专家答珠峰高度意味着什么 它是怎样测出的

壮观的珠峰
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　　人民网记者 赵亚辉

　　正在紧张进行的2005珠峰高度复测行动在吸引许多国人的眼球的同时，也给人们带来了很多疑问和不解。

　　测量一座山的高度意味着什么？测量过程是不是很难？世界第一高峰的“身高”究竟 如何测量？测量的准确度如何？为什么要花费近半年的时间？……自3月12日跟踪采访中国珠峰测量队的第一天起，这些问题就萦绕在记者的脑海中。

　　20多天来，为了寻找这些问题的答案，记者采访了多位专家：国家测绘局国家基础地理信息中心副主任、本次测量行动总指挥张燕平高级工程师，国家测绘局第一大地测量队队副队长陈永军，国家测绘局国家基础地理信息中心大地测量处处长张江齐。

　　珠峰的高度意味着什么

　　记者：据了解，我国今年的珠峰高度复测行动已经策划准备了近一年的时间，国家也投入了大量的资金。从今年3月起开始实施，整个测量和计算的过程要花费差不多半年的时间，预计到9月才能向世界公布测量结果。为什么测量一座山的高度要花费这么多的时间？

　　回答：不少人以为，测量珠峰是一个几何学上的问题，其实不然。高度，我们在测量学中也叫高程，乍一听，似乎是一个很简单的几何概念，比如一个人的身高是多少，某个地方的海拔高度是多少，都很好理解。但是往深了想，它并不简单，在科学上，高程其实是一个位置定义，说某地点的高程是多少，表达的是这个地球表面点相对于地球的空间位置。

　　而问题的复杂性就在于：地球并不是一个标准的椭圆，而是一个近似椭圆的不规则实体，其表面构造非常复杂又各不相同。在这种情况下，要明确某个地球表面点的空间位置，要定义其高程，要就必须考虑到地球几何形状、地球物理性质等诸多因素，而并不仅仅是一个几何学的问题。我们测量珠峰，所依据的基本原理仍然是立体几何学原理，但是又不仅仅局限于此。珠峰涉及到复杂的地质学概念，涉及到地球引力，涉及到物理学意义上的高度概念，如果是单纯的数学问题，所得到的高度是表观高度。

　　而此次珠峰复测，所要测量的是珠峰和地球之间引力方向上的高度，就是重心所在直线的高度，和表观高度是有所差别的。因此，从科学的角度，测量珠峰高度事实上是一件很复杂的工程，工作量也非常大。它涉及到地理、地质、测绘、光学、气象等多种学科，需要采用多种先进的测绘仪器，也需要大量、艰苦和琐碎的野外作业。

　　记者：您能否用通俗的语言，解释一下测定珠峰的高程究竟是什么意思，意味着什么？

　　回答：要弄清楚珠峰高程的意义，最重要的是要明确两个概念。首先是高程的方向，其次是高程的基准。在测量学中，高程的定义是某地表点在地球引力方向上高度，也就是重心所在地球引力线的高度。这句话的意思是，地球上每个点高程的方向都是不同的。

　　这里有一个有意思的例子：人的眼睛其实总是在“忠实地欺骗”自己。你用眼睛看面前的珠峰，你看到的高度其实不是珠峰真正的高度，因为地球是椭圆的，你的视线的起点是你脚下的那一点，而不是珠峰脚下的那一点，因此你看到的珠峰要比其真实高度低一些。那些光学的测量仪器如果在远处测量珠峰，就像人的眼睛一样，也是有偏差的。

　　要明确珠峰高程的意义，明白了高程的方向，另外一个重要的概念就是高程的基准是什么。

　　通俗的说，就是珠峰脚下的海拔0米在哪里。这里就出现一个重要的概念——大地水准面。测量学中的基准面就是大地水准面，是整体上非常接近于地球自然表面的水准面。由于海洋占全球面积的71%，因此大地水准面与平均海水面相重合，不受潮汐、风浪及大气压变化影响，并延伸到大陆下方处处与重力线相垂直。理论上，它是一个延伸到全球的静止海水面，是一个地球重力等位面，也是一个没有褶皱、无棱角的连续封闭面。由于地球质量特别是外层质量分布不均匀，使得大地水准面形状非常复杂。

　　在我们目前不能唯一地确定大地水准面地时候，各个国家和地区往往选择一个平均海水面代替它。在我国现在用的“1985国家高程基准”中，采用的是青岛验潮站的18年长期观测结果计算出来的平均黄海海水面，作为我国统一的高程起算基准面，也就是海拔零起始面。因此，珠峰的高程实际上就是在珠峰的重力线方向上相对于青岛黄海海平面的高度。

　　测量的方法是什么

　　记者：明确了珠峰高程的含义，是否能够按照原理直接对其高度进行测量？

　　回答：从理论上看，明确了珠峰高程的含义，似乎按照原理去测量就行了。但是事实上，在陆地上，大地水准面和重力线事实上都是虚拟的标准，要直接去测量是行不通的。要取得实际的高程数据，必须采用间接的方法。经过上百年的长期实践，到目前为止，世界测量界已经形成了一套完善的理论体系和测量方法；我国测量界也掌握了这些世界先进的理论体系和测量方法。

　　记者：此次测量珠峰要使用那些测量方法？

　　回答：主要方法是两种。第一种方法是传统的经典测量方法，就是以三角高程测量方法为基础，配合水准测量、三角测量、导线测量等方式，获得的数据进行重力、大气等多方面改正计算，最终得到珠峰高程的有效数据。

