本報赴西藏特派記者谷業凱袁泉
編者按：5月16日，2020珠峯高程測量登山隊從珠峯大本營出發，再次向珠峯頂峯發起衝擊，這標誌着2020珠峯高程測量進入最後衝刺階段。綜合分析最新天氣預報後，2020珠峯高程測量登山隊決定，22日為攻頂日，21日修路隊將會把路線打通。新中國成立以來，我國先後兩次成功測定並公佈珠峯高程。那珠峯的“身高”究竟是怎麼測出來的？測定珠峯高程有哪些意義？《環球時報》記者日前專訪了2020珠峯高程測量技術協調組組長、中國測繪科學研究院研究員黨亞民。
海拔高程起算面怎麼確定
珠峯到底有多高？要回答這個問題，首先就要明確珠峯腳下的“海拔零米”在哪裏。這就好比蓋房子，首先得找到地基的位置。遺憾的是，這個問題並不容易回答。當我們用眼睛看面前的珠峯時，“看到的高度”其實並不是它真正的高度。“我們看到的是眼睛視線範圍內珠峯的高度。而真正的珠峯海拔高，是峯頂到下面的一個叫‘大地水準面’的距離。”黨亞民説。
這個“大地水準面”，就是海拔高程的零起算面。我國法定的大地水準面，是一個和黃海平均海平面重合並延伸到大陸內部（比如珠峯下面）的水準面。而地球是橢圓的，我們視線的起點是腳下的那一點，而不是珠峯腳下的那一點，因此看到的珠峯高度要比其真實高度“矮”很多。測繪科學中，經常會用到基準點、基準面兩個概念。從字面不難理解，基準點和基準面就是我們通常確定物體空間位置的一些參考點和參考面。比如目前，隨着GNSS（全球導航衞星系統）的廣泛應用，大家可以很容易獲得自己所在的位置信息，它在垂直方向可以得到一個叫“大地高”的高程，它的基準面就是一個規則的參考橢球面。但大地高並不是我們常説的海拔高程。
既然“大地高”這麼容易得到，為什麼我們不能用它作為珠峯的高程發佈呢？因為到目前為止，世界各國的高程基準，都是選擇離自己最近的平均海平面，作為自己國家的高程基準。這個平均海平面由於受到地球內部物質的作用，它是一個不規則的曲面。
“地球上各個點上的重力值是不一樣的，作為海拔高程的起算面，它是一個虛擬的曲面，在這個面上，我們把水倒在上面，水是不流動的，因為這個面上每個點的重力加速度值是相等的。”黨亞民解釋，“這也是為什麼‘南水北調’‘西氣東輸’等國家重大工程，必須採用海拔高程，只有基於這樣的基準面，水才不會‘倒流’”。
實際上，我國目前法定的海拔高程起算點（起算面）是由國家1985國家高程基準規定。該高程起算面是根據青島大港驗潮站1952年-1979年的驗潮資料計算確定的，並通過位於青島市觀象山的“中華人民共和國水準原點”實現。我國海拔高程的基準，如何從青島“傳遞”到珠峯呢？黨亞民介紹稱，一是通過水準測量（測定地面上兩點間高差的一種方法），把黃海平均海平面一步步地“延伸”到珠峯腳下。二是通過重力測量把這個高程零點的重力值“引”過來。最終目的都是精確地找到珠峯腳下的海拔高“零基準面”。
珠峯的高程，實際上就是要測得其相對於黃海平均海水面的高度。青島與珠峯相隔千山萬水，這種“延伸”豈不是很困難？黨亞民回答，基於先前完成的國家基準項目，我們已經取得西藏拉孜縣相對青島水準原點的精確高度。這樣，起算面就不必是青島，而是拉孜。測量隊員只需從拉孜開始向珠峯測量，就相當於從青島“延伸”到了珠峯地區，全程約500公里。
即便如此，測量珠峯高程也意味着大量、艱苦和瑣碎的野外作業。“在此過程中，有些控制點要重新進行觀測，珠峯地區也要進行大量的前期和後續測量工作，測量隊員才能精確地將這個海拔高‘零基準面’延伸到珠峯腳下，為登頂測量做充分準備。”黨亞民説。▲
登頂測量要做什麼
山高路險，為什麼還一定要人來登頂測量？黨亞民表示，技術上看，目前測量型無人機或機器人的能力尚無法完成登頂作業；精度上看，衞星遙感影像在高程方向的測量精度在2米左右，和大地測量釐米級精度要求比，差距較大，且這種手段只能測出雪頂高程，而非巖面高程；再者，珠峯峯頂並不是一個點，而是一個20多平方米的面，必須由人將覘標帶上峯頂，才能確保目標點一致，精確測得角度和距離。
黨亞民介紹，峯頂測量有三項主要工作：一是峯頂交會測量，即利用三角高程和交會方法，測量峯頂覘標，確定珠峯高度；二是通過高精度GNSS定位方法，測量出珠峯雪頂的位置；三是通過雷達雪深測量，測量峯頂一定範圍內，雪面到岩石面的距離。
先來看峯頂交會測量。1975年我國測定珠峯高程時採用的就是這種傳統的經典測量法。簡單説，就是在峯頂架起覘標，在各個交會點上，分別測出其與峯頂覘標間的距離和豎直角，推算出峯頂相對於這幾個點的高程差，然後對數據進行重力、大氣等多方面的改正計算，最終確定有效數據。
再看高精度GNSS定位方法。這是一種最近幾十年發展起來的測量手段。比如我們利用手機中的導航定位芯片和軟件，也能大概知道自己所處的海拔高度。但手機確定的位置，與利用專用測量儀器和軟件確定的位置相比，精度差了幾百倍。2020珠峯高程測量，我國將首次使用基於北斗衞星導航系統的高精度GNSS定位方法，並且將以北斗數據為主進行峯頂位置的精確測量。
