三次冲顶终成功!珠峰高度会被改写吗?
来源:科技日报
发布时间:2020-05-28
浏览次数:549

巅峰时刻!2020年5月27日11点,2020珠峰高程测量登山队成功登顶珠峰!

北京时间5月27日凌晨2时许,2020珠峰高程测量登山活动宣布正式开始冲顶。

此前4月30日下午, 2020珠峰高程测量正式启动。冲顶组曾计划在5月12日和22日冲顶测量,但均因天气原因推迟冲顶计划。

大地测量学家陈俊勇形象地给出测量珠峰的理由——就像父母会定期给自己不断成长的子女量量身高一样。“人类要不断深入地认识自然,中国人要不断深入地认识自己的国土。” 

啥时候能知道珠峰最新“身高”?

“在对数据分析、处理的基础上,还要进行理论研究、严密计算和反复验证,才能确定珠峰精确高程。” 2020珠峰高程测量技术协调组组长、中国测绘科学研究院研究员党党亚民说。

此外,温度、气压、折光环境等因素都会对测量产生影响,科学家需要通过复杂的计算消除误差,得到精确的珠峰高程。这是一个系统工程,大概需要2到3个月时间。最后还要经过一定的审核程序,才会得出珠峰的确切“身高”。

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、生态环境保护等方面的研究提供第一手资料。

党亚民介绍,GNSS测量、水准测量、重力测量的成果结合早期相关资料,不仅可以准确地分析目前地壳运动变化影响情况,同时也可为后续的似大地水准面模型建立提供精确可靠的数据支持。精确的地面重力测量和航空重力测量成果可用于珠峰区域地球重力场模型的建立,以及地质调查、地震、地壳运动等问题的研究。

都2020年了,为什么还要给珠峰测“身高”?

在测绘者眼中,珠峰的历史就是一部测绘史。

1717年(清康熙五十六年),清政府绘制的《皇舆全览图》明确标注了珠穆朗玛峰的位置,并正式命名为“朱母朗马阿林”( “珠穆朗玛”藏语意为“女神”“圣女”。“阿林”满语意为大山)。

1748年的《乾隆内府舆图》中,改为“珠穆朗玛阿林”。而首次确定珠峰为世界第一高峰的,是以英国人华夫为首的探险队在1852年用大地测量的方法,在印度平原上测定的,当时测定的珠峰高程为8840米。 

新中国成立不久,中央人民政府就提出要“精确测量珠峰高度,绘制珠峰地区地形图”,并将其列入新中国最有科学价值和国际意义的“填空”项目。

1960年,中国人成功登顶珠峰,实现了人类首次从北坡登顶珠峰的壮举。新中国成立以来,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工作,并先后于1975年和2005年两次成功测定并公布珠峰高程。

1975年,原国家测绘总局与总参测绘局共同对珠峰进行了测量,将天文点测到高度6336米,将重力点测到高度7050米。最后测定珠峰峰顶海拔高程为8848.13米(覆雪深度0.92米)。 

1992年,中国测量队与意大利登山队合作,采用GPS技术及二等水准测量技术完成对珠峰复测。测算出珠峰雪面海拔高程为8846.37米。

1998年,中国测量队与美国登山队合作,对珠峰的高程又进行过一次复测,开展了平面控制测量、水准测量、天文重力测量、GPS联测。因美国登山队登顶失败未能进行觇标交会。

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?

2020珠峰高程测量技术协调组组长、中国测绘科学研究院研究员党亚民对媒体表示,重测珠峰高程主要有两个原因:珠峰高度一定发生了变化;珠峰测量技术也有了大的飞跃,新技术可以明显提升珠峰测量精度。

党亚民解释,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。

今年是人类首次从北坡成功登顶珠峰60周年、中国首次精确测定并公布珠峰高程45周年,开展此次珠峰高程测量具有重要的历史意义。

首次应用北斗系统,航空重力测量亮相

“2020珠峰高程测量综合应用了多种技术手段,包括GNSS卫星测量、冰雪探测雷达测量、重力测量、卫星遥感、似大地水准面精化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。” 参与此次珠峰测量的自然资源部第一大地测量队副总工程师刘站科告诉科技日报记者。

据了解,2005年珠峰高程测量时,GNSS卫星测量主要依赖GPS系统,而今年的珠峰高程测量行动将同时参考美国GPS、欧洲伽利略、俄罗斯格洛纳斯和中国北斗这四大全球导航卫星系统,并且会以北斗的数据为主。

