重啟珠峰“身高”測量

楊智杰

4月19日，在珠峰國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)飛翔的黃嘴山鴉。圖/新華

5月6日，海拔5200米的珠峰大本營迎來好天氣，天氣湛藍(lán)，能見度很高，能清晰地看到被積雪常年覆蓋的珠穆朗瑪峰。

這也是攀登珠峰的好時(shí)機(jī)。袁復(fù)棟把睡袋塞進(jìn)裝滿行李的登山包，其余30多個(gè)同伴也統(tǒng)一換上紅色的登山服，戴著帽子和太陽鏡，手持登山杖。下午1點(diǎn)半，大家來到空地集合，經(jīng)過簡短的儀式，30多人互相打氣，信心十足地排成一字型，朝著珠峰邁進(jìn)。

他們并非普通的登山者，而是2020珠峰高程測量登山隊(duì)，由專業(yè)登山運(yùn)動(dòng)員和自然資源部第一大地測量隊(duì)（簡稱國測一大隊(duì)）的測繪人員構(gòu)成。他們將攜帶GNSS（全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)）接收機(jī)、重力儀、雪深雷達(dá)、氣象測量儀器和覘標(biāo)，前往珠峰峰頂，精確測定珠峰高度。

適合攀登珠峰的天氣窗口最好沒有大風(fēng)和暴雪。根據(jù)當(dāng)?shù)靥鞖忸A(yù)報(bào)，5月有3個(gè)窗口期。測量登山隊(duì)在5月6日這天出發(fā)，為的是趕上12日的第一個(gè)窗口期。按照計(jì)劃，他們6日會(huì)抵達(dá)5800米營地，第二天到達(dá)6500米，休整兩天后開始攻頂。

但計(jì)劃再周密，挑戰(zhàn)地球最高峰，還得“靠天吃飯”。僅僅過了一天，情況突變。5月8日，因?yàn)樘鞖饩壒?，攀登路線上雪比較深，有流雪的危險(xiǎn)，所有登山隊(duì)員不得不分批退回到珠峰大本營休整。這就意味著，珠峰高程測量隊(duì)登頂時(shí)間不得不延后。

目前所有隊(duì)員正等待下一個(gè)窗口期到來。全世界也都在等待一個(gè)新的珠峰高度。

給珠峰“量身高”

珠穆朗瑪峰位于中國與尼泊爾邊界的東段，是世界上最高的山峰。過去數(shù)十年，珠峰被世界廣泛認(rèn)同的海拔高度是8848米。2005年，原國家測繪局測得珠峰峰頂巖石面海拔高程為8844.43米。今年的測量，是繼1975年、2005年兩次公布珠峰高度之后，中國測量登山隊(duì)再次開啟的測量珠峰高程行動(dòng)。

“重測珠峰高程最主要有兩個(gè)原因，第一是珠峰高度一定發(fā)生了變化。第二，珠峰測量技術(shù)也有了大的飛躍，新技術(shù)可以明顯提升珠峰測量精度?！?020珠峰高程測量技術(shù)協(xié)調(diào)組組長、中國測繪科學(xué)研究院研究員黨亞民告訴《中國新聞周刊》。

黨亞民解釋，珠峰高度的變化分為兩種。長期看來，這座山脈仍然以每年4.4毫米的速度緩慢升高，這就意味著10年會(huì)升高4厘米，30年升高13厘米多。如果珠峰高程的測量精度在10厘米左右，那么20～30年，就需要重新測量珠峰高度了?！?/p>

短期來看，一次地震也可能影響珠峰的高程。1934年發(fā)生在尼泊爾的地震，震中離珠峰只有9.5公里，影響顯著，第一高峰因此“矮”了約63厘米。2015年4月，尼泊爾又遭遇8.1級(jí)大地震，發(fā)生地點(diǎn)遠(yuǎn)在200公里以外。有學(xué)者利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)研究珠峰高度，結(jié)果表明珠峰高度有一定程度的下降。但遙感手段監(jiān)測珠峰高程變化精度低，精確測定珠峰高度，需要利用高精度的大地測量觀測手段來實(shí)現(xiàn)。

“目前2015年尼泊爾大地震（對珠峰高度）精確的影響還存在未知，作為珠峰主權(quán)國之一，我們有責(zé)任和義務(wù)把珠峰高程準(zhǔn)確數(shù)據(jù)測出來，給世界一個(gè)準(zhǔn)確答案。”黨亞民說。

大地測量學(xué)家陳俊勇曾頗為形象地描述測量珠峰的理由，“父母要定期給自己不斷成長的子女量量身高，是理所應(yīng)當(dāng)?shù)?。人類要不斷深入地認(rèn)識(shí)自然，中國人要不斷深入地認(rèn)識(shí)自己的國土?！?/p>

