中國珠峰測高科技進(jìn)化史

一博

300年前：中國人首次測繪珠穆朗瑪峰

從20世紀(jì)50年代開始，以著名地理學(xué)家林超為代表的我國學(xué)者便指出，在有史料可查的歷史中，世界上首次對珠峰進(jìn)行測繪的是中國人。據(jù)故宮博物院研究員周乾介紹，館內(nèi)現(xiàn)藏的四游標(biāo)半圓儀、銅質(zhì)御制方矩象限儀等儀器，當(dāng)時都曾用于對珠峰高度的測量，也代表了當(dāng)時世界領(lǐng)先的測量技術(shù)。

多份史料證明，公元1715年前后，清政府從北京派出曾在欽天監(jiān)學(xué)過數(shù)學(xué)的理藩院主事勝住等人，專程進(jìn)入西藏測繪地圖。成果體現(xiàn)于我國首次用現(xiàn)代技術(shù)對國土進(jìn)行測量并繪制的地圖——《皇輿全覽圖》中。在這幅地圖上，珠峰以山形符號被標(biāo)出，并定名為“朱母郎馬阿林”。

1975年：中國人首次將覘標(biāo)帶上珠峰峰頂

新中國成立之初，中央人民政府便提出了“精確測量珠峰高度，繪制珠峰地區(qū)地形圖”的要求。1975年和2005年，我國兩次成功測定并公布了珠峰高程。

1975年的測量中，中國測繪隊采用傳統(tǒng)大地測量方式，并將覘標(biāo)豎立在了珠峰峰頂，這也是人類歷史上首次將這種測量工具帶到珠峰峰頂。

覘標(biāo)是指設(shè)置在三角點或精密導(dǎo)線點上供觀測使用的標(biāo)架，在珠峰高程測量中主要用于峰頂測量階段。在完成前期交會測量基礎(chǔ)上，待測量登山隊員登頂豎立紅色測量覘標(biāo)，珠峰腳下的6個交會測量點同時展開峰頂聯(lián)測，以確定珠峰新高度。

1975年，我國測繪隊員精確測得珠峰海拔高程為8848.13米，并獲得國際社會認(rèn)可。

2005年：準(zhǔn)確測量珠峰巖面高程和冰雪厚度

2005年，我國再次對珠峰高程進(jìn)行測量。此次采用了傳統(tǒng)大地測量與衛(wèi)星測量結(jié)合的技術(shù)方法，并且首次利用冰雪深雷達(dá)探測儀測量冰雪厚度，獲得了珠峰峰頂巖石面的海拔高程。

2005年珠峰測高實現(xiàn)了多方面突破：采用先進(jìn)的GPS測量系統(tǒng)，獲得的數(shù)據(jù)更加精確；使用冰雪深雷達(dá)探測儀取代人工插桿測量，精確測得峰頂冰雪深度；采用激光測距手段，使相關(guān)精度比1975年大幅提高；廣泛參考國內(nèi)外相關(guān)資料，使珠峰“身高”起算點——大地水準(zhǔn)面的確定更精確。測量技術(shù)、設(shè)備的突破，使測量精度從1975年的±0.35米提高到±0.21米。

經(jīng)過嚴(yán)密計算，珠峰巖石面海拔高程8844.43米，冰雪深度3.5米，其中冰層以下巖面以上有1米厚不明物質(zhì)，密度介于冰與巖石之間，估計為冰和碎石的混合物。

2020年：四大硬核“黑科技”助力珠峰測高

2020年5月27日，珠峰高程測量登山隊成功登頂珠峰并成功開展多項峰頂測量作業(yè)。在本次珠峰峰頂測量工作中，多個國產(chǎn)硬核裝備和系統(tǒng)發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

