下载客户端

硬核科普！珠峰测量，中国科技“定义”世界新高度

2020-06-14 04:04

来源：澎湃新闻·澎湃号·政务

6月12日10:30-12:00，由广州市科学技术协会、广州日报主办，广州市科学技术普及中心、广东广播电视台珠江经济台、广州喜扬扬传媒、新快报ZAKER广州承办的广州科普大讲坛第174期《珠峰测量-中国科技“定义”世界新高度》大型访谈类科普直播节目在广东广播电视台现场直播。

中国科学院广州地球化学研究所所长徐义刚院士、2020珠峰测量雪深雷达南方GNSS模块集成技术负责人、南方测绘集团南方卫星导航副总工程师丁永祥来到现场，讲述此次珠峰测量的重大意义以及测量过程中运用到的科技力量，特别是那些来自广州的“科技战队”。

直播现场

珠穆朗玛峰位于世界“第三极”青藏高原，是全球最高峰，其精确高度历来受到人们关注。1975年，我国测绘队员精确测得珠峰海拔高程8848.13米；2005年测得珠峰岩石面海拔高程8844.43米，冰雪深度3.5米。不过，随着时间推移，珠峰高度会随着板块运动不断变化，2020年我国组织了新一轮珠峰高程测量，以期更准确地获取目前珠峰的高度。

以往测量中，使用的设备和技术很多都还来自外国，而这次测量中，国产仪器全面担纲测量重任，例如我国自主的北斗卫星导航系统，GNSS接收机、超长距离光电测距仪、雪深雷达、峰顶重力仪、峰顶觇标等关键测量装备等均由我国自主研制，而且许多是广州的产品。本次测量被认为将产生“有史以来最精确的测量结果”。同时，测量珠峰高程使用我国自主测绘数据，既是综合国力和科技水平的体现，更是国家主权的重要象征。

△2020年5月9日，自然资源部第一大地测量队队长李国鹏看望慰问驻扎在二本营的交会组队员。

测量的意义

珠穆朗玛峰是世界最高峰，位于中国和尼泊尔的交界处。我国是珠峰的主权国家之一，我们有责任、有义务把世界最高峰的数据测出来。正如国际地球物理和大地测量主席陈骏勇院士所言，珠峰高程测量就像父母会定期给自己不断成长的子女量量身高一样。珠峰的唯一性与最高性使它成为人类十分宝贵的自然地理资源，象征着人类追求最高、最强、最好的精神境界。这种追求精神是人类社会竞争发展的动力。

长期以来，珠峰高程测量都由英属印度测量局主导，新中国成立之前，我国基本没有开展过珠峰高程权威测量工作。因此，测量珠峰记录的不只是珠穆朗玛峰的海拔高程，是中国科学技术的不断进步与探索，测量珠峰的过程标志着国家综合国力和科学技术的发展水平。

珠峰高程测定在地学研究中具有重要价值。珠峰之所以成为世界最高峰，是印度板块与欧亚板块相互作用的结果，是地球上地壳水平和垂直运动最激烈的地区之一，如2015年发生在尼泊尔的8.1级大地震。因此珠峰及邻近地区的大地测量，可以研究我国大陆周期性地震活动的原动力，对地震预报和防灾减灾具有重要意义。同时，精确的峰顶雪深、气象和风速等数据，将为冰川监测、生态环境保护等方面的研究提供第一手资料。

测什么？如何测？

珠峰高程测量的准确性取决于两个关键因素：珠峰的山顶高度位置、海拔高度的起算面位置。珠峰峰顶雪层的厚度一年四季都在变化，而测量是在一个时间点完成的，所以不能用雪顶的高度代表珠峰的高度，而是要想办法测得峰顶岩石面的高度。因此，在测得雪顶高度的同时，还必须要利用雪深雷达测得雪层厚度，经过计算，最终获得珠峰岩面高度。

如何进行测量，主要有三种方法：

1.水准测量：利用水准仪提供的水平视线，借助于水准尺，直接测定地面上两点间的高差，然后根据已知点高程和测得的高差，推算出未知点高程。水准测量是测定两点间高差的主要方法，也是最精密的方法，主要用于建立国家或地区的高程控制网。

2.三角高程测量：根据两点间的水平距离和垂直角计算两点间高差的方法，不受地形条件限制，传递高程迅速，但精度低于水准测量。

3.GNSS水准测量法：用全球导航卫星系统确定测量点的大地高，再通过大地水准面精化技术，将GNSS大地高，转换为我国高程系统的正常高。

为什么一定要人力背着设备登顶去测？难道不可以坐直升机登顶吗？不能通过遥感卫星和无人机完成吗？

徐义刚院士表示：需要人员登顶去测，这跟我们追求的测量质量有关。早前印度测量局就是通过三角测量获得的，没有登顶，但他们的那批数据现在看来有很多缺陷。2020珠峰高程测量活动的定位是要获得历史最高精度的珠峰高程测量结果，这就必须攀登上去测量。

