12月8日，中國和尼泊爾兩國聯合對外宣布，經過兩國團隊的扎實工作，珠穆朗瑪峰的最新高程為8848.86米。此次珠峰高程測量也是我國對珠峰展開的第四次大規模測繪和科考。
最新的珠峰高度是怎樣測出的?人類測量珠峰的技術手段又經過了怎樣的進步發展?本報特約2020珠峰高程測量技術協調組成員、中尼珠峰測量聯合技術委員會成員蔣濤撰文向讀者解答這些問題。
珠穆朗瑪峰，簡稱珠峰，是喜馬拉雅山脈的主峰，同時是世界海拔最高的山峰，位于中國與尼泊爾邊境線上，北部在中國西藏定日縣境內，南部在尼泊爾境內。
數千萬年前，印度洋板塊與亞歐大陸板塊碰撞擠壓，青藏高原逐漸隆起并形成“世界屋脊”，其中具代表性的山峰便是珠峰。
作為世界最高峰，珠峰的準確高度，素來為世人矚目。那么，2020年珠峰高程測量是怎樣進行的?其中的科學道理又是什么呢?
2020珠峰高程測量，我國采用了“綜合運用GNSS衛星測量、水準測量、光電測距、雪深雷達測量、航空重力和遙感測量、似大地水準面精化和實景三維建模等多種傳統和現代測繪技術，精確測定珠峰高程”的技術路線，并與尼泊爾扎實開展技術合作，最終確定了基于全球高程基準的珠峰雪面高程為8848.86米。具體的科學工作，可以分為以下六個層面。
建立GNSS坐標控制網
在珠峰地區建立全球導航衛星系統(GNSS)坐標控制網，測量隊員分階段開展高精度GNSS網觀測，獲取343個網點的三維坐標，這就建立了高精度的珠峰高程測量坐標起算基準。
將黃海高程基準值精確傳遞到珠峰腳下
在珠峰及周邊地區布設高程控制網，開展水準測量，從位于西藏日喀則地區的國家一等水準點起測，測量隊員利用精密水準儀，一站一站地將黃海高程基準值精確傳遞到珠峰腳下，一共完成了780多公里的水準測量，這都是需要測量隊員依靠徒步測量的方式完成的。
首次在珠峰北側開展航空重力測量
在珠峰及周邊地區開展重力測量。精確測定珠峰高程需要建立珠峰地區的高精度大地水準面模型，進而需要分布均勻的高精度重力數據。一般的重力測量采用的是地面重力測量的方法，測繪人員攜帶重力儀進行實地測量，將儀器放置在某個測量點位上，測量一段時間就能得到這個點位的重力數據。珠峰地區平均海拔高度在5000米以上，地形地貌極端復雜，大部分區域無法開展地面重力測量，重力數據稀少，存在大量重力資料空白區。因此，我們在全世界首次在珠峰北側地區開展航空重力測量，以解決重力數據空白問題，提升珠峰地區高程起算面的精度。
航空重力測量，顧名思義，就是把航空重力儀安裝在飛機上，這相當于在飛機上安裝一個感應地球重力的傳感器，它能反映地面重力的變化。飛機按照事先設計好的測線在空中來回飛行，多條飛行測線形成一個密集的空中重力數據面。我們結合機載衛星動態定位、慣性導航和重力儀數據把空中重力值測出來。
此次珠峰北側地區航空重力測量使用航空地質一號飛機，搭載先進的航空重力儀，飛行高度超過1萬米，共獲取航空重力測線總長度5635.2公里，覆蓋面積達1.27萬平方公里。珠峰本身地形復雜，數據資料不全，飛機在高海拔地區起飛，風又特別大，可以說是高風險、高難度的飛行。我們在反復咨詢空軍、民航和氣象等部門的技術專家后，才下定決心在珠峰地區開展高風險、高難度的航空測量。
測量登山隊員登頂開展峰頂測量
珠峰高程測量，最重要的是測量登山隊員登頂開展峰頂測量，獲取峰頂觀測數據。2020年5月27日11時，中國測量登山隊登頂成功后，在峰頂創紀錄地停留了150分鐘。在峰頂開展了測量覘標架設、GNSS測量、雪深雷達測量和地面重力測量，使用的都是國產儀器。
