怎樣給珠穆朗瑪峰量“身高”?

楊元喜

珠穆朗瑪峰是世界第一高峰，珠峰海拔高程測量一直是人們關(guān)注的熱點之一?！案叱獭?，指的是測定點在起算面以上的垂直高度。起算面不同，得到的高程值自然不同。好比給一個物體量“身高”，從哪里算起，會直接影響最終的測量結(jié)果。處于印度板塊和歐亞板塊交界地的珠峰，其“身高” 變化是印度板塊向歐亞板塊的俯沖引起地殼變化的結(jié)果。測量珠峰的海拔高程，對研究地質(zhì)變化乃至預(yù)測自然災(zāi)害、氣候變化等，都具有重要的科學(xué)意義。

迄今為止， 我國對珠峰一共進(jìn)行了3次獨立登頂測量。1975年，測得珠峰高程8848.13米（扣除積雪厚度0.92米）;2005年，測得珠峰高程8844.43米（扣除積雪厚度3.5米）;2020年， 我國與尼泊爾大地測量工作者分別進(jìn)行了珠峰高程測量，經(jīng)過聯(lián)合數(shù)據(jù)處理，測得珠峰雪面高程8848.86米。

3次測量分別相隔30年和15年，采用的測量手段不同、設(shè)備不同，相應(yīng)測量條件也有較大變化， 甚至3次高程測量的參考點和高程基準(zhǔn)面也存在差異。上述因素造成3次珠峰高程測量成果的不同。

3次測量，珠峰確實在“長高”

首先，珠峰高程是不斷變化的。這種變化不僅可以從3次艱難的高程測量結(jié)果中分析，更重要的是從珠峰地區(qū)長期連續(xù)的、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）的觀測結(jié)果中分析。經(jīng)過長期監(jiān)測，珠峰一帶每年約增高0.4厘米，可以說，珠峰一直在“長高”。

我國3次珠峰測量時參考的高程基準(zhǔn)面是不同的。1975年的珠峰測量以青島驗潮站1950年到1956年驗潮資料確定的黃海平均海面作為高程起算面;與1975年測量的起算面相比，2005年珠峰測量所參考的平均海平面上升了約2.9厘米。此次2020年珠峰測量采用的則是全球平均海平面。與2005年測量采用的起算面相比， 此次起算面高出約30厘米。高程基準(zhǔn)面之間的差異， 會造成高程測量值的差異。我國高程測量是以黃海平均海平面作為基準(zhǔn)面， 尼泊爾是以印度洋孟加拉灣平均海平面作為高程基準(zhǔn)面。在2020年珠峰測量中， 我國和尼泊爾兩國大地測量工作者經(jīng)過充分協(xié)商， 均同意采用全球高程基準(zhǔn)面作為這次珠峰測量的高程起算面。

2020珠峰高程測量：集結(jié)眾多“硬核科技第一次”

值得一提的是，2020年珠峰測量采用了最現(xiàn)代的測量技術(shù)，并且以國產(chǎn)裝備為主， 充分表明我國自主研制的大地測量設(shè)備具備高寒和高原地區(qū)作業(yè)能力。

首次將地面重力測量沿著登峰路線測量到珠峰峰頂， 并第一次利用航空重力測量技術(shù)測量了珠峰地區(qū)的重力場。這為改善珠峰高程起算面本身的精度提供了重要的觀測資料， 為珠峰高程的精確測量提供了重要支撐。

首次采用我國國產(chǎn)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)終端測量珠峰， 我國北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)首次參與珠峰測量。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)由中、俄、美、歐4個衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)組成，目前能夠測得珠峰峰頂相對于參考橢球面（即近似表示地球大小和形狀的橢球體表面）的高程，簡稱“大地高程”。而工程建設(shè)和大眾常用的高程一般稱“海拔高程”。要想準(zhǔn)確獲得“海拔高程”，就需要用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)測得的大地高， 減去平均海平面和參考橢球面的差距。也就是說，只有消除兩種高程起算面之間的差異，才能獲得我們常說的“海拔高程”。

首次在珠峰地區(qū)實施了航空三維激光測量。這不僅考驗了國產(chǎn)三維激光設(shè)備的高原和高寒地區(qū)作業(yè)能力， 也考驗了我國高原航空測量的能力。航空三維激光測量可以測出珠峰三維地形。更進(jìn)一步， 可以找到珠峰雪面的最高點區(qū)域， 為珠峰三維地形圖的制作奠定基礎(chǔ)。此外，國產(chǎn)雪深雷達(dá)也首次參與了珠峰的雪深測量， 為珠峰積雪厚度探測提供重要支持， 也為珠峰巖面高程探測提供技術(shù)支持。

除采用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)等先進(jìn)手段外， 這次珠峰測量還采用三角高程測量法測量珠峰高程。即在珠峰地區(qū)的6個全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)基站， 采用三角高程測量法， 測量各測站到珠峰的垂直角， 進(jìn)而算得各測站與珠峰的大地高差。由于各測站均具有已知的高精度大地高， 各測站的大地高加上各測站與珠峰的大地高差， 即可分別獲得珠峰峰頂?shù)拇蟮馗?，并互相校核。各種方法測得的珠峰雪面大地高減去大地水準(zhǔn)面高，即獲得珠峰雪面精確的“海拔高程”。

未來珠峰測量： 積極迎接新挑戰(zhàn)

與以往兩次測量相比，2020珠峰高程測量觀測方法更科學(xué)，觀測手段更豐富， 觀測設(shè)備更先進(jìn)，測量結(jié)果也更可靠。未來，要獲得更科學(xué)、更嚴(yán)密的珠峰高程測量結(jié)果，我們大有可為。

第一， 對珠峰進(jìn)行全面的雷達(dá)雪深測量， 并確定珠峰的巖面最高點。第二，盡可能在巖面最高點設(shè)置固定基準(zhǔn)站， 使得不同年份、不同測量隊完成的珠峰測量結(jié)果都相對于同一基準(zhǔn)站， 由此得到的巖面測量結(jié)果更具嚴(yán)密性和可比性。第三，每次珠峰測量都可以通過三維激光測量找到珠峰雪面最高峰， 作為珠峰雪面最高點。由于珠峰雪面高程每年都發(fā)生變化，雪面最高點可能不同，但是結(jié)合雪深測量可以估算峰頂相同面積下的積雪容量， 通過相同時間段積雪容量變化分析， 可以為氣候變化、環(huán)境變化研究提供參考數(shù)據(jù)。第四，珠峰測量的時間間隔應(yīng)該基本相同，如此，珠峰高程測量結(jié)果變化才能支撐珠峰地區(qū)的地殼運(yùn)動變化監(jiān)測。

此外， 無論是國際聯(lián)合進(jìn)行珠峰測量， 還是我國獨立進(jìn)行測量， 珠峰高程的大地水準(zhǔn)面應(yīng)當(dāng)基于同一基準(zhǔn)面（最好是全球高程基準(zhǔn)面），由此得到的高程可以較嚴(yán)格地反映珠峰高程隨時間的變化情況。

作為地球上的最高峰， 珠峰測量難度極大， 一直是測繪工作者關(guān)注的熱點。精準(zhǔn)的珠峰高程測量結(jié)果， 體現(xiàn)了國家綜合實力和科技發(fā)展水平， 更是國家主權(quán)的象征， 具有重大國際影響和社會效益。伴隨我國國力發(fā)展與科技進(jìn)步， 未來的珠峰高程測量必將百尺竿頭更進(jìn)一步， 并推動地球科學(xué)的研究。