黨亞民還指出，此次珠峰高程測量不只測出珠峰的最新高度，同時(shí)還在珠峰地區(qū)觀測了大量的用于海拔高程“基準(zhǔn)傳遞”的測量數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)成果還可用于青藏地區(qū)地球動(dòng)力學(xué)板塊運(yùn)動(dòng)、地震對珠峰的影響等領(lǐng)域研究。精確的峰頂雪深、氣象、風(fēng)速和冰川監(jiān)測等數(shù)據(jù)，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(hù)等提供第一手資料。

攀登珠峰并非易事，此次路程被詳細(xì)劃分成6個(gè)交匯點(diǎn)。按原計(jì)劃，5月6日，測量隊(duì)員從珠峰大本營出發(fā)，途經(jīng)絨布冰川和東絨布冰川，抵達(dá)海拔5800米的中間營地宿營。再攀登700米，到達(dá)海拔6500米的前進(jìn)營地。前進(jìn)營地氧氣非常稀少，高原反應(yīng)強(qiáng)烈，隊(duì)員們需要休整。接下來，測量隊(duì)要分別到達(dá)海拔7028米的一號(hào)營地，海拔7790米的二號(hào)營地，海拔8300米的三號(hào)營地，最后視天氣情況，擇機(jī)向珠峰頂峰發(fā)起沖刺。

到了峰頂，留給測量登山隊(duì)的時(shí)間也并不充裕。2005年，時(shí)任國家測繪局局長陳邦柱曾提到，因?yàn)榉屙數(shù)臍夂蚝蛺毫拥淖匀粭l件，登山隊(duì)員停留的時(shí)間不能超過2個(gè)小時(shí)。當(dāng)年，他們在峰頂完成測量數(shù)據(jù)的采集、覘標(biāo)的豎立、冰雪雷達(dá)對雪深的掃描工作，一共停留了接近2個(gè)小時(shí)，真正采集測量數(shù)據(jù)，只花了40分鐘。

近日，因?yàn)樘鞖庠?，登頂時(shí)間將比原定的5月12日至14日延后。但登山的準(zhǔn)備工作并未停止。據(jù)報(bào)道，按計(jì)劃，5月11日，修路隊(duì)員將把路繩鋪設(shè)至海拔8600米左右的位置，并返回海拔8300米的突擊營地。5月12日，在天氣允許的情況下，修路隊(duì)員將修通頂峰的路線。與此同時(shí)，12名向?qū)暮０?028米一號(hào)營地出發(fā)，把物資運(yùn)輸至突擊營地，并做好修路隊(duì)員的接應(yīng)工作。

國際競賽

此前，中國測繪工作者已經(jīng)對珠峰進(jìn)行了6次大規(guī)模的測繪和科考。除了中國外，其他國家也從未停止對世界第一高峰的探索，曾多次組織測量珠峰的高度。

1856年，英國測量師喬治·埃弗勒斯爵士率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，打破珠峰的神秘面紗，首次公布了珠峰的海拔為8840米。

進(jìn)入20世紀(jì)，珠峰高程測量引發(fā)了更多國家的興趣。1954年，印度人登頂，測算出8848米的高度。1966年和1968年，中國曾兩次組隊(duì)對珠峰高程進(jìn)行測量，但均未對外公布結(jié)果。1975年，國測一大隊(duì)在第三次測量珠峰高程時(shí)，計(jì)算出珠峰峰頂海拔高程為8848.13米。這與印度計(jì)算的數(shù)據(jù)相差無幾，兩者均測的是珠峰峰頂?shù)难┟娓叱獭?/p>

1992年，意大利科學(xué)家和登山家來到中國，測得珠峰高程為8846.50米。而1999年，在美國國家地理學(xué)會(huì)的支持下，一個(gè)美國珠峰探險(xiǎn)團(tuán)隊(duì)將GPS裝置固定在最高的基巖上，計(jì)算出珠穆朗瑪峰的高度為8850米，世界最高峰又長高了幾米。

最近一次測量是在2005年，中國測得珠峰的巖石面高度為8844.43米，得到聯(lián)合國教科文組織的承認(rèn)。

但是截至目前，國際上對珠峰高度依然莫衷一是。珠峰另一面的尼泊爾，只認(rèn)同珠峰高度為8848米，該數(shù)據(jù)由印度在1954年測得。

《紐約時(shí)報(bào)》曾報(bào)道稱，地質(zhì)學(xué)家在如何計(jì)算山的高度上持不同意見：山頂?shù)姆e雪應(yīng)該包括在內(nèi)嗎？或者測量時(shí)是否應(yīng)該鉆探到山峰的基巖？

