登“峰”測極

李文宗

60年前，中國人首次從北坡登頂珠峰。

45年前，中國人首次將覘標帶至峰頂，測得高度8848.13米。

2005年，中國再測珠峰，其巖面高度為8844.43米。

新中國成立以來，中國曾對珠峰進行過6次測繪和科考。

2020年5月27日，中國人又一次登上世界海拔最高的珠穆朗瑪峰峰頂。舉世矚目，期待中國給出“世界高度”新答案。

為什么要多次測量珠峰高度

這恐怕要從喜馬拉雅山脈是如何形成說起。也許你很難想像，現在的世界第一高峰，遠在4000萬年前曾是一片汪洋。在大約3800萬年前，由于板塊交界處強烈的造山運動，形成了世界上海拔最高的山脈—喜馬拉雅山脈。

時至今日，作為喜馬拉雅山脈的最高峰，珠峰巖體高度仍在逐年緩慢地抬升。珠峰的測量能夠揭示印度洋板塊與亞歐板塊的強弱變化，這種強弱變化，恰恰是引起地震活動的源動力。測量珠峰有助于監測地震活動和減災、防災。

歷史上，人類從300多年前便已邁出了探求世界最高峰高度的步伐，多個國家的探險者和測繪工作者都曾為準確測量珠峰高程貢獻過力量。

高度，在測量學中也叫高程。在科學上，高程表達的是地球表面點相對于地球的空間位置。地球并不是規則的球體，站在珠峰山腳下，你用眼睛看到的珠峰“身高”其實并不是珠峰真正的高度。這是因為，你的視線起點是你腳下的那一點，而不是珠峰“身高”的起點—海拔0米。因此，你看到的珠峰要比其真實高度低。此次珠峰復測，所要測量的就是重心所在直線的高度。

測量珠峰也并不僅僅是測量高度，精確的峰頂雪深、氣象和風速等數據，都將為冰川監測、生態環境保護等方面的研究提供一手數據。和極地一樣，珠峰的生態變化也被視為全球環境變化的“試紙”。

為何一定要靠人實地測量

攀登珠峰是具有風險的任務，高程測量為什么不能通過測繪技術和高科技設備，必須要靠人來完成？相關測繪專家表示，目前的技術手段尚無法確保測量型無人機或機器人在峰頂作業。

自然資源部第一大地測量隊（國測一大隊）副隊長張慶濤說，早期的珠峰測繪多在無人登頂的情況下進行，傳統的交會測量和三角高程測量有可能出現偏差。

張慶濤說，珠峰峰頂并不是一個點，而是一個20多平方米的平面。從山腳下的各觀測點瞄準峰頂測量，目標點難以一致。因此，“必須由人將覘標帶上峰頂。有了覘標，我們在山腳下布設的觀測點就能更精確地照準峰頂的測量目標，從而測得精確的角度和距離。”

中國測繪科學研究院研究員、2020珠峰高程測量技術協調組組長黨亞民表示，目前利用衛星遙感技術測量峰頂高程的精度，遠低于大地測量方法，而且只能測出雪頂的高程。珠峰高程測量將綜合運用GNSS衛星測量、雪深雷達測量、重力測量、天文測量、衛星遙感等多種技術。其中，GNSS接收機、雪深雷達、氣象測量和覘標等儀器都需要人攜帶至頂峰。

黨亞民說，珠峰峰頂大風多，氣流不穩定，氣溫低，測量型無人機目前尚無法在峰頂惡劣環境飛行。此外，目前為止還沒有使用機器人操作精密測量儀器的先例，峰頂作業更無可能。

如何給珠峰測“身高”

此次測量有望實現中國專業測繪人員首次登頂珠峰測高，這將使測量數據更可靠、更具說服力。

據了解，登頂后，測量隊員將首先啟動冰雪探測雷達開始觀測，待雷達測量結束后豎立測量覘標，在覘標頂部安裝GNSS天線進行靜態觀測，同時從地面6個交會點對峰頂覘標進行觀測，測量水平角、垂直角和距離，初步計算珠峰高程，后期將結合重力、天文等數據對珠峰高程數據進行修正，從而得到精確的峰頂巖石面高程。

