重測珠峰：也是重測我們自己

張江齊　岳建利

珠穆朗瑪峰作為世界最高峰其海拔高程數據歷來為世界各國關注。從1847年～2005年人們求證珠峰高程已經歷10次之多，展現了人類用生命與心血勇攀高峰，探索自然奧秘的奮斗過程。由于技術手段的進步和珠峰地區強烈的地殼運動，重測珠峰高程還有其重要的科學意義。近10年來包括中國在內的測量科考隊多次測量了珠峰高程，引起了地學界廣泛的關注，能否給出權威的珠峰高程成果也體現我國的主權和實力，為此，國家測繪局2005年5月重新測量了珠穆朗瑪峰高程。

高程測量

為保證峰頂觀測成功與可靠性，我們采用了3套相互補充印證的觀測方案同時進行。一種方案采用了傳統的三角測距法觀測峰頂樹立的覘標與測距反射棱鏡；第二種觀測方案采用現代空間大地測量法，直接將GPS全球定位系統在峰頂觀測；第三種利用雪深雷達組合GPS動態定位技術觀測峰頂覆雪厚度與雪面地形；只要有一種觀測方案能夠實現，就能確保珠峰觀測成功。

2005年5月22日11時08分～12時20分，我國登山測量隊攜帶精密測量設備成功登上珠穆朗瑪峰頂。登山測量隊員在珠峰頂架設了三角測量覘標，激光測距反射棱鏡，在平均海拔5562米的6個觀測站，完成了2天三角測距觀測，最近測站距峰頂10171米；利用雪深探測雷達在峰頂觀測了39分鐘，完成了峰頂覆雪厚度的測量；利用GPS全球定位技術完成了36分鐘空間定位觀測；為了推算峰頂重力值，重力梯度觀測沿登山路線推進至距珠峰1.9千米的7695米高度。珠峰峰頂測量采用了多種可相互獨立驗證的測量技術，成功地獲得了完全來自峰頂的觀測數據，是有史以來最為全面、精確的測量。

基本原理

利用大地測量技術要實現的目標就是準確地觀測出珠峰的地理坐標位置與高度，所有觀測成果的處理必須在與真實地球最接近的參考橢球面和似大地水準面上進行。如果將橢球近似為圓球時，珠峰起算觀測站以垂線方向為準觀測珠峰頂部覘標，這兩點相對于地球質心方向相交于地心，同時珠峰頂點相對于參考橢球的法線與相對質心方向的垂線是存在夾角的，這種夾角我們稱作垂線偏差。珠峰的海拔高程是珠峰頂點沿垂線方向到平均海水面的高差，因此所有的各種觀測數據必須要經過垂線偏差改正，首先參照標準橢球完成珠峰的坐標位置歸算與相對該位置的法線高度計算，然后再沿觀測出的垂線方向歸算到珠峰下的平均海水面，并求得海拔高程。

觀測過程

1.由于青藏地區特別是喜瑪拉雅地區的地殼運動劇烈，監測的結果表明每年向北東方向的移動至少5厘米，高度抬升每年1厘米左右，因此在該地區施測珠峰的坐標起算與高程起算點都應與國家的大地測量基準體系重新確定關系；為了監測珠峰與青藏高原的抬升與壓縮變形規律，在青藏高原布測了48點的監測網。

2.從全面更新的6個控制網起算交會點觀測珠峰，其關鍵問題是要消除誤差提高觀測精度，觀測誤差來自與距離成正比關系的高度角測量、垂線偏差、大氣折光測量誤差;與高差成正比的水平距離觀測誤差。因此在珠峰頂設立覘標與定位儀是精確測定水平距離與相對高差的前提；盡可能縮短起算點到珠峰的距離，抬升起算點的觀測高度是提高傳統觀測精度的方法，直到在峰頂直接觀測空間坐標位置是最精確的辦法。

3.為了傳遞高程起算點，從國家一等水準路線起始觀測了397千米的水準路線到距珠峰10千米的支1起算點，全部6個珠峰交會點的高程傳遞均由該點引出。

4.為實現沿垂線方向將峰頂高程準確地歸算到平均海水面，在珠峰地區建立了40點組成GPS、水準與重力組合的控制網，準確地觀測出珠峰腳下起伏不平的水準面相對于參考橢球面的差值。

5.為獲得珠峰頂部水準面到參考橢球精確差距，開展了重力梯度與重力加密測量，最高點到達7659米的C2營地，依據重力梯度的變化趨勢推算出峰頂重力值。為此觀測了96個重力加密點。

6.為了減少大氣折射引起的觀測角度變化，利用探空氣球觀測了溫度梯度，并計算遮光改正系數，提高了觀測角精度。

珠峰測量中使用了高新測量技術，同時結合了傳統觀測方法，通過多種的觀測手段相互檢核，證明了本次觀測成果的可靠性與精確性，是目前世界珠峰測高史中最精確可靠的高程成果。

峰頂冰雪層厚度探測 利用電磁波在地下媒介中的傳播和反射特性進行地下不可見目標體或界面的探查與定位分辨。在地表上向地下發射電磁波，電磁波在地下介質持續變化的界面上產生散射，根據散射回波的時延和形狀，可解譯出目標深度。是目前可用、可靠的雪深探測設備，曾用于高寒地區的冰雪層厚度的探測。

重力測量與大地水準面受地球內部物質結構、密度和分布狀態的影響，重力場的形狀具有不規則性；珠峰地區的重力場與大地水準面形狀受相關因素影響十分復雜，其大地水準面異常達到28米左右，因此它的精確性對高程的影響巨大，重力測量與水準面的精確求定直接相關。

GPS定位GPS又稱為全球定位系統，空基星座由24顆衛星組成，地基跟蹤站有200多個，共同形成空間定位系統。與傳統的測量方式的區別在于，傳統測量法可從遠距離觀測角度實現定位測高，GPS法必須將設備運到峰頂直接觀測，如果能夠觀測到來自4顆衛星的數據就可實現相對地心的三維定位，其精度可達到毫米，在本次測量中被廣泛應用。

【責任編輯】林京