登頂珠峰的英雄

這幾天，非常引人關(guān)注的事件之一，就是我國“2020珠峰高程測量登山隊”的8位隊員們于5月27日11時成功登上珠穆朗瑪峰的峰頂，豎起測量覘標，為精確測定珠峰的高度奠基。

我們在課本里知道，珠峰的高度為8848米。既然已經(jīng)知道了這一高度，為什么還要再次測量呢，其意義何在？

一、珠峰的高度有爭議

珠峰的高度問題，在國際中一直都存在爭論。

有關(guān)珠峰最早的地理信息是1719年康熙時期所進行的全國土地測量，根據(jù)測繪結(jié)果出版的《康熙皇輿全覽圖》中，明確地標出了珠峰的經(jīng)緯度。但當時還沒有出現(xiàn)人登上珠峰的相關(guān)記錄，因此關(guān)于高度的信息是空白的。

1852年，英屬印度測繪局長安德魯·華歐帶領(lǐng)測繪隊征服珠峰。4年后，英國公布了這次測量得到的珠峰高度——8840米。這是國際上公認的第一次測得的珠峰高度。而珠峰也因此被證實為世界第一高峰。

這次測量之后，世界上很多國家的測繪隊紛紛跟上，并先后公布了自己所測的高度數(shù)據(jù)。比如說，1954年印度人公布珠峰的高度為8848米，1992年意大利人公布珠峰的高度為8849.04米，1995年美國人宣布珠峰的高度為8850米，等等。我國第一次測量珠峰高度是在1975年，并公布珠峰的測量高度為8848.13米。我國的課本中所描述的珠峰的高度，就源于1975年的這次測量。

從上述數(shù)據(jù)可以看出，不同國家測量的結(jié)果并不相同，很難說哪一個數(shù)據(jù)更為精準。為什么存在這樣的偏差？除了測量工具、測量方法等方面的差異之外，還與以下幾個方面的因素有關(guān)：

首先，珠峰測高的0米起點的確定，也就是與珠穆朗瑪峰最高峰所對應(yīng)的大地水準面在哪里？這看上去似乎比較簡單，但事實上非常復(fù)雜。在過去幾十年中，我國測量人員為了獲得這一基點位置曾付出了相當艱苦的努力。

其次，珠峰的高點位置如何確定。即便人到達了珠峰的頂端，依然是站在皚皚白雪之上，它的巖石層在哪里？1975年我國登山隊登頂測量時，女測繪員潘多采用的是把一根直徑4、5厘米的木頭桿子直接插進雪層，直到插不動為止，以此來確定雪層的厚度。其實這樣的測量還不夠精準，很有可能松軟的雪層下面還有凍雪層。

再次，珠峰所在地區(qū)現(xiàn)還處于地質(zhì)活躍期，由于歐亞板塊與印度洋板塊的碰撞，到現(xiàn)在為止，珠穆朗瑪峰的整體趨勢還是在持續(xù)上升。但遇到大的地震，又會突然下降。比如說，2005 年我國所進行的珠峰測量，獲得珠穆朗瑪峰峰頂巖石面的海拔高程為 8844.43 米。這個高度顯然就比30年前的測量要低一些。

一般在三種情況下，就需要對珠峰高程重新測量。

第一種情況是，當珠峰高度緩慢變化積累到一定程度，需要重新測量珠峰高度。第二種是，如果在離珠峰較近的地方發(fā)生大地震，認為地震對珠峰高度影響明顯，也需要重新測量珠峰高度。第三種情況是，當珠峰高程測量技術(shù)有了一個大的飛躍，新技術(shù)可以明顯提升珠峰測量精度，也需要重新測量珠峰高度。

二、珠峰的高度如何測量？

珠峰的高程測量分為三步來進行。

第一步：高精度地確定珠峰的零海拔基準面。

我們知道，我國的零海拔水準原點在青島，即黃海的平均海平面。地球是一個圓球，怎樣將青島所在處的水準原點標準高度遷移到珠峰所在處，定下測量的零海拔基準點呢？

這個過程非常復(fù)雜。測繪人員需要從青島的水準原點出發(fā)，最多每隔60米確定一個測量點。在測量點兩端設(shè)立起兩個標尺，結(jié)合路程和角度數(shù)據(jù)計算出兩個測量點的高度差。就這樣一點點向珠峰的方向延伸，通過高度差的不斷累加，最終得到珠峰從山腳到山峰的高度數(shù)據(jù)。這樣建立起來的觀測點，總數(shù)超過了1萬個。

在珠峰地區(qū)，測繪人員還要進行大量的前期和外圍測量工作，包括在珠峰地區(qū)的衛(wèi)星定位測量、水準測量、地面重力測量、航空重力測量等，然精確地將這個零海拔高“基準面”延伸到珠峰下面。

一般的重力測量采用的是地面重力測量的方法，測繪人員攜帶重力儀進行實地測量，將儀器放置在某個測量點位上，測量一段時間就能得到這個點位的重力數(shù)據(jù)。但珠峰地區(qū)平均海拔在5000米以上，地形地貌極其復(fù)雜，絕大部分地方人員無法到達，存在大量的重力數(shù)據(jù)空白區(qū)，這就嚴重制約了海拔高程起算面的精準度。

為了填補珠峰地區(qū)地面重力資料的空白，此次測量應(yīng)用了航空重力測量技術(shù)。把先進的航空重力儀安裝在飛機上，相當于在飛機上安裝一個感應(yīng)地球重力的傳感器，它能反映地面重力的變化。飛機按照事先設(shè)計好的測線在1萬米左右的高度來回飛行，多條飛行測線形成一個密集的空中重力數(shù)據(jù)面。結(jié)合機載衛(wèi)星動態(tài)定位、慣性導航和重力儀數(shù)據(jù)把空中重力值測出來。

