5月27日11时，2020珠峰高程测量登山队8名攻顶队员成功登顶珠穆朗玛峰。此时，距离1960年中国人首次登顶珠峰，已是整整60年。中国科学院院士、广州地球化学研究所所长徐义刚感慨万千，长期以来珠峰高程测量都由英属印度测量局主导，中华人民共和国成立之前，我国基本没有开展过珠峰高程权威测量工作。在我国以往的测量中，使用的设备和技术很多都还来自外国。
而本次测量被公认为将产生“有史以来最精确的测量结果”。且测量使用的是我国自主测绘数据，这是综合国力和科技水平的体现。“很多关键测量装备等均由我国自主研制。许多都是广州的产品，我身为广州人尤其感到骄傲。” 徐义刚说道。
在近日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》中，徐义刚和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讲述了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。
珠峰测量对地学研究有重要价值
测量珠峰记录的不只是珠峰的海拔高程，这对地学研究也有重要价值。珠峰之所以成为世界最高峰，是印度板块与欧亚板块两大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。徐义刚说，“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。”
据徐义刚介绍，测量珠峰的准确性取决于两个关键因素：珠峰的山顶高度位置和海拔高度的起算面位置。其中海拔高度起算面位置也被定义为“大地水准面”，是指与平均海水面重合并延伸到大陆内部的水准面，即假想的海平面，在这个面上重力位处处相等。
此外，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，必须还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。
徐义刚说，中国采用大地测量技术测量珠峰高程始于1966年。由于当时未能在珠峰峰顶设置觇标，且没能测量覆雪深度，只能观测珠峰山头进行交会，因此这次测量结果没有正式公布。1975年，中国利用传统大地测量技术，第一次精确测定并发布珠峰高程为8848.13米。2005年，我国采用现代大地测量技术，并利用雪深雷达测定珠峰冰雪深度，首次获得了珠峰岩面高的高程为8846.37米。
得出精确测量结果并不容易，需要运用多种科技手段，所以测量珠峰过程也是国家综合国力和科技发展水平的体现。
历史最高精度珠峰高程测量结果从何而来？
徐义刚介绍，目前测量珠峰的方法有三种。第一种是水准测量，即是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。
第二种方法为三角高程测量，即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。
第三种方法则为GNSS水准测量法。GNSS测量的是卫星到地表测量点的距离，测量得到的是地表测点到参考椭球面距离，即“大地高”。由于地球物质分布不均，表面高低不平。参考椭球是一个数学上定义的接近地球形状的规则椭球。通常大地水准面与参考椭球面存在一定的差异，需要利用重力仪来确定当地的大地水准面。“海拔高”实际就是GNSS测量得到的“大地高”和由重力测量得到的“高程异常”之差。
2020年的珠峰高程测量同时结合了三种测量方法。徐义刚说，登顶队员在峰顶停留了150分钟，具体开展了四方面工作：一是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。觇标的使用意义重大，因为珠峰峰顶并不是一个点，而是一个平面，所以仅瞄准峰顶测量，目标点难以一致，觇标可让测量更加精准。二是通过高精度GNSS定位方法，测量出珠峰雪顶的位置和大地高；三是通过雪深雷达测量峰顶一定范围内，雪面到岩石面的距离。四是进行峰顶的重力测量，用于校正GNSS测量的大地高，提高测量精度。
徐义刚总结了这次测量珠峰的特点，首先是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。
“国产仪器此次全面担纲测量重任，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。许多都是广州的产品，我身为广州人尤其感到骄傲。”徐义刚表示。
广州日报全媒体记者了解到，来自广州的南方测绘集团为这次珠峰高程测量提供了主力装备“高原冰雪探测雷达系统”和“觇标”。这些精密仪器在峰顶的严寒中经受了考验，运行良好。
徐义刚说，本次珠峰高程测量也实现了“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。
为何需要人力背着设备登顶去测珠峰？
每次珠峰测量都是对生命的考验，以如今的技术水平为何还需要人力背着设备登顶去测，为何不能不能通过遥感卫星和无人机完成？
徐义刚表示，2020珠峰高程测量活动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，珠峰高程测量的准确性取决于两个关键因素：珠峰的山顶高度、海拔高度的起算面位置。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。另外，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须的，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。
本次珠峰测量结束后，需要两个月才能出结果，为何要这么久？丁永祥表示，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。
徐义刚表示，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。随着珠峰地区地壳运动和高程发生大的变化，未来珠峰高程测量还会继续。
“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。”徐义刚说。