珠峰高程“密碼”解析
2020年12月8日,國(guó)家主席習(xí)近平同尼泊爾總統(tǒng)班達(dá)里互致信函,共同宣布珠穆朗瑪峰最新高程——8848.86米。作為世界最高峰,珠穆朗瑪峰(以下簡(jiǎn)稱珠峰)又一次吸引了世人目光。
在藏族傳說(shuō)里,遠(yuǎn)古時(shí)期這一地區(qū)曾是一望無(wú)際的大海。海的周圍莽林成蔭、花團(tuán)錦簇,一群妖魔來(lái)了,攪得海嘯林毀、生靈涂炭。終于有一天,5位法力無(wú)邊的女神出現(xiàn)了,把妖魔鎮(zhèn)壓在雪山之下,喝令大海退去,并化身為喜馬拉雅山脈的5座山峰。最高的翠顏峰被稱為“珠穆朗瑪”,藏語(yǔ)意為“第三女神”,是5位女神中最勇敢的一位。
登頂珠峰、測(cè)量她的“身高”,也成為各國(guó)登山勇士們的人生目標(biāo),他們當(dāng)中有人甚至為此獻(xiàn)出了生命。新中國(guó)成立以來(lái),我國(guó)幾代測(cè)繪人為珠峰測(cè)量付出了艱辛努力,并于1975年首次測(cè)得并公布珠峰高程為8848.13米。2005年組織了對(duì)珠峰高程的權(quán)威復(fù)測(cè),測(cè)得峰頂巖面高為8844.43米。2020年我國(guó)再次組織精銳力量,于5月1日正式啟動(dòng)對(duì)珠峰高程的測(cè)量。
世界屋脊笑傲橫,中華勇士邁新程。征服珠峰測(cè)量高程,是一代代測(cè)繪人的使命和榮耀。那么,這次測(cè)量珠峰高程有哪些重要意義?又是如何保證測(cè)量精度,實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新和突破的?請(qǐng)看——
測(cè)量珠峰有哪些重大意義
珠峰,是反映印歐板塊相互擠壓運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的“敏感指示器”。喜馬拉雅地區(qū)位于印歐板塊碰撞帶和青藏高原南緣,是世界著名的大陸地震活動(dòng)帶。近一個(gè)世紀(jì)以來(lái),喜馬拉雅地區(qū)曾發(fā)生過(guò)4次8級(jí)以上地震,15次6級(jí)以上地震,其中兩次8級(jí)以上地震發(fā)生在珠峰附近(1933年和2015年)。2015年4月25日尼泊爾博卡拉發(fā)生的8.1級(jí)地震,是半個(gè)世紀(jì)以來(lái)喜馬拉雅地區(qū)震級(jí)最高的一次災(zāi)害性地震。盡管極震區(qū)位于喜馬拉雅南麓尼泊爾中部,但喜馬拉雅北麓的我國(guó)西藏日喀則地區(qū)所轄定日、聶拉木、吉隆3個(gè)縣也受到強(qiáng)烈影響。
為探求地球板塊運(yùn)動(dòng)和地震等因素對(duì)珠峰地區(qū)產(chǎn)生的影響,我國(guó)再次測(cè)量這一“世界屋脊”,具有非凡意義:
標(biāo)記“量自然之變、掌天地之動(dòng)”的科學(xué)探索新航程。測(cè)量珠峰高程、監(jiān)測(cè)變化情況,獲得精確的峰頂雪深、氣象、風(fēng)速等數(shù)據(jù),可為研究歐亞大陸和印度洋板塊相互作用,以及珠峰地區(qū)生態(tài)環(huán)境變化,提供重要的數(shù)據(jù)支持。同時(shí),對(duì)發(fā)展地球科學(xué)理論、監(jiān)測(cè)地殼活動(dòng)、預(yù)報(bào)自然災(zāi)害等,具有重要的科研和應(yīng)用價(jià)值。
標(biāo)注“東方華夏智慧、大國(guó)力量風(fēng)采”的技術(shù)進(jìn)步新作為。針對(duì)珠峰地形復(fù)雜、高寒低氧的極端環(huán)境條件,我國(guó)專業(yè)測(cè)繪人員首次登頂測(cè)高,綜合運(yùn)用航空重力、航空遙感、激光雷達(dá)等測(cè)繪技術(shù)手段,并將5G網(wǎng)絡(luò)帶上珠峰,配合實(shí)景三維技術(shù),直觀展示珠峰樣貌,彰顯了我國(guó)測(cè)繪技術(shù)的進(jìn)步和綜合國(guó)力的提升。
標(biāo)定“科學(xué)試驗(yàn)環(huán)境、挑戰(zhàn)極限訓(xùn)練”的研究新方位。測(cè)量珠峰的高程以及周圍的氣象環(huán)境,有利于弄清楚該區(qū)域的自然環(huán)境及其變化情況,有利于精化珠峰地區(qū)大地水準(zhǔn)面模型,提高重力場(chǎng)模型精度。它特有的地質(zhì)構(gòu)造、地形特點(diǎn)、氣候環(huán)境,可為開展極限條件下的各類訓(xùn)練和試驗(yàn)創(chuàng)造條件。
標(biāo)志“合作融合成果、構(gòu)建共贏架構(gòu)”的睦鄰友誼新里程。2020年正值中尼建交65周年,也是人類首次從北坡成功登頂珠峰60周年,是中國(guó)首次精確測(cè)定并公布珠峰高程45周年,中尼兩國(guó)共同宣布珠峰新的高程,具有里程碑意義。
測(cè)量珠峰有哪些方法手段
珠峰作為世界最高峰,一直為世人矚目。那么,珠峰的“身高”到底是怎樣測(cè)量出來(lái)的呢?
