给珠峰量『身高』
2020-09-01操秀英郭童
■操秀英 郭童
2020年珠穆朗玛峰高程测量登山队登顶成功,实现我国专业测绘人员首次登顶珠峰测高。攀登珠峰是勇敢者的挑战,测量珠峰更是难上加难。为何攀登珠峰如此困难?为何要对这一难题发起攻坚?测绘队员又是怎么给珠峰量“身高”的?
严酷的登山环境
喜马拉雅山脉高大而雄伟,耸立于青藏高原南缘。珠穆朗玛峰是喜马拉雅山脉的主峰,是世界第一高峰。随着印度板块与欧亚板块持续碰撞,亚洲大陆内部“世界第三极”青藏高原不断隆升。青藏高原的形成是一个非常复杂的过程,包括大洋俯冲,印度板块和欧亚板块之间相互碰撞,还有印度大陆板块深俯冲。可以说,青藏高原的隆升,见证了一个沧海桑田的剧变过程。
因为珠峰位于亚洲中部,夏季主要受南亚季风影响,冬季主要受西风急流影响。两个季节是交替影响的过程,所以珠峰气候特征季节差异非常显著,夏季温暖,且降水较多;冬季寒冷干燥,且风较大。峰顶最低温度可达零下70摄氏度。高海拔、严寒、缺氧、雪崩、飓风等使攀登珠峰无比困难,登山者稍不留神就会发生冻伤、摔伤,落下终身残疾,甚至失去生命。登珠峰对人的体能、意志、毅力而言,都是严峻的挑战和考验。
珠峰的精确“身高”意义非凡
中华人民共和国成立以来,我国测绘工作者已对珠峰进行过6次大规模的测绘和科考,并先后于1975年和2005年两次成功测定并公布珠峰高程。
1975年,我国首次将测量觇标矗立于珠峰之巅,精确测得珠峰海拔高程为8848.13米。2005年珠峰高程复测,我国测量队采用了传统大地测量与卫星测量结合的技术方法,并首次在珠峰峰顶测量中利用冰雪雷达探测仪测量冰雪厚度,经过严密计算,测得珠峰顶岩石面海拔高程8844.43米。这一数据成为我国行政管理、新闻传播、对外交流等活动及公开出版的地图和教材中使用的权威数据。
为何今年又对珠峰高程进行复测?长期来看,珠峰以每年4.4毫米的速度缓慢升高,这就意味着10年会升高4厘米左右,30年升高13厘米多。如果珠峰高程的测量精度在10厘米左右,那么二三十年后,就需要重新测量珠峰高程了。短期来看,一次地震也可能影响珠峰的高程。
此次珠峰高程测量的核心目标是精确测定珠峰高度,测量成果可用于地球动力学板块运动等领域研究。精确的峰顶雪深、气象、风速等数据,将为冰川监测、生态环保等方面的研究提供第一手资料。
珠峰高程测量“三步走”
第一步是高精度的海拔高程起算面的确定。首先,将黄海高程基准(中国海拔高程的起算面),从青岛用水准测量方法一步一步传到珠峰地区;其次,进行珠峰地区大量的前期和后续的测量工作,如在珠峰地区的GNSS(全球导航卫星系统)测量、水准测量、重力测量等,精确地将这个海拔高程起算面延伸到珠峰下面。也就是说,先要知道珠峰的0米起点究竟在哪。
第二步是峰顶“会战”测量。主要包括3项工作:通过高精度GNSS定位方法,测量出珠峰雪顶的位置;在海拔6000米左右,利用三角高程和交会方法,测量峰顶觇标,确定珠峰高度;通过冰雪雷达探测仪,测量峰顶一定范围内雪面到岩石面的距离。
最后一步是珠峰海拔高确定。通过严密计算,将峰顶的GNSS测量成果、三角高程和交会测量成果归算到海拔高,包括雪面高和岩面高。
在这个过程中,6个交会点的确定和在珠峰顶插上觇标是关键步骤。交会测量是此次珠峰测量的重要内容,交会点是实施交会测量的基础,只有在交会点架设测量仪器,才能获取交会点至峰顶觇标的距离、角度等观测数据,通过计算获取珠峰的高程值。交会点必须与珠峰峰顶通视,不能受自然地物的阻挡。
当精确高程传递至珠峰脚下的6个峰顶交会点时,将在珠峰之巅竖立测量觇标。运用“勾股定理”,推算出峰顶相对于这几个点的高程差。这也是测绘队员必须亲手将觇标插上珠峰的主要原因。
目前,珠峰高程测量已实现了由传统大地测量技术到综合现代大地测量技术的转变。为了使测量数字更精准,测量团队还会将雪深雷达、重力仪等仪器携带到峰顶,而这些仪器都需要专业测绘人员操作。2020年珠峰高程测量综合应用了多种技术手段,包括GNSS测量、冰雪探测雷达测量、重力测量、卫星遥感等多种传统和现代测量技术,最终公布的海拔高程,是对多种数据进行综合处理的结果。