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云博代理:历史上,我们怎么丈量珠峰的“身高”?

admin 快讯 2020-05-29 23 0

5月27日11时,2020珠峰高程丈量爬山队8名攻顶队员次落、袁复栋、李富庆、普布顿珠、次仁多吉、次仁平措、次仁罗布、洛桑顿珠战胜重重困难,乐成从北坡登上珠穆朗玛峰峰顶,下昼13时22分时,历经两个小时,珠峰各项丈量事情已经完成,爬山队员们最先下山返回。

两个小时的丈量时间内,队员们在峰顶树立起丈量觇标,使用GNSS接收机通过北斗卫星举行高精度定位丈量,使用雪深雷达探测仪探测了峰顶雪深,并使用重力仪举行了重力丈量。据自然资源部先容,此次登顶丈量也一波三折,5月6日,丈量爬山队第一次出征冲顶,但由于北坳冰壁有流雪风险而下撤;5月16日,丈量爬山队第二次向巅峰提议突击,但受气旋风暴“安攀”的影响,7790米以上区域积雪过深,不得不再次下撤。

为什么我们要丈量珠穆朗玛峰的高度,而我们究竟是怎样丈量山的高度的?在历史上我们曾怎样丈量,在徐永清写作的《珠峰简史》中可以找到谜底。徐永清为原国家测绘地理信息局测绘发展研究中央副主任,中国测绘学会理事、边海舆图事情委员会副主任委员。著有《至高无上·珠穆朗玛峰丈量记》《珠峰简史》《舆图简史》等。

5月27日,2020珠峰高程丈量爬山队向珠峰峰顶挺进

珠穆朗玛峰的高度,已经有160多年的丈量历史

关于珠峰的丈量历史我们来看以下的这组数据:

1856年,英属印度丈量局首次宣布珠峰高度:8839.81米。

1954年,印度政府再次对珠峰举行丈量,得出的效果是8847.7344米。

1975年,中国首次举行珠峰丈量,测得珠峰高度为8848.13米。

1992年,意大利科学家乔治·普瑞迪带队登珠峰,测出珠峰高度为8846.50米。

1999年,美国探险队测出珠穆朗玛峰积雪笼罩的巅峰高度为8850米。

2005年,中国再测珠峰高度,测得珠峰峰顶岩石面海拔高程为8844.43米。

2020年,中国珠峰高程丈量爬山队登顶乐成。

在《珠峰简史》中,作者先容,这些珠峰丈量小档案中,包罗许多知识点。1999年美国探险队丈量出的8850米实际上是珠穆朗玛峰积雪笼罩的巅峰高度。而我们在2005年丈量的8844.43米则是珠峰峰顶岩石面海拔高程。

珠峰的高度究竟是怎样丈量的?我们试以2005年珠峰的复测来看,那时国家测绘局组建了中国珠峰丈量队,40多名队员被分成了GPS综合丈量分队、水准丈量分队、重力丈量分队及爬山冲顶分队等4个分队,同时睁开各自的丈量事情。

凭据周密拟订的丈量设计,整个丈量行动根据下列门路图睁开:

第一阶段,从3月17日到4月17日,举行珠峰外围区域的丈量事情。GPS综合丈量分队在青藏高原宽大区域的30个主丈量点和40多个附丈量点睁开6轮联机观察行动,这些丈量点多数漫衍在藏北无人区和昆仑、唐古拉、喜马拉雅、冈底斯等藏区大山中,都是被经心选择的青藏高原板块典型的地理标点,联机观察的数据效果将反映青藏高原地壳转变历程的细节。重力丈量分队从拉萨最先向珠峰边丈量边推进。水准丈量分队从已经取得相对青岛水准原点正确高度的西藏拉孜县起测,逐步向珠峰推进。爬山冲顶分队在珠峰大本营随西藏爬山队最先适应性训练。

第二阶段,从4月到5月,在珠峰周边区域举行丈量。GPS综合丈量分队完成珠峰GPS控制网32点及峰顶GPS联测网8点的布测。水准丈量分队划分通过4条门路向珠峰推进,选定珠峰下的交会丈量点,预计完成二等水准379.7千米、三等水准17.3千米、测距高程导线20.5千米。重力丈量分队进驻珠峰区域睁开丈量,预计完成二等重力点及引点5个、加密重力点86个、爬山门路上重力点5个。爬山冲顶分队举行高海拔适应性训练和爬山训练。