當然，要把GNSS測量的基於地球橢球面的大地高，改化成基於黃海高程基準海拔高，還需開展大量的測量工作，確定珠峯下面的大地水準面。2020珠峯高程測量，我國還將首次在珠峯北坡地區開展廣泛的高精度航空重力測量以及峯頂重力測量，並在靠近峯頂的區域增加大量的地面重力加密測量，這些內容填補了珠峯地區重力測量的國際空白，將大大提升2020珠峯高程測量起算面的精度，也使我們能夠獲得有史以來精度最高的珠峯高程測量成果。
最後，需要開展峯頂雪深測量。由於極端寒冷，珠峯峯頂有很深的覆雪和冰凍層。“峯頂一年四季都在變化，而測量是短時間內完成的。但是岩石面的變化很微小，而且只有岩石才算是地物。測量巖面高，其準確度更高，也更有説服力。”黨亞民表示。
1975年，我國女登山隊員潘多用一根直徑4到5釐米的木頭杆子插進雪層，測得深度為92釐米，於是有了珠峯高程採用值8848.13米；2005年，我國首先測得了珠峯頂峯的巖面高程和雪深數據，但當時使用的雪深雷達為進口設備。2020珠峯高程測量，我國將使用兼具衞星大地測量和雷達系統功能的國產雪深雷達，測量精度有望進一步提升。▲
珠峯“新身高”最終如何出爐
精確測定珠峯高度，是一項代表國家測繪科技發展水平的綜合性測繪工程。不同時期以不同方式測量珠峯，反映了人類對自然的求知探索精神，也是瞭解和認識地球的一個重要標誌。多年來，我國珠峯高程測量經歷了從傳統大地測量技術到綜合現代大地測量技術的轉變。每次珠峯測量，都體現了我國測繪技術的不斷進步，彰顯了我國測繪技術的最高水平。
“重測珠峯高程一般有兩個重要原因，一是珠峯高度發生變化；二是有了可以明顯提升測量精度的新技術。”黨亞民説。據瞭解，2020珠峯測量中，除依託北斗衞星導航系統開展測量工作外，國產測繪儀器裝備也將全面擔綱本次測量任務，航空重力技術將進一步提升測量精度，實景三維技術將直觀展示珠峯自然資源狀況。此外，測繪隊員有望登頂觀測，獲取可靠測量數據。
“現代科學技術不斷髮展，測量手段越來越方便，精度也越來越高，但精細的數據處理仍然是確保珠峯高精度和高可靠性成果的關鍵。”黨亞民介紹，在登頂測量任務完成後，數據處理團隊首先要對各類外業測量數據進行全面的質量檢查和分析；數據處理中，需要考慮温度、氣壓、折光環境等因素對測量成果的影響，並採用合理的模型消除這些誤差影響因素；同時要對不同技術路線、各個技術環節的數據處理結果進行檢核、對算；在此基礎上，還要經過專家組的檢查和驗證，才能獲得珠峯高程最終數據，報國務院批准。
“這是一個系統工程，大概需要2到3個月時間進行計算，才會得出珠峯精確的‘身高’。”黨亞民説。
“我們測出來的珠峯高程之所以具有權威性，就是因為我們可以在珠峯地區克服各種困難，開展各類細緻的高精度基礎性野外測量任務，確保我們珠峯高程測量的基準點和海拔高程起算面是全世界最好的。”黨亞民説，在2017年召開的珠峯高程測量國際研討會上，我國展示的全面、先進的珠峯高程測量方法和技術手段，得到了與會多國的認可。我國珠峯高程測量和測繪綜合科學技術水平，已經走到了世界前列。▲
珠峯“身高”測量史
珠穆朗瑪峯是世界最高峯，人類從300多年前便已開始了探求珠峯高度的努力，多國探險家和測繪工作者都曾為準確給珠峯“量身高”做出不懈努力。
從20世紀50年代開始，以著名地理學家林超為代表的我國學者便指出，在有史料可查的歷史中，世界上首次對珠峯進行測繪的是中國人。
多份史料證明，公元1715年前後，清政府從北京派出曾在欽天監學過數學的理藩院主事勝住等人，專程進入西藏測繪地圖。成果體現於我國首次用現代技術對國土進行測量並繪製的地圖——《皇輿全覽圖》中。在這幅地圖上，珠峯以山形符號被標出，並定名為“朱母郎馬阿林”。
19世紀50年代初，英屬印度測量局在印度境內採用三角大地測量法對珠峯進行遙測，並公佈8840米的數據，將珠峯確認為世界海拔最高峯，後將該峯命名為“埃佛勒斯峯”，但這一名稱並不為我國政府和人民所接受。
20世紀上半葉，英國、瑞士、法國等國家多次對珠峯進行探險，未有高度數據公佈。1952年到1954年，印度測量局徵得尼泊爾同意，把三角測量推進到尼泊爾境內，最後得出珠峯高程為8847.6米。
受測量技術等因素影響，世界各國對珠峯高程數據的認定並不完全相同。例如美國測得的數字為8850米，但這一數據並不為中國等國家承認。
1975年，我國首次將測量覘標矗立於珠峯之巔，精確測得珠峯海拔高程為8848.13米；2005年珠峯高程複測，我國採用傳統大地測量與衞星測量結合的技術方法，並首次在珠峯峯頂測量中利用冰雪雷達探測儀測量冰雪厚度，經過嚴密計算，測得8844.43米。