婷婷丁香五月 为何珠峰新“身高”如斯难测？带你了解这些冷学问

　　（开首：文讲述）婷婷丁香五月

　　当作寰球最岑岭、 “地球第三极”，珠峰高程测量不仅是测绘规模的大事，亦然公众难得的热门。

　　受印度板块与欧亚板块碰撞影响，青藏高原属于各人板块通顺剧烈地区之一，珠峰也处于全体卓越和漂移景色，赢得珠峰卓越的具体数值一直是地球科学职责者难得的紧迫科学问题。同期，珠峰高程测量数据可为扣问青藏地区板块通顺、冰雪消融和环境变化等提供紧迫参考。精确的珠峰高程测量限制不仅是国度详尽实力和科技发展水平的体现，更是国度主权的秀美，具有首要外洋影响和社会效益。

　　我国第三次珠峰高程测量使用了多种技能技能，包括水准测量、各人导航卫星系统（GNSS，主要包括好意思国的GPS、欧洲的伽利略、俄罗斯的格洛纳斯和我国的北斗）测量、三角高程测量、航空与峰顶重力测量，以及雪深雷达测量等。这么的安排不仅成心于不同测量技能限制间的检核，更是为了详尽不同不雅测技能以提高高程解算限制精度。

　　不少公众也许会问，既然有了全新的GNSS测量，为何还需要传统的重力测量？珠峰高程测量究竟有多难？不妨让咱们重新提及。

　　2020珠峰高程测量登山队得手登顶后，在峰顶诞生觇标，安设GNSS天线，开展各项峰顶测量职责。开首：新华社

　　身高起算的“地面水准面”

　　高程可通过不同测量格局得到，包括水准测量、三角高程测量、GNSS测量技能等。但不管使用哪一种技能，重力测量对高程限制的终末笃定至关紧迫。

　　要解释晰这个问题，得从高程的基本界说启航。

　　何谓 “高度”？譬如说，一块回想石碑上刻着珠峰高度8844.43米，这是2005年我国官方发布的“珠峰高度”值。 “高度”是时常的说法，或者是白话的叫法，“高度”的专科称谓是“高程”，是指地表点沿铅垂线标的到地面水准面的距离，又称“海拔高” 或“正高”。

　　这里有一个“地面水准面”的看法。它指与平均海水面重合，并延长到大陆里面的水准面。地面水准面是高程的“起算面”或“基准面”，咱们所说的“珠峰高度”便是联系于这个起算面的高度值。

　　地面水准面是有物理含义的。在这个参考面上，重力位是等值的，是以也称为“等位面”。也有一种说法，“高程”是联系于平均海平面而言的，这便是它为什么又被称为 “海拔高”的原因。

　　沿用于今的“国度高程基准”

　　现在，寰球上还莫得一个十分精确的各人海平面模子，这使得各人高程系统的长入问题，一直是外洋地面测量界的逶迤。列国取舍区域平均海平面为基准界说“海拔高”。

　　我国在笃定高程时，取舍的是黄海平均海平面当作参考面。依据这个参考面，国度测绘主宰部门发布了“1985国度高程基准”，一直沿用于今。它是依据青岛验潮站1952年至1979年的海浪记载得到的海平面变化“平均值”，又称为“平均海平面”。

　　珠峰高程便是峰顶联系于黄海平均海平面的高差。传统的珠峰高度测量取舍水准测量，也便是从我国青岛水准原点运转，一起向西，就像测量楼梯台阶高度那样逐段测量，一直测到珠峰，取舍高程传递要津赢得珠峰高度。

　　但这种测量格局不仅距离长，况兼旅途十分复杂，每次能测量的距离十分有限，这导致高程传递弱点大，东说念主力物力和时候本钱十分腾贵。在极寒、地形极复杂、尽头缺氧的珠峰地区，用水准测量要津获胜测定珠峰高程，还不具备应有的条目。