“北斗卫星导航系统在2020珠峰高程测量中发挥了重要作用,不仅用于珠峰高程测量的基础部分和外围控制测量,也将用于登顶后峰顶的坐标测量和冰雪探测测量。”刘站科说。

刘站科介绍道,珠峰峰顶架设觇标上的GNSS测量设备以及峰顶冰雪探测雷达中集成的GNSS定位设备均可接收我国自主研制的全球卫星导航系统——北斗卫星导航系统的数据。

登顶测量时,峰顶觇标GNSS接收机将依托北斗卫星和珠峰地区以及外围的GNSS监测网联合同步观测,从而确保精准的峰顶坐标获取。同时,峰顶冰雪探测雷达测量获取的北斗卫星导航定位数据将确保计算的峰顶冰雪层厚度以及地形数据的精度。

值得一提的是,此次测量将运用航空重力测量技术,以提升测量精度。这也是我国首次在珠峰区域开展航空重力和遥感综合调查。

2020年珠峰高程测量任务包括地面和空中测量两个部分,空中测量任务由“航空地质一号”完成,包括航空重力和遥感测量,它能够快速、高效、高精度地获得珠峰高程的关键数据。

其中,航空重力测量数据能够解算出更高精度的大地水准面(即海拔高程系统的起算面)测量结果,可以将珠峰地区大地水准面精度从米级提高到厘米级,从而让珠峰的“身高”更精确。

此次航空重力测量将一系列复杂的测量系统装在飞机上,包括两套自主研发的国产航空重力仪、两套进口重力仪、一套ADS100航空摄像机和一套激光雷达测量仪。除了重力测量外,航空遥感数据能够获得大范围、高精度的珠峰及周边区域三维地形测量结果,如同拍摄一张上亿像素的珠峰全景高清大图。

本次珠峰高程空中测量飞行高度为9800米——10250米,使用了多种处于世界先进水平的机载设备,包括两套自主研发的国产航空重力仪、两套进口重力仪、一套ADS100航空摄像机和一套激光雷达测量仪。

执行此次任务的“航空地质一号”飞机是处于国际领先水平的专业测量平台,由中国地质调查局航空物探遥感中心完成改装设计,具备海拔高度达到10500米的飞行能力,是目前世界上唯一的一架集成航空重力、航空磁力、航空摄影和航空高光谱4个测量参数为一体的飞行平台,珠峰空中测量工作的顺利开展进一步验证了该平台的全疆域调查能力,实践证明它完全能够满足国家对珠峰航空重力和航空遥感测量的要求。

我国此前不具备在珠峰地区开展航空重力和遥感综合调查能力,相关数据资料一直空白。近年来,在国家有关技术装备专项和研发项目的支持下,我国航空物探遥感技术装备体系不断完善、调查测量能力大幅提高,已经处于世界先进水平。

国产设备显身手

此次珠峰测量任务中,国产设备担当重任。这是我国首次全程采用国产北斗高精度定位设备进行珠峰高程测量。

华测导航在接到为2020珠峰高程测量提供北斗高精度定位设备的任务,立即联合研发、工艺、制造、北斗装备等相关部门的精锐力量,成立专项小组。

珠峰高程测量、尤其是峰顶的测量,既是对人类身体极限的挑战,也是对产品相关性能、参数和指标的挑战。8800米以上的高度,最低气温可达-45°C,气压只有30kPa(正常情况下是101kPa),设备面临着低温、低压的双重考验。在这样极端的环境中,测量队员穿着厚厚的防寒服、戴着厚厚的手套,加之缺氧,如何让设备操作最简单、最可靠,是极大的挑战。最为重要的是,峰顶的测量必须确保一次成功,决不允许有返工和重测。

为满足这些极为严苛的要求,研发团队以此前提供给军方使用的,经过环境适应性、安全性、可靠性等严格测试的成熟的北斗高精度接收机为基础,并针对此次的任务需求,从接收机到配件,均进行了优化设计改进,确保任务的一次成功。

2020年4月5日,华测导航在拉萨参加2020珠峰高程测量出征仪式,正式将GNSS设备捐赠给国测一大队。

“经过多年的技术积累和市场竞争,国产测地型GNSS接收机以及核心元器件不仅实现了国产化,性能和质量上也达到了与国外同类产品基本相当的水平,采用国产接收机还可增加我国北斗卫星导航系统数据接收、处理功能,在技术上更加先进,也更加可控,同时摆脱了对美国GPS卫星导航系统的依赖。” 中国测绘科学研究院有关负责人表示。

此外,“出征”测高任务的雪地雷达、天顶仪、重力仪、峰顶觇标、用于三角交会测量的超长距离测距仪等设备均为国产仪器。我国最新的测绘基准体系建设成果也应用于此次测量。

图片来源:新华社特约记者扎西次仁

◎ 科技日报记者 操秀英

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