測量登山隊員首次實現了峰頂北斗衛星定位，觀測時間超過40分鐘，峰頂點與珠峰地區9個GNSS地面測站組成峰頂GNSS聯測網，進行GNSS同步觀測。
測量登山隊員利用國產重力儀，在世界上首次測量了珠峰峰頂重力觀測值，這有助于提高珠峰高程起算面的精度。另外，采用國產地質雷達探測儀器測量了峰頂冰雪層厚度。
與此同時，地面測量人員從珠峰腳下的6個測站，利用自主研發的長測程測距儀照準峰頂覘標反射棱鏡進行交會觀測，最長測距接近19公里，交會觀測數據主要為峰頂GNSS測量數據提供獨立檢核。
在珠峰峰頂這樣一個極寒、極低氣壓的高海拔環境中成功完成測量，這很好地說明了國產測量儀器的長足進步。
珠峰測量數據處理分析
所有測量數據獲取完畢并經過質量檢查后，進入珠峰測量數據處理分析階段。概括而言，珠峰高程測量數據處理的核心是通過嚴密計算得到珠峰的“頂”和“底”的精確位置。
對GNSS控制網、峰頂GNSS聯測網和交會測量數據進行處理，可以得到珠峰峰頂覘標點的三維空間坐標，即緯度、經度和大地高。數據處理結果表明：利用GNSS測量數據計算的珠峰大地高與交會測量確定的結果，僅相差2.6厘米，考慮到兩種技術手段相互獨立，這個量級的差異是非常小的;根據誤差理論，GNSS測量獲取的珠峰大地高結果精度達到了毫米級。這就實現了珠峰“頂”的高精度測定。
接下來要精確計算珠峰“底”的位置，科學家基于物理大地測量的理論方法進行數據處理，聯合航空重力、地面重力、高分辨率地形和其它數據，結合GNSS和水準測量數據，建立珠峰地區的大地水準面模型，這就相當于把珠峰高程起算面，也就是黃海高程基準面這個“底”精準地確定出來了。結果表明，加入航空重力測量數據后，珠峰高程起算面精度達到了4.8厘米，相比沒有航空重力測量數據時，精度提高了近40%，這意味著珠峰海拔高程的精準度也會相應提升。
精準確定了珠峰的“頂”和“底”，珠峰峰頂的大地高減去大地水準面差距，就能獲取精確的珠峰高程值。
中尼合作開展數據處理
2020珠峰高程測量的總體目標是落實中尼聯合聲明，實現中尼兩國共同宣布珠峰高程。中尼雙方成立了中尼珠峰測量聯合技術委員會，合作開展了數據處理。
高程基準是珠峰高程測量的關鍵要素，中國和尼泊爾都有自己國家法定的高程基準，中國是黃海平均海平面，尼泊爾是印度洋平均海平面。按照國際合作慣例，國際合作中通常采用共同高程基準，而不采用某一方的高程基準。
中尼聯合技術委員會經過技術會談最終商定：根據國際大地測量協會發布的關于全球高程基準(IHRS)的定義和參數，聯合地面重力、航空重力及其它數據建立珠峰地區重力大地水準面，這是全球高程基準在珠峰地區的具體實現，作為中尼共同宣布珠峰高程的起算面。
選定了高程基準后，中尼在數據處理階段，逐項對中間數據和結果進行了細致比對和反復檢核，雙方數據和結果一致性很好，最終雙方技術團隊共同確定基于全球高程基準的珠峰雪面高程為8848.86米。
此外，在2020珠峰高程測量工作中，我國還開展了珠峰地區航空遙感測量、實景三維模型構建和冰川變化監測等工作。2020珠峰測量獲取的豐富觀測數據成果，將為珠峰地區的生態環境保護修復、自然資源管理、地質研究與調查等領域提供寶貴的第一手觀測資料。
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