“專業測繪人員對GNSS接收機、雪深雷達、氣象測量和覘標等設備更熟悉，獲得的數據更可靠、嚴謹。”國測一大隊隊長李國鵬說，“另外，珠峰頂峰缺氧、氣溫低，人若長時間停留容易發生危險。專業測繪人員操作儀器更熟練，可減少人員在頂峰停留時間。”

此次珠峰測高，將綜合運用多種傳統和現代測量技術。其中，GNSS衛星測量是重要一環。在峰頂，GNSS接收機能通過衛星獲取平面位置、峰頂雪面大地高等信息。

“2005年時，GNSS衛星測量主要依賴GPS系統。今年，我們同時參考美國GPS、歐洲伽利略、俄羅斯格洛納斯和中國北斗這四大全球導航衛星系統，并且會以北斗的數據為主。”李國鵬說。

李國鵬表示，這是北斗系統在珠峰高程測量項目中首次應用。登頂測量時，頂峰的GNSS接收機依托北斗系統和珠峰地區以及外圍的GNSS監測網聯機同步觀測，同時還可監測相關地區的地殼運動。

“此次測量任務中，大量裝備國產化，可靠性、精度等都比2005年有質的提高。”李國鵬說。

2005年，中國首先測得了珠峰頂峰的巖面高程和雪深數據，當時使用的雪深雷達為進口設備。今年珠峰高程測量將使用國產雪深雷達，該設備能同時獲取位置信息和雪深數據，兼具衛星大地測量和雷達系統的功能，而且輕便、易攜。

此外，天頂儀、重力儀、峰頂覘標、用于三角交會測量的超長距離測距儀等均為國產儀器。中國最新的測繪基準體系建設成果也應用于此次測量。同時，也將運用航空重力測量技術，提升測量精度。

何時公布測量結果

登頂成功后就能迅速公布測量結果，了解珠峰“身高”變化了嗎？專家的回答是否定的，“因為登頂測量成功只意味著取得了一手的測量數據，但并沒有得到珠峰的精確高程”。

珠峰高程測量是多種技術手段的綜合應用過程，涉及GNSS衛星測量、雪深雷達測量、重力測量、衛星遙感、似大地水準面精化等多種傳統和現代測量技術。最終公布的海拔高度，是對多種數據進行綜合處理的結果。

“在對數據分析、處理的基礎上，還要進行理論研究、嚴密計算和反復驗證，才能確定珠峰精確高程。”黨亞民說。

此外，溫度、氣壓、折光環境等因素都會對測量產生影響，科學家需要通過復雜的計算消除誤差，得到精確的珠峰高程。這是一個系統工程，大概需要2-3個月時間。

珠穆朗瑪峰位于中國和尼泊爾交界處，2019年尼泊爾測量了珠峰高度，最后兩國會經過討論，共同宣布珠峰的確切“身高”。

尼泊爾土地管理、合作與減貧部下屬測繪局首席測繪員、珠峰高度測量秘書處協調人蘇希爾·丹戈爾說：“中國再次測量珠峰高度，是全世界測繪界的一件大事。”

測量結果的重要作用

珠峰高程測量的核心目標是精確測定珠峰高度，測量成果可用于地球動力學板塊運動等領域研究。精確的峰頂雪深、氣象、風速等數據，將為冰川監測、生態環境保護等方面的研究提供第一手資料。

黨亞民介紹，GNSS測量、水準測量、重力測量的成果結合早期相關資料，不僅可以準確地分析目前地殼運動變化影響情況，同時也可為后續的似大地水準面模型建立提供精確可靠的數據支持。精確的地面重力測量和航空重力測量成果可用于珠峰區域地球重力場模型的建立，以及地質調查、地震、地殼運動等問題的研究。

“這同時也是一項代表國家測繪科技發展水平的綜合性測繪工程。”李國鵬表示，新中國成立以來，中國珠峰高程測量經歷了從傳統大地測量技術到綜合現代大地測量技術的轉變。每次珠峰測量，都體現了中國測繪技術的不斷進步，彰顯了中國測繪技術的最高水平。

李國鵬說，不同時期以不同方式測量珠峰，以及對珠峰高程的多次測量，反映了人類對自然的求知探索精神，并成為人類了解和認識地球的一個重要標志。