　　从屡次珠峰高程测量来看，取舍获胜水准测量与测距高程导线测量，测得的高程仅到海拔6000多米的处所，海拔更高位置的测量使用的是三角高程测量技能。

　　表面上的“日常重力值”

　　在精密水准测量中，重力测量能起到至关紧迫的作用。

　　咱们知说念，由于地面水准面存在接济，导致重力位水准面也不是圭表球面。在精密水准测量中，要是沿不同测量阶梯测量两个水准点间的高差，这会导致得到的高差限制不一致。

　　在一个大畛域区域开展精密水准测量，要是不加入重力改正，这些测量限制不具备严实性，就莫得实用价值。通过水准点上进行加密重力测量，赢得水准点上的实测重力值，再操纵相邻水准点重力特地值与实测高差完成重力特地改正，通过在精密水准测量数据惩处中加入日常水准面不屈行改正、重力特地改正（统称“重力改正”），赢得最终的不雅测高差，用其进行水准网平差，推算水准点的高程值，这么就能确保精密水准限制的科学性、独一性和严实性。

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　　另外，应该闪耀的是，地球并不是圭表球形骸，而是一个相同椭球体。为浅陋科学扣问，历史上德国科学家引入了一个理念念椭球体来相同真正地球，又称为“平均椭球体”或“参考椭球体”。

　　这个参考椭球体包含了地球悉数质料，其面上的重力可通过表面模拟赢得，行业规模将这个表面模拟称为“日常重力值”。也便是说，一朝笃定了椭球面上某点位置，就不错知说念该点的几何坐标和日常重力值——参考椭球面是惩处地面测量限制而取舍的与地球大小和格局十分接近并进行定位的椭球名义。

　　来自导航卫星的“地面高”

　　跟着科技快速发展，各人导航卫星系统（GNSS）的得手应用，为高程测量带来翻新性变化。在这次珠峰高程测量中，我国高精度北斗卫星导航定位系统发达着主力军作用。

　　GNSS技能测量的是卫星到地表测点的距离。由于卫星到地心的距离可通过笃定卫星轨说念得知，那么就容易得到地表测点到参考椭球面的距离，这一距离又被称为“地面高”。

　　时常地面水准面与参考椭球面并不重合，两者存在一定各异，操纵GNSS技能不成获胜笃定测点到“地面水准面”的距离，也就无法测定“高程”或者“海拔高”。

　　操纵重力测量，大略得到珠峰地区及峰顶的重力值，在历程多样改正后（包括仪器零漂、地球固体潮、大气压力等，将峰极点重力值归算到地面水准面），咱们就能得到地面水准面的重力值。不息参考椭球体面已知的“日常重力值”，就能得到地面水准面与参考椭球体面之间的重力差（时常被称为“重力特地”），从而进一步测度得到地面水准面与参考椭球面间的距离——在珠峰地区，这一“高程特地”大要是-25米（负值代表地面水准面在参考椭球面以下）。

　　“新身高”精度将达历史最好

　　这次珠峰顶的定点重力测量和北坡1.25万平方公里的航空重力测量，将权臣提高珠峰地区地面水准面的精度，为高精度的珠峰高程测量提供历史最好的海拔高程起算基准。因此，这次珠峰高程测量的精度将达“史上最高”。

　　简言之，珠峰高程的测量取决于两个枢纽成分：一个是珠峰峰顶测点位置到参考椭球面间的距离，即“地面高”；另一个是地面水准面到参考椭球面的差距，即 “地面水准面差距”或“高程特地”。GNSS测量技能笃定“地面高”，重力测量技能笃定“高程特地”。

　　因此，“海拔高”内容便是“地面高”和“高程特地”之差。这便是为什么用GNSS测量高程时一定要使用重力测量的原因。

　　作家：孙和平（中科院院士、中国科学院精密测量科学与技能创新扣问院扣问员）婷婷丁香五月