其中，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）衛(wèi)星測量是重要一環(huán)，并以我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)據(jù)為主。同時，登山隊在登山途中由中星6A通信衛(wèi)星提供通信保障，中途實況畫面通過衛(wèi)星傳回。風(fēng)云四號等氣象衛(wèi)星提供氣象監(jiān)測支持。自然資源部第一大地測量隊隊長李國鵬表示，這是北斗系統(tǒng)在珠峰高程測量項目中的首次應(yīng)用。登頂測量時，頂峰的GNSS接收機將依托北斗系統(tǒng)和珠峰地區(qū)以及外圍的GNSS監(jiān)測網(wǎng)聯(lián)機同步觀測，同時還可監(jiān)測相關(guān)地區(qū)的地殼運動。據(jù)了解，在峰頂，GNSS接收機能通過衛(wèi)星獲取平面位置、峰頂雪面大地高等信息，而大地高與海拔之間有一定換算關(guān)系。2005年時，GNSS衛(wèi)星測量主要依賴GPS。

在2020年珠峰高程測量中，一項“黑科技”引起廣泛關(guān)注，它就是來自自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局航空物探遙感中心的“航空地質(zhì)一號”飛機及其搭載的測量設(shè)備。2020年珠峰高程測量任務(wù)包括地面和空中測量兩部分，空中測量任務(wù)由有著“地調(diào)空軍”美稱的“航空地質(zhì)一號”完成，包括航空重力和遙感測量，它能夠快速、高效、高精度地獲得珠峰高程的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。其中，航空重力測量數(shù)據(jù)能夠解算出更高精度的大地水準(zhǔn)面（即海拔高程系統(tǒng)的起算面）測量結(jié)果，航空遙感數(shù)據(jù)能夠獲得大范圍、高精度的三維地形測量結(jié)果。

開展峰頂雪深測量是本次珠峰高程測量的關(guān)鍵一步。由于極端寒冷，珠峰峰頂有很深的覆雪和冰凍層。據(jù)專家介紹，峰頂一年四季都在變化，而測量是短時間內(nèi)完成的。但巖石面的變化很微小，而且只有巖石才算是地物。測量巖面高，準(zhǔn)確度更高，也更有說服力。要得到巖石面的珠峰高程結(jié)果，就需要開展峰頂雪深測量。相關(guān)技術(shù)的發(fā)展也成為國產(chǎn)儀器技術(shù)進(jìn)步的一個縮影。自然資源部第一大地測量隊副總工程師劉站科介紹，1975年，我國女登山隊員潘多用桿子插進(jìn)雪層，測得深度為92厘米；2005年，我國首先測得珠峰頂峰的巖面高程和雪深數(shù)據(jù)，但當(dāng)時使用的雪深雷達(dá)為進(jìn)口設(shè)備。本次珠峰高程測量，我國使用兼具衛(wèi)星大地測量和雷達(dá)系統(tǒng)功能的國產(chǎn)雪深雷達(dá)，精度有望進(jìn)一步提升。

5月27日11時，2020珠峰高程測量登山隊成功登頂，多家官方媒體發(fā)回登山隊登頂測量的高清視頻畫面，通過中國5G網(wǎng)絡(luò)與全世界實時共享這一喜訊，并讓所有人以前所未有的角度和方式見證攀登者登頂和高程測量過程。登山隊員在珠峰峰頂通過中國國內(nèi)通信運營商的5G網(wǎng)絡(luò)撥通電話，與在珠峰大本營的登山隊總指揮王勇峰實時連線，并表示“峰頂5G信號特別好”。

據(jù)了解，從技術(shù)方面看，2020珠峰高程測量在以下幾方面實現(xiàn)了突破。一是技術(shù)手段更加豐富和全面，除了傳統(tǒng)測量方法和衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)外，航空重力測量、衛(wèi)星遙感、北斗短報文等被全面引入；二是珠峰高程測量的“數(shù)據(jù)突破”，航空重力測量、峰頂重力測量、峰頂周邊地區(qū)重力加密測量等，全面提升珠峰高程測量“起算面”（大地水準(zhǔn)面）的精度，獲得歷史最高精度的珠峰高程測量結(jié)果。此外，國產(chǎn)儀器全面擔(dān)綱，也是2020珠峰高程測量的一大看點。隨著我國測繪國產(chǎn)儀器裝備水平的不斷提升，2020珠峰高程測量的主力儀器裝備如衛(wèi)星定位、重力、超遠(yuǎn)距離測距等儀器裝備都以國產(chǎn)儀器為主。