　　通俗来说，就是分三步走：

　　第一步，先在珠峰脚下选定较容易的、能够架设水准仪器的测量点，先把这些点的精确高程确定下来。如何确定呢？要用水准测量、高程导线测量等方法逐级确定，就是以最多60米为一个测量站，在测量站的两端设立两个个标尺，通过水准仪的水平视线，可以测出两根标尺之间的高差。我们再以起算面为基准，把这一站一站的高差不断累加起来，就可以得到珠峰脚下测量点的高程。

　　在过去的几十年中，经过我国几代测量人员的不懈努力，已经取得西藏拉孜县相对青岛水准原点的精确高度。因此，在此次珠峰复测行动中，起算面就不必是青岛了，而是拉孜。测量队员们从拉孜开始，徒步向珠峰测量，路程约500公里，测量站最终可能超过10000个。

　　第二步，在珠峰峰顶架起觇标，运用三角几何学中“勾股定理”的基本原理，推算出珠峰峰顶相对于这几个点的高程差；

　　第三步，获得的高程数据要进行重力、大气等多方面的改正计算，最终确定珠峰高程测量的有效数据。我国1975年测定珠峰高程的时候就采用的就是这种方法。那年5月27日，我国首次将测量觇标立于珠峰之颠。从珠峰附近选择了9个测站点，它们分布在以珠峰为中心的69度的扇形区域内，至珠峰的距离为8.5～21.2公里，高程为5600～6240米。在9个测站上对珠峰觇标观测水平角和垂直角，根据水平角确定珠峰的水平位置和各测站至珠峰的水平距离。根据三角高程测量原理，由这些垂直角和水平距离确定各测站同珠峰之间的高差，在进行了天文、重力、气象测量等修正后，进而推得从我国黄海平均海面起算的珠峰高程为 8848.13米。

　　第二种方法是GPS卫星大地测量法，这种方法是近几十年才发展完善起来的，此次是我国首次使用这种先进的方法来测量珠峰的高度。在这种方法中，首先要建立一个能够与地球形状最大程度契合的参考椭球。众所周知，太空中有很多环绕地球飞行的卫星，通过这些卫星，我们可以利用GPS仪器比较容易的获得珠峰相对于这个地球参考椭球的准确的三维坐标。然后，只要我们确定了参考椭球与真实地球在珠峰最高点上的高程差，就能够得到珠峰准确的高程。

　　当然，珠峰最高点这个高程差的获得并不容易，需要在珠峰的周围地区选择大量的点进行GPS观测、水准观测、重力观测，同时建立精确的数学模型，通过对测量数据的分析、计算来获得“珠峰最高点的高程差”这个参数。

　　-测量如何进行

　　记者：此次测量珠峰的行动是如何具体实施的？

　　回答：由于此次测量珠峰的工作量很大，由国家测绘局组建的中国珠峰测量队的40多名队员被分成了GPS综合测量分队、水准测量分队、重力测量分队及登山冲顶分队等4个分队，同时展开各自的测量工作。按照测量计划，整个测量过程大约分为五个阶段：

　　第一阶段，从3月中旬到4月中旬，进行珠峰外围地区的测量工作。GPS综合测量分队在青藏高原广大地区的30个主测量点和40多个附测量点展开6轮联机观测行动，这些测量点大都分布在藏北无人区和昆仑、唐古拉、喜马拉雅、冈底斯等藏区大山中，都是被精心选择的青藏高原板块典型的地理标点，联机观测的数据结果将反映青藏高原地壳变化进程的细节；由于在过去的几十年中，我国已经由国家测绘局在全国范围内布设了高等级的水准网，因此我们在此次珠峰高程测量中已经取得西藏拉孜县相对青岛水准原点的精确高度，因此水准测量分队从拉孜起测，逐步向珠峰推进；重力测量分队从拉萨开始向珠峰边测量边推进；登山冲顶分队在珠峰大本营随西藏登山队开始适应性训练。

　　第二阶段，从4月中旬到5月，在珠峰周边地区进行测量。GPS综合测量分队布测珠峰GPS测量控制网，包括29个测量点，进行6轮联机同步观测；水准测量分队分别通过四条路线向珠峰推近，选定珠峰下的交会测量点；重力测量分队进驻珠峰地区展开测量；登山冲顶分队进行高海拔适应性训练和登山训练。

　　第三阶段，5月，登山冲顶分队冲击珠峰峰顶，在峰顶树立觇标，各组进行珠峰峰顶交会测量。

　　第四阶段，5月至6月下旬，各分队进行数据整理和补充测量，并汇总数据。

　　第五阶段，6月下旬至9月，数据的分析和计算，获得珠峰高程最终数据，报国务院批准。

　　记者：与前几次测量珠峰相比，此次测量珠峰有哪些创新之处？

　　回答：有四个方面的创新。

　　第一，随着测绘科技和测量技术设备的巨大进步，对珠峰测量的精确度将有明显的提高，这也是我国首次由专业测绘测绘人员和专业登山队员合作，携带测绘仪器，登上珠峰峰顶进行实地观测。

　　第二，要用测深雷达准确探测出珠峰峰顶的浮雪和永久冰层的厚度，为准确计算珠峰的“身高”提供科学依据。

　　第三，要在珠峰峰顶树立测量觇标。觇标是建在地面上或其他建筑物顶部的测量专业标架，作为观测照准目标和供升高仪器位置之用。此次觇标是用航空铝合金材料制成。而且设计更精巧以方便携带、安装。与以往觇标不同的是，珠峰觇标上还将安装上GPS天线和反射棱镜，以方便测量需要。

　　第四，将是首次在8000米以上进行重力测量，同时对珠峰周边地区开展大规模控制测量工作，通过分析研究近邻区域40年的观测资料，开展与珠峰高度位置变化密切相关的地球科研工作。