首先，一些技术不能满足我们追求的精度，例如卫星遥感影像目前主要用于地表的监测，它可以获得地表的一些信息，但就目前来说精度还是不够，第二，珠峰的山顶高度和海拔高度的起算面位置是珠峰高程测量的两个关键因素。如果没有人工到峰顶上去，就不能放置觇标，也不能测量雪深，就不能精确地测定岩面高。而GNSS测的是大地高，需要校正，而峰顶的重力测量是进行这种校正所必需的，也是大幅提高精度的有效办法。至于飞机、无人机，珠峰峰顶气流不稳定、大风多、气温低，测量型无人机目前还无法在峰顶飞行，也没有机器人顶峰作业的经历，直升机登顶也存在巨大的风险。

2020珠峰高程测量在多方面实现突破

（一）技术手段更加丰富和全面。实现了对北斗卫星导航系统高精度定位、航空重力测量与遥感、实景三维建模、厘米级似大地水准面精化等测绘高新技术的综合运用。

（二）国产仪器全面担纲测量重任。北斗、GNSS接收机、超长距离光电测距仪、雪深雷达、峰顶重力仪等关键测量装备等均由我国自主研制。

（三）珠峰高程测量的“数据突破”。航空重力测量、峰顶重力测量、峰顶周边地区重力加密测量等技术手段的使用，将会全面提升珠峰高程测量“起算面”（大地水准面）的精度，进而获得历史最高精度的珠峰高程测量结果。

徐义刚院士表示：珠峰高程测量历来都是一项光荣而艰巨的任务，这次珠峰高程测量也是一场检验国家级科研队伍战斗力的重大战役。测量珠峰高程，使用自主测绘数据，既是综合国力和科技水平的体现，更是国家主权的重要象征。

测量珠峰是在生命的极限中突破自我，展现了一往无前的英雄气概和勇攀高峰的科学精神。这个过程对于中国来说，也是追赶与超越的过程，标志着我国正在从科技大国向科技强国的跨越。徐义刚院士说：“我们攀登的是地球的最高峰，更是科技的最高峰。”

广州南方测绘集团南方卫星导航副总工程师丁永祥，介绍了2020珠峰测量雪深雷达南方GNSS模块集成技术概况，以及在相关科技领域的国际地位和技术应用等内容。丁总工表示：理论和技术方面我们一直处于世界第一梯队：在理论研究方面，武大的测绘专业称得上是世界第一；测绘技术上，卫星遥感、雷达、航空摄影、地面雷达、海洋测绘、光电测量、卫星导航、地质雷达等技术手段，实现了不同精度、效率、范围要求下的测绘测量工作。

节目当中也有一些热心网友提出了很多问题，两位专家也一一作了解答。

珠峰高程测量与普通珠峰登山活动有什么区别？

徐院士：普通登山活动以到达峰顶为目的，而珠峰高程测量时，登顶是为了开展测量工作。这次登顶队员在峰顶停留了150分钟，具体开展了四个方面的工作：1、在珠峰之巅竖起测量觇标。与此同时，其他6个交汇点的测量队员瞄准峰顶觇标同步开展峰顶交会测量，即利用三角高程和交会方法，测量峰顶觇标，确定珠峰高度；2、通过高精度GNSS定位方法，测量出珠峰雪顶的位置和大地高；3、通过雪深雷达测量峰顶一定范围内，雪面到岩石面的距离。4、峰顶的重力测量，用于校正GNSS测量的大地高，提高测量精度。

本次珠峰测量结束后，要两个月才能出结果，为什么这么久？

丁总工：卫星的计算需要精密轨道和钟差的，卫星经过可能会摆动，但是测量需要稳定和精确，所以要计算卫星在测量时的一瞬间的轨道在哪里，此外还有很多数据都需要精密计算，有很大的计算量，所以需要时间。

未来珠峰高程的测量是否还需继续？预计技术上有哪些突破？

徐院士：不同时期以不同方式测量珠峰，以及对珠峰高程的多次测量，反映了人类对自然的求知探索精神，已成为人类了解和认识地球的一个重要标志。每次珠峰测量，都体现了我国测绘技术的不断进步。由于珠峰地区地壳运动及其他因素可能导致高程发生进一步变化，未来珠峰高程测量工作还会继续进行。

卫星导航定位技术、雷达测深技术、大地水准面精化技术、绝对重力测量技术、气象探测技术、登山装备技术及地学理论方法的完善，这些都有可能继续突破。尤其随着卫星遥感和航空遥感技术的不断发展，其在珠峰测量和珠峰地区自然资源监测的作用会越来越大。

攀登精神，亦是中华儿女不畏艰难险阻、勇往直前的奋斗精神，在追梦的路上，我们都在攀登自己的“珠峰”。