尼泊爾選擇了前者。眾所周知，攀登珠峰可以從中國境內(nèi)的北坡攀爬或者從尼泊爾境內(nèi)的南坡攀爬。攀登珠峰早已在尼泊爾形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈，《中國新聞周刊》曾報(bào)道，2019年，尼泊爾政府針對普通登山者簽發(fā)了381張登山許可證，每張登山許可證能為尼泊爾帶來1.1萬美元的收入。《紐約時(shí)報(bào)》指出，“在山頂證書上多出的那幾英尺，足以讓一些登山者轉(zhuǎn)換路線，選擇從尼泊爾登山和花錢。”

尼泊爾并非沒有自主測量過珠峰的高程。據(jù)新華社報(bào)道，2019年4月，4名尼泊爾測量人員組成的團(tuán)隊(duì)離開加德滿都，前往珠穆朗瑪峰南坡大本營，開始自主測量珠峰高度，至今，尼泊爾尚未公布新的數(shù)據(jù)。

與尼泊爾不同，2005年以來，中國選擇將巖面高度作為測量點(diǎn)。“測雪面高的誤差太大，一年四季變化太厲害。風(fēng)一吹雪跑了，太陽一曬冰化了，高度就會(huì)降低。測量的時(shí)間不一樣，測量的結(jié)果肯定就不會(huì)一樣。而且很難說誰對誰錯(cuò)。而巖面高每年只變化4毫米。如果兩次測量高程時(shí)間間隔5年，高程最多差2厘米，如果差多了，就說明肯定有一個(gè)測錯(cuò)了。”黨亞民向《中國新聞周刊》解釋。

此次的珠峰高程測量，也與中尼合作相關(guān)。2019年10月12日至13日，中共中央總書記、國家主席習(xí)近平對尼泊爾進(jìn)行國事訪問期間，兩國發(fā)布了《聯(lián)合聲明》，其中提出：雙方將共同宣布珠峰高程并開展科研合作。為落實(shí)《聯(lián)合聲明》，自然資源部會(huì)同外交部、國家體育總局和西藏自治區(qū)政府組織了2020珠峰高程測量工作。

為何必須登頂測量？

通往珠峰峰頂?shù)穆冯U(xiǎn)象環(huán)生，組織者投入巨大的人力、物力和財(cái)力，最終靠測量登山隊(duì)員登頂完成測量。為什么大眾熟知的衛(wèi)星遙感影像或者GPS定位系統(tǒng)等技術(shù)無法直接測量珠峰高度？

黨亞民解釋，衛(wèi)星遙感影像主要用于地表檢測，目前在高程方向的精度大約2米，測量精度和大地測量技術(shù)的厘米級(jí)相比，有較大差距。另外，衛(wèi)星遙感影像就只能測到雪面高度，如果沒有人到達(dá)峰頂測量雪深，就不會(huì)有更準(zhǔn)確的結(jié)果。

飛機(jī)測量也不可行。如果乘坐直升機(jī)直接登頂，8000多米的珠峰頂作業(yè)對飛機(jī)要求極高，峰頂?shù)胤叫?，直升機(jī)無法降落，在運(yùn)動(dòng)中放下測量人員和設(shè)備，直升機(jī)的螺旋槳引起的風(fēng)，有可能引起雪崩。另外，專家指出，珠峰峰頂氣流不穩(wěn)定、多大風(fēng)、氣溫低，測量型無人機(jī)無法在峰頂飛行，也沒有機(jī)器人頂峰作業(yè)的經(jīng)歷。

中國曾兩次公布珠峰的高程。當(dāng)時(shí)測高主要有兩種方法：第一是傳統(tǒng)的經(jīng)典測量方法，以三角高程測量方法為基礎(chǔ)，配合水準(zhǔn)測量、三角測量、導(dǎo)線測量等方式，獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行重力、大氣等多方面改正計(jì)算，最終得到珠峰高程的有效數(shù)據(jù)。第二種，是2005年首次使用的GPS衛(wèi)星大地測量法，首先要建立一個(gè)能與地球形狀最大程度契合的參考橢球，通過衛(wèi)星用GPS儀器獲得珠峰相對于這個(gè)地球參考橢球的準(zhǔn)確的三維坐標(biāo)。只要確定了參考橢球與真實(shí)地球在珠峰最高點(diǎn)上的高程差，就能夠得到珠峰準(zhǔn)確的高程。而GPS測量的前提，也是有人將GPS接收器放置在峰頂。