红色的金属觇标竖起

2005年登顶乐成

第三阶段,珠峰爬山丈量队5月择机登顶珠穆朗玛峰,在峰顶直立觇标,在6个交会点举行珠峰峰顶交会丈量,接纳三角丈量方式,从6个偏向对峰顶举行前方交会,在5个测站对峰顶举行电磁波测距。

第四阶段,5月至6月,在西安的国家测绘局大地丈量数据处置中央和北京的国家基础地理信息中央举行数据整理、剖析和盘算,并汇总数据。

第五阶段,6月至7月,在国家测绘局大地丈量数据处置中央和国家测绘局基础地理信息中央举行数据的剖析和盘算,获得珠峰高程最终数据。并在北京组织召开2005珠穆朗玛峰高程丈量项目验收集会。项目验收后,报请国务院批准宣布2005珠峰高程丈量功效。

7月18日,国家测绘局和总参测绘局在北京组织召开了“2005珠穆朗玛峰高程丈量”项目验收集会。验收委员会由来自科技部、教育部、国土资源部、中国科学院、中国气象局、中国地震局、国家测绘局和总参测绘局等单元的20名院士、专家组成,他们对这一项目做出高度评价,一致同意通过项目验收。

10月,2005珠峰高程丈量珠峰顶的雪面高和岩石高功效经国务院批准宣布。

今天我们为什么要爬山测珠峰?

21世纪丈量手艺飞速发展,这样是否必须登上珠峰顶端才气测高呢?测绘专家们的谜底是一定的。

2005年珠峰复测,接纳了传统的经典丈量方式,就是以通例的水准丈量加上三角高程丈量来确定珠峰的高程。同时,接纳了GPS卫星大地丈量法,把GPS带到珠峰峰顶直接丈量珠峰的位置坐标和高程。而这个丈量方式详细就是盘算围绕地球的卫星到珠峰顶的距离。我们可以通过多个卫星数据,获取珠峰相对于这个地球参考椭球的准确的三维坐标,获得珠峰准确的高程。

测绘专家们将这双管齐下的方案称之为“双保险”。实行这两种丈量方式,都需要登上珠峰巅峰。接纳传统的丈量方式需要在珠峰峰顶设立标志,专业职员称为觇标,为下面的测距仪和经纬仪服务。而GPS丈量仪的天线必须插到峰顶,才气测到珠峰的高度。

已往珠峰高程引起争议的缘故原由主要有两个,一个围绕高程丈量手艺和盘算的正确性,一个是围绕峰顶雪深。要解决这两个问题,则必须行使先进手艺登顶实地丈量。

接纳现代GPS手艺,要求必须将装备携带上峰顶。要丈量雪深,必须行使雷达装备在峰顶实际操作,直接丈量。接纳通例手艺必须携带觇标,将觇标立于峰顶最高处,确定三角交会的唯一目的,提高正确度。同时,两种手艺相互弥补,一旦GPS观察手艺泛起故障,通例方式可以替换电子装备完成观察。以是,登顶珠峰不仅需要,而且必须,而且是决议整个丈量行动成败的关键所在。

本次丈量,则又有了更先进的手艺,这次使用的装备是我国自主研发的北斗导航卫星系列,国产测绘仪器装备周全负担本次丈量义务。GNSS卫星丈量、雪深雷达丈量、重力丈量、卫星遥感、似大地水准面精化等多种传统和现代丈量手艺的应用,让珠峰的“身高“加倍精准。

珠峰高程丈量纪念碑

丈量珠峰峰顶冰雪厚度

在海拔8800米以上的珠峰顶,常年笼罩着一层厚厚的“冰雪铠甲”,它的厚度到底是多少,由于丈量手艺手段的局限,在珠峰丈量史上始终是一个谜团。而“冰雪铠甲”厚度的测定,又是正确测定珠穆朗玛峰高程的一个异常主要的因素。

