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山峰高度的測量是世界性難題嗎?關于珠峰測高你想知道的那些事
時間:2020-06-01 08:43:29

近日,2020珠峰高程測量登山隊8名攻頂隊員成功登上珠穆朗瑪峰峰頂,獲得了一批寶貴的測量數(shù)據(jù)。

攀登珠峰如此艱險,在科技發(fā)達的今天,能用無人機等設備代替人工進行測高嗎?測量珠峰高程有什么意義?記者請專家解答了幾個關于珠峰測高的熱點問題。

山峰高度的測量是世界性難題嗎?

“山峰測量的難度主要在于兩點:一是登山,二是需要特制的儀器設備。測量華山或者黃山高程的難度與測量珠峰顯然不可同日而語。”2020珠峰高程測量技術協(xié)調組成員、中國測繪科學研究院副研究員蔣濤介紹,“珠峰是世界最高峰,區(qū)域內海拔8000米以上的山峰有好幾座,因此處在一個非常極端的環(huán)境中,低溫、低壓、大風和缺氧的高海拔環(huán)境,對儀器設備、人員操作都有非常高的要求。”

實際上,從全球來看,測量山峰的高度,一般還是采用傳統(tǒng)大地測量與高精度GNSS(全球導航衛(wèi)星系統(tǒng))定位相結合的方法。蔣濤解釋,傳統(tǒng)大地測量主要采用交會與三角高程測量,通過測距、測角,由勾股定理測算出山峰高度,結合外圍的水準測量,將該國的海拔高程傳遞到交會點上。在衛(wèi)星定位技術出現(xiàn)以后,測量隊員把GNSS接收機帶到峰頂,也能夠獲取峰頂?shù)木_三維坐標。但是,這種方法的參考基準面是一個虛擬的“地球橢球”,因此還需要利用重力數(shù)據(jù)確定出該區(qū)域的大地水準面,作為海拔高程起算面,作進一步的校正計算,才能得到峰頂?shù)暮0胃叨取?/p>

中國登山隊隊長王勇峰曾表示,在珠峰峰頂每多待一分鐘,安全風險就會增加一分。在此次登頂測量中,為保證測量數(shù)據(jù)質量,8名測量登山隊隊員在峰頂停留150分鐘。為了豎立測量覘標并保持其穩(wěn)定,隊員普布頓珠、次仁多吉更是在不吸氧的條件下,作業(yè)1個小時以上。

“實際上,隊員們能在峰頂停留的時長非常有限。”蔣濤說,測量登山隊員要在較短的時間內在峰頂豎立起測量覘標,使用GNSS接收機采集北斗及其他導航衛(wèi)星的信號進行高精度定位測量,使用雪深雷達探測峰頂20平方米左右面積的雪深,并進行重力測量,“隊員們要攜帶這么多裝備上去,還要在較短時間內,在極端環(huán)境下完成一系列操作,同時確保測量操作穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)質量,這個難度是非常大的”。

高寒、缺氧、風雪,這樣的條件下,獲取的數(shù)據(jù)質量能保證嗎?蔣濤介紹,目前經初步判斷,登頂測量的數(shù)據(jù)質量非常好,同時交會測量也順利開展,按要求完成了多組數(shù)據(jù)的采集工作。

“下一步,我們將根據(jù)自然資源部的統(tǒng)一部署開展數(shù)據(jù)處理和分析工作。”蔣濤說,“我們已經做好了充分的準備,兩三個月后能夠計算出初步結果。”

珠峰測高可以用遙感技術或機器人實現(xiàn)嗎?