2020年珠峰高程測量，官方公布，將綜合運(yùn)用GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）衛(wèi)星測量、精密水準(zhǔn)測量、光電測距、雪深雷達(dá)測量、重力測量、天文測量、衛(wèi)星遙感、似大地水準(zhǔn)面精化等多種傳統(tǒng)和現(xiàn)代測繪技術(shù)。

設(shè)備國產(chǎn)化，是此次中國測量珠峰高程的亮點(diǎn)之一。“除了航空重力測量外，其余仍然使用的是2005年的技術(shù)，只是這次用了很多國產(chǎn)的設(shè)備?！秉h亞民告訴《中國新聞周刊》。

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)衛(wèi)星測量并非一個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)，而是由北斗（中國）、GPS（美國）、GLONASS（俄羅斯）、Galileo（歐盟）四大系統(tǒng)組成?！?005年時(shí)，GNSS衛(wèi)星測量主要依賴GPS。今年，我們將同時(shí)參考四大全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，并且會(huì)以北斗的數(shù)據(jù)為主?！眹鴾y一大隊(duì)隊(duì)長李國鵬在2020珠峰高程測量首場新聞發(fā)布會(huì)上介紹。這也是北斗系統(tǒng)首次在珠峰高程測量項(xiàng)目中應(yīng)用。

2020珠峰高程測量路線。資訊來源：北京四維空間數(shù)碼科技有限公司提供。制圖/韓春燕

首次使用航空重力測量技術(shù)，是另一個(gè)新變化。“這是一次重大的進(jìn)步，在珠峰開展航空重力測量，根據(jù)我們前面的計(jì)算，測算精度大概能提高30%—40%左右?！秉h亞民介紹。

“我們眼睛看到的珠峰高度，并非它真實(shí)的身高?！?005年珠峰測量行動(dòng)總指揮張燕平等人當(dāng)時(shí)接受采訪時(shí)曾提到，“因?yàn)榈厍蚴菣E圓的，你的視線的起點(diǎn)是你腳下的那一點(diǎn)，而不是珠峰腳下的那一點(diǎn)，因此你看到的珠峰要比其真實(shí)高度低一些?！币虼?，精確珠峰高程，要先找出珠峰腳下的海拔零點(diǎn)。

國內(nèi)規(guī)定，以山東青島驗(yàn)潮站的黃海平均海水面作為計(jì)算陸地海拔高度的起算面。“大家可以想象一個(gè)海平面，它是曲面，面上的所有重力值相等，這就是海拔高起算面。青島高程零點(diǎn)（水準(zhǔn)原點(diǎn)）所在的面有一個(gè)重力值，只要在珠峰下面找到這個(gè)重力值，就能找到起算面。”黨亞民解釋，航空重力測量資料，可以幫助我們更準(zhǔn)確的找出這個(gè)珠峰下面的海拔高程起算面。

航空測量優(yōu)勢明顯，但是飛機(jī)飛行難度太大，起初一度被否決。黨亞民介紹，去年，中國測繪科學(xué)研究院牽頭制定珠峰高程測量技術(shù)方案時(shí)，咨詢過飛行公司和專家，大家都給了否定的答案。航空重力測量，更適合在低海拔地區(qū)、平原地區(qū)測量，在山地，正常情況的飛行高度在9000米以下，最高也可以飛到1萬米，但是難度非常大，需要反復(fù)進(jìn)行技術(shù)論證。

“珠峰高度超過8800米，飛機(jī)在高出200米的地方飛行，非常危險(xiǎn)。中國境內(nèi)珠峰北坡的地形復(fù)雜，氣候也不穩(wěn)定，一些有飛行經(jīng)驗(yàn)的人士判斷，這樣飛行非常危險(xiǎn)，甚至飛機(jī)會(huì)掉下去，這個(gè)地方不能飛。”黨亞民介紹。

提議被否決后，黨亞民團(tuán)隊(duì)仍然不甘心，一次偶然機(jī)會(huì)，他們得知中國自然資源航空物探遙感中心可以做到，花了半年時(shí)間合作制定詳細(xì)的技術(shù)方案，并請了兩位院士評審，最終納入了此次珠峰高程測量的方案當(dāng)中。

和以往不同，李國鵬在登山隊(duì)出發(fā)儀式上提到，大量前期準(zhǔn)備工作確保了此次珠峰高程測量任務(wù)能夠按計(jì)劃進(jìn)行，今年將力爭實(shí)現(xiàn)測繪隊(duì)員與登山隊(duì)員首次一同登頂。

如果測量登山隊(duì)順利登頂，想要知道珠峰高度是否變化，仍然需要耐心等待。黨亞民介紹，數(shù)據(jù)測量后，2～3個(gè)月后才能公布最后的結(jié)果。