在2005珠峰高程丈量中,中国测绘事情者首次接纳雷达探测手艺完成了珠峰顶冰雪层厚度的丈量。

为了正确测出珠峰峰顶冰雪层的厚度,加入2005珠峰爬山丈量的国家基础地理信息中央的手艺职员,通过大量的市场调研以及实地的测试,选用了意大利IDS公司生产的500兆赫兹的冰雪探测雷达。选用这种产物很主要的缘故原由,是2004年意大利爬山丈量队曾携带这种冰雪探测雷达登顶珠峰并乐成举行了探测。为2005珠峰爬山丈量订制的冰雪探测雷达凭据用户的要求举行了改善和完善,主要思量了电源保温、预加热、可毗邻双频GPS接收机同时一键式操作雷达和GPS接收机的启动,以及可举行时间同步数据、在特殊环境下数据存储等问题。

雷达丈量距离的原理实在很简朴,就如同机场雷达丈量空气中的飞机一样,发射并接受电磁波,就可获获得目的点的距离;在雷达上安装个高精度定位仪,就会知道雷达是在那里探测到的岩石深度,因此就能依据这些测出珠峰顶岩石地形与峰顶雪深。

2005年5月22日上午11点零8分,中国爬山丈量队员乐成登顶珠峰,并在珠峰顶启动峰顶雪深雷达探测仪,最先探测珠峰巅峰神秘的冰雪厚度。这也是我国首次在珠峰高程丈量中实验丈量峰顶冰雪高度。11点38分49秒,冰雪雷达探测仪最先事情,12点18分24秒竣事,有用纪录数据38分55秒。

装载着名贵数据的珠峰峰顶丈量的关键装备GPS接收机和雪深探测雷达,经由37小时不间断的通报,于5月24日破晓送达珠峰大本营丈量营地。经由手艺职员对雪深探测雷达数据重要的盘算、处置,终于获得了珠峰峰顶冰雪深度为3.50米,珠峰峰顶“冰雪铠甲”的谜团由此破解。

珠峰水准丈量

为什么是高程,不是高度?

从2005年到今年,为什么我们依旧要投入大量的人力物力测珠峰的身高?我们以2005年的测试来看,昔时的行动谋划准备的时间快要一年,国家投入了大量的资金。从2005年3月起最先实行的这一行动,由国家测绘局组织50余名丈量职员,战胜环境、天气恶劣等重重困难,在珠穆朗玛峰区域开展了三角丈量、水准丈量、重力丈量、全球卫星定位丈量,并将在珠穆朗玛峰峰顶举行雪深雷达丈量。仅仅是花在爬山、丈量和盘算历程的时间,差不多要半年,而且到2005年10月才气向天下宣布丈量效果。

高度,在丈量学中也叫高程,乍一听,似乎是一个很简朴的几何观点,不少人以为,丈量珠峰是一个几何学上的问题,实在不然。好比一个人的身高是多少,某个地方的海拔高度是多少,都很好明了。然则往深了想,它并不简朴,在科学上,高程实在是一个位置界说,说某地址的高程是多少,表达的是这个地球外面点,相对于地球的空间位置。而问题的庞大性就在于,地球并不是一个尺度的椭圆,而是一个近似椭圆的不规则实体,其外面组织异常庞大又各不相同。在这种情况下,要明确某个地球外面点的空间位置,要界说其高程,就必须要思量到地球几何形状、地球物理性质等诸多因素,而并不仅仅是一个几何学的问题。

丈量珠峰,所依据的基本原理仍然是立体几何学原理,然则又不仅仅局限于此。珠峰涉及庞大的地质学观点,涉及地球引力,涉及物理学意义上的高度观点,如果是单纯的数学问题,所获得的高度只是表观高度。而此次珠峰复测,所要丈量的是珠峰和地球之间引力偏向上的高度,就是说重心所在直线的高度,和表观高度是有差异的。

要弄清楚测定珠峰的高程究竟是什么意思,意味着什么,有什么意义,最主要的是要明确两个观点,首先是高程的偏向,其次是高程的基准。

在丈量学中,高程的界说是某地表点在地球引力偏向上高度,也就是重心所在地球引力线的高度。这句话的意思是,地球上每个点高程的偏向都是差别的。这里有一个有意思的例子:人的眼睛实在总是在“忠实地诱骗”自己。你用眼睛看眼前的珠峰,你看到的高度实在不是珠峰真正的高度,由于地球是椭圆的,你的视线的起点是你脚下的那一点,而不是珠峰脚下的那一点,因