很多人會有這樣的疑問:在現(xiàn)代科技如此發(fā)達的背景下,珠峰高程測量不能用無人機或者機器人代替嗎?為什么需要人登頂測量呢?在2020珠峰高程測量技術協(xié)調組組長、中國測繪科學研究院研究員黨亞民看來,這樣的場景目前還只能出現(xiàn)在科幻電影中。

“珠峰高程測量,難就難在珠峰峰頂?shù)臉O端環(huán)境,使得無人機或者機器人無法正常工作。除此之外,許多精密測量儀器需要作業(yè)員手工安置和操作,甚至要根據(jù)峰頂環(huán)境變化進行作業(yè)方案調整。”黨亞民指出,目前情況下,無人機或者機器人無法代替人工作業(yè)。

衛(wèi)星遙感或者航空遙感能“代勞”嗎?答案也是否定的。“現(xiàn)有的衛(wèi)星遙感或激光測距一般都是在距離地面幾百公里的軌道上完成的,精度最高在1到2米左右。”蔣濤說,我國在1975年和2005年兩次測得珠峰高程是8848.13米和8844.43米,精度達到厘米級,“而且這些遙感手段只能測出雪頂?shù)母叱?,而非經雪深雷達探測后得到的高精度巖面高程”。

黨亞民介紹說,國外測量山峰高度有的采用遙感的方法,這種方法不需要人登頂,GNSS起控制點的作用,但這種方法的精度不高,甚至測量誤差能達到幾十米;有的采用人上峰頂,用GNSS的方法來測量,這種方法精度會提高一些,但依然難以與我國的測量方法相比。“因為我國前期做了大量基礎測繪工作,從而保證了高程基準面的精確。”黨亞民說。

時隔15年,為何要再測珠峰高程?

“重測珠峰高程,一般有兩個重要原因,一是珠峰高度發(fā)生了變化;二是珠峰測量技術也有了大的飛躍,新技術可以明顯提升珠峰測量精度。”黨亞民說,珠峰處于歐亞板塊和印度板塊邊緣的碰撞擠壓帶,這一地區(qū)(包括珠峰)的地殼運動一直非?;钴S,從我國2005珠峰高程測量至今已過去15年,在此期間的地殼運動,可能會對珠峰高程產生影響。

2015年4月,尼泊爾發(fā)生了里氏8.1級地震,這次地震對珠峰高程的影響在國際上引發(fā)爭議,重測珠峰高度也成為全球一個新的熱點話題。“與我國前兩次權威的珠峰高程測量相比,2020珠峰高程測量是我國全面開展的一次綜合珠峰高程測量活動,得到了國家和相關部門的高度重視,展示了我國負責任大國的形象。”黨亞民介紹,此外,結合珠峰高程測量開展與珠峰地區(qū)氣候變化、生態(tài)環(huán)境保護相關的自然資源監(jiān)測工作,也將是今后的一項重要任務。

從1975年、2005年到現(xiàn)在,我國測繪科技水平也取得了突飛猛進的發(fā)展。“尤其是2005年至今,這種進步更加明顯。”蔣濤說,“1975年,中國人首次將測量覘標矗立于珠峰之巔,用交會測量手段精確測得珠峰海拔高程為8848.13米,這在當時的歷史條件下很不容易,可以說是巨大的突破;2005年珠峰高程復測,我們采用了傳統(tǒng)大地測量與衛(wèi)星測量結合的技術方法,并首次在峰頂測量中利用冰雪雷達測量冰雪厚度,但當時主要的設備都是進口的。”

“珠峰高程測量的任務下達后,最開始我們還是有些擔心,國產儀器到底行不行?”蔣濤回憶,“但是經過一年來的研發(fā)定制,包括對各種設備的檢測,我們對國產儀器的信心越來越強了。”

“我們測出來的珠峰高程之所以具有權威性,就是因為我們有巨大的地理優(yōu)勢,我們可以在珠峰地區(qū)克服各種困難,開展各類細致的高精度基礎性野外測量任務,確保我們珠峰高程測量的基準點和海拔高程起算面是全世界最好的。”黨亞民說,在2017年召開的珠峰高程測量國際研討會上,我國展示的全面、先進的珠峰高程測量方法和技術手段,得到了與會多國的認可。我國珠峰高程測量和測繪綜合科學技術水平,已經走到了世界前列。

關鍵詞: 珠峰

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