区的地壳运动。

在珠峰大本营,测量队员在查看珠峰山脉地图。

北斗是被联合国全球卫星导航系统国际委员会(ICG)认可的GNSS 四大核心供应商之一,于2018年底建成北斗三号基本系统后开始提供全球服务。今年3月,第54颗北斗导航卫星已成功发射并进入工作轨道。

“配合北斗系统使用的GNSS 接收机也是国产,并且是国产设备中精度最高的设备。”李国鹏说,“能在世界最高峰的高程测量中应用北斗系统,是我们中国测绘人的骄傲。”

国产设备全面担纲本次测量任务

“此次测量任务中,大量装备国产化,无论是可靠性、精度等都比2005年有质的提高。”李国鹏介绍,由于珠峰高程测量在极端环境下进行,很多装备都需特别改装研制,尤其是在峰顶使用的装备,必须能在低温、低压、低氧环境下使用。为此,多家国内生产厂商与国测一大队共同研制了多类特殊测量设备。

“为了峰顶雪深雷达,我跑了快一年了。”此次测量项目协调柏华岗对记者说。

2005年,我国首先测得了珠峰顶峰的岩面高程和雪深数据,当时使用的雪深雷达为意大利设备。去年,柏华岗着手调研新设备,要求此次使用的雪深雷达要同时获取位置信息和雪深数据,兼具卫星大地测量和雷达系统的功能。同时,设备必须轻便、易携。多家国外企业无法研发,最终,一国内厂家研发生产成功。

5月6日,登山队员们向更高海拔进发。

“顶峰雪深和岩面高程数据有各自不同的科研价值,二者再次分别测定,将为研究珠峰地区地质和气候变化提供更为精细的数据支撑。”柏华岗说。

此外,天顶仪、重力仪、峰顶觇标、用于三角交会测量的超长距离测距仪等均为国产仪器。我国最新的测绘基准体系建设成果也将应用于此次测量。

本次珠峰高程测量分为三个步骤

1、从黄海高程基准(中国海拔高的起算面),用水准测量方法,从青岛一步一步传到珠峰地区。

2、在峰顶“会战”测量,通过高精度全球导航卫星系统定位方法,测量出珠峰雪顶的位置,在海拔6000米左右,利用三角高程和交会方法,测量峰顶觇标,确定珠峰高度。

3、通过严密计算,将峰顶的全球导航卫星系统测量成果、三角高程和交会测量成果,联合处理得到结果。

本次珠峰高程测量重点在五个方面实现技术创新和突破

●依托北斗卫星导航系统,开展测量工作。

●国产测绘仪器装备全面担纲本次测量任务。

●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。

●测绘队员登顶观测,获取可靠测量数据。

原标题:珠峰身高怎么量?

文图|综合新华社

编辑|何欣鸿

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