這樣，航空重力測量的結(jié)果結(jié)合地面重力測量的結(jié)果，再結(jié)合衛(wèi)星資料獲取的數(shù)據(jù)，通過物理大地測量的理論方法進行數(shù)據(jù)處理，把珠峰高程起算面精準地確定出來后，就可以精確測定珠峰高程。加入航空重力測量的數(shù)據(jù)后，起算面精準度可以提高大約30%，珠峰峰頂高度的精準度自然也會相應(yīng)提升。

要把這項工作做好，所需要耗費的時間和都精力很大。常常需要測量團隊花費數(shù)年的努力才能完成。

第二步：峰頂“會戰(zhàn)”測量。

珠峰峰頂“會戰(zhàn)”也分為三步。首先要通過高精度衛(wèi)星定位方法，測量出珠峰雪頂?shù)奈恢?；其次是在海?/span>6000米左右，利用交會和三角高程測量方法，測量隊員們登頂后插在峰頂?shù)囊棙?，確定珠峰高度；最后，通過雷達雪深測量，測量峰頂一定范圍內(nèi)，雪面到巖石面的距離，也就是峰頂冰雪層厚度。

測量登山隊員登頂后，首先需要在峰頂豎立起測量覘標。這并不是一項容易的工作，峰頂風很大，隊員們需要用好幾個繩索將覘標固定到地面。覘標豎立后，6個珠峰高程測量交會點的測量人員，就會用超長距離測距儀瞄準覘標，進行觀測。覘標會一直留在峰頂，一直到觀測不到為止。

6個珠峰高程測量交會點示意圖

同時，覘標頂端還會固定衛(wèi)星定位設(shè)備，接收衛(wèi)星信號進行高精度定位。另外，在峰頂還要進行雪深雷達的測量，隊員會攜帶一個地質(zhì)雷達測量儀上去，在峰頂來回拖動儀器，對峰頂大約20平方米左右的范圍進行掃描，獲取數(shù)據(jù)。

此次峰頂測量還有一項新的突破，即在峰頂開展重力測量，采集峰頂?shù)闹亓?shù)據(jù)，結(jié)合外圍開展的珠峰周邊重力測量和航空重力測量，為珠峰區(qū)域重力場模型構(gòu)建和似大地水準面精化提供重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

此次測量將綜合運用GNSS衛(wèi)星測量、精密水準測量、光電測距、雪深雷達測量、重力測量、天文測量、衛(wèi)星遙感、似大地水準面精化等多種傳統(tǒng)和現(xiàn)代測繪技術(shù)，精確測定珠峰高程。在技術(shù)創(chuàng)新和突破上，本次珠峰高程測量將依托北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)，開展測量工作；應(yīng)用航空重力技術(shù)，提升測量精度；利用實景三維技術(shù)，直觀展示珠峰自然資源狀況。

第三步：最終確定珠峰高度

登頂測量只是完成了最重要的測量數(shù)據(jù)，但真正的結(jié)果還需要經(jīng)過一段時間的數(shù)據(jù)處理和反復(fù)檢核計算。

測量工作完成后，技術(shù)協(xié)調(diào)組將組織相關(guān)單位要完成全部的外業(yè)測量數(shù)據(jù)的整理，包括峰頂數(shù)據(jù)的整理，外業(yè)觀測成果的質(zhì)量檢查、數(shù)據(jù)匯總等。之后，將全部的外業(yè)測量數(shù)據(jù)提交給數(shù)據(jù)處理團隊，進行數(shù)據(jù)處理和分析。這個過程大概要花2到3個月的時間，其中最重要的一項就是得出珠峰峰頂?shù)娜S坐標。

據(jù)悉，2005年珠峰測量于當年5月22日成功登頂，最終經(jīng)過近5個月的數(shù)據(jù)處理、計算和審核，于10月9日向世界公布珠穆朗瑪峰的新高程數(shù)據(jù)：峰頂巖石面海拔高程為8844.43米，峰頂巖石面高程測量精度±0.21米；峰頂冰雪深度3.5米。

三、測量以及得出的數(shù)據(jù)的價值

珠峰高程測量除了關(guān)鍵的峰頂測量數(shù)據(jù)，同時還在珠峰地區(qū)觀測了大量的用于海拔高程“基準傳遞”的測量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可廣泛應(yīng)用于青藏地區(qū)地球動力學板塊運動、地震對珠峰高程的影響等領(lǐng)域的研究。

此外，與珠峰高程測量相關(guān)的其他數(shù)據(jù)，如精確的峰頂雪深、航空重力數(shù)據(jù)，以及氣象、風速和冰川監(jiān)測等數(shù)據(jù)成果，將為珠峰及其周邊地區(qū)的自然資源監(jiān)測和生態(tài)環(huán)境保護等提供第一手資料。

除了獲取重要地理信息外，最重要的一點是，珠峰高程的變化能典型地反映出全球氣候變暖的趨勢。這些數(shù)據(jù)結(jié)果，以珠峰為切入點，可以讓公眾了解到目前青藏高原正在發(fā)生的一些氣候和環(huán)境變化，比如近十年來高原湖泊面積有擴大的趨勢，比如青藏高原冰川消融的速度，等等。這也將加強公眾對目前全球氣候和環(huán)境變化的認識與關(guān)注。

感恩敬愛的船長！