本次珠峰高程測(cè)量,主要采用的是GNSS(全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))測(cè)量、精密水準(zhǔn)測(cè)量、光電測(cè)距、雷達(dá)測(cè)量、重力測(cè)量、天文測(cè)量、衛(wèi)星遙感、似大地水準(zhǔn)面精化等多種傳統(tǒng)測(cè)量手段和現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)。精準(zhǔn)測(cè)定過(guò)程主要分三步:
一是“引”。通過(guò)技術(shù)手段,從海平面原點(diǎn)引出珠峰山腳高程,即確定測(cè)量基準(zhǔn)。測(cè)量基準(zhǔn)主要有起算面和起算點(diǎn):我國(guó)采用的起算面,是青島驗(yàn)潮站1952年至1979年潮汐觀測(cè)資料計(jì)算出的黃海平均海水平面(即0米高程起算面);起算點(diǎn)是青島國(guó)家水準(zhǔn)原點(diǎn),高程為72.2604米。目前,我國(guó)已建立以青島國(guó)家水準(zhǔn)原點(diǎn)為起點(diǎn)、覆蓋全國(guó)的國(guó)家高程基準(zhǔn)網(wǎng)。此次珠峰高程測(cè)量,就是從基準(zhǔn)網(wǎng)中的日喀則市一等水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行起測(cè)的。
二是“測(cè)”。即測(cè)量出峰頂?shù)揭阎刂泣c(diǎn)的高差。首先,從已知控制點(diǎn)將高程和坐標(biāo)傳遞至珠峰腳下的6個(gè)交會(huì)點(diǎn)(見對(duì)珠峰進(jìn)行交會(huì)測(cè)量示意圖),當(dāng)測(cè)量覘標(biāo)在峰頂架設(shè)完成后,6個(gè)交會(huì)點(diǎn)的測(cè)量隊(duì)員同時(shí)采用三角高程測(cè)量方法,通過(guò)觀測(cè)覘標(biāo)的水平角、垂直角和距離,按三角形勾股定理求取交會(huì)點(diǎn)與覘標(biāo)的高差;采用交會(huì)測(cè)量方法,根據(jù)6個(gè)交會(huì)點(diǎn)的平面坐標(biāo),通過(guò)測(cè)量6個(gè)交會(huì)點(diǎn)至覘標(biāo)的方向和距離,推算覘標(biāo)點(diǎn)的平面坐標(biāo)。同時(shí),登頂測(cè)量隊(duì)員操作GNSS接收機(jī),獲取覘標(biāo)點(diǎn)位的衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù),架設(shè)重力儀測(cè)量峰頂區(qū)域重力值,利用冰雪探測(cè)雷達(dá)對(duì)冰雪層厚度進(jìn)行準(zhǔn)確探測(cè)。
三是“算”。根據(jù)已測(cè)量數(shù)據(jù),開展數(shù)據(jù)計(jì)算,最終得出珠峰高程。先在野外收集整理對(duì)珠峰GNSS觀測(cè)、精密水準(zhǔn)測(cè)量、三角高程測(cè)量、交會(huì)測(cè)量、雷達(dá)探測(cè)、天文測(cè)量和航空重力測(cè)量的各類數(shù)據(jù),然后利用國(guó)家重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料,構(gòu)建精密數(shù)據(jù)模型,最后進(jìn)行數(shù)據(jù)綜合處理和嚴(yán)密計(jì)算。歷時(shí)數(shù)月,完成全部計(jì)算工作,最終解算出準(zhǔn)確的珠峰新高程——8848.86米。
測(cè)量珠峰有哪些技術(shù)創(chuàng)新
中國(guó)科學(xué)院院士、大地測(cè)量學(xué)家楊元喜說(shuō):“這次珠峰高程測(cè)量的精度,一定比歷史上所有珠峰高程測(cè)量精度都要高?!?/p>
此次測(cè)量,在技術(shù)創(chuàng)新和裝備使用上實(shí)現(xiàn)了“四個(gè)首次”“兩個(gè)綜合”“一個(gè)合作”:
首次在珠峰峰頂開展了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位測(cè)量,實(shí)現(xiàn)了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)處于極寒低壓環(huán)境下高精度定位測(cè)量的應(yīng)用。
首次在珠峰地區(qū)開展航空重力測(cè)量,并首次沿著登山線路,將地面的重力測(cè)量推到了珠峰峰頂。這項(xiàng)工作填補(bǔ)了我國(guó)在珠峰地區(qū)的重力空白,大幅度提升了珠峰地區(qū)高程起算面精度。
首次將5G和北斗結(jié)合,利用通信專網(wǎng)和北斗數(shù)據(jù)信息化管理平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了高寒高海拔環(huán)境下北斗二號(hào)、北斗三號(hào)衛(wèi)星信號(hào)同時(shí)接收、實(shí)時(shí)解析和質(zhì)量預(yù)評(píng)估。北斗還與GPS數(shù)據(jù)融合,有效提升了峰頂大地高的精度和可靠性(±2.0厘米)。
首次由中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局派出“航空地質(zhì)一號(hào)”飛機(jī),開展我國(guó)在珠峰區(qū)域的航空重力和遙感綜合調(diào)查,覆蓋面達(dá)1.25萬(wàn)平方公里,提供了歷史上最佳的海拔高程起算基準(zhǔn)。
綜合使用了高性能全站儀、超長(zhǎng)距離測(cè)距儀、雪深探測(cè)雷達(dá)、衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)、重力儀等,在測(cè)量過(guò)程中擔(dān)任“絕對(duì)主力”,測(cè)量的科學(xué)性、可靠性、創(chuàng)新性均有顯著提升,測(cè)量精度再次刷新。
綜合運(yùn)用航空重力測(cè)量、現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)、傳統(tǒng)大地測(cè)量等方法開展珠峰測(cè)量工作,引入了航空遙感激光雷達(dá)、實(shí)景三維建模等現(xiàn)代的測(cè)繪技術(shù),大大提升了測(cè)量精度和效率。
中尼兩國(guó)合作,首次構(gòu)建珠峰地區(qū)全球高程基準(zhǔn),第一次共同計(jì)算形成了珠峰的高程,兩國(guó)計(jì)算所得峰頂大地水準(zhǔn)面差值僅為7.2厘米。擬合精度高,得到了國(guó)際社會(huì)的一致認(rèn)可,同時(shí)體現(xiàn)了中尼兩國(guó)在高新技術(shù)領(lǐng)域合作的歷史性飛躍。
對(duì)珠峰高程的測(cè)量,是人類認(rèn)識(shí)地球、了解自然的過(guò)程,從8848.13米到8844.43米,再到8848.86米,對(duì)珠峰高程的一次次“追問(wèn)”,是我國(guó)測(cè)量技術(shù)不斷創(chuàng)新突破的發(fā)展史,同時(shí)更是我國(guó)一代代測(cè)繪人和登山隊(duì)員不懈努力和無(wú)私奉獻(xiàn)的奮斗史。
正是歷代測(cè)繪人的不懈奮斗,才鍛造了“冰峰火洲英雄測(cè)繪隊(duì)”“英雄測(cè)繪大隊(duì)”“丈量世界屋脊的英雄測(cè)繪大隊(duì)”等一支支英雄測(cè)繪隊(duì)伍,為人類認(rèn)知生存環(huán)境、探索世界奧秘貢獻(xiàn)了力量。
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從“雪狼”到“戰(zhàn)狼” 一名珠峰高程測(cè)量向?qū)У氖勘粨?/a>
日前,珠穆朗瑪峰高程測(cè)量結(jié)果公布之后,西藏軍區(qū)某旅新兵連新兵旦增尺列的心情久久不能平靜。原來(lái),他曾是珠峰高程測(cè)量向?qū)ш?duì)的一員,是珠峰高程數(shù)據(jù)背后的英雄。[詳細(xì)] -
珠峰高度是怎么測(cè)量出來(lái)的?
12月8日,珠穆朗瑪峰最新高程公布:8848.86米。這是我國(guó)第3次成功測(cè)定并公布珠峰高程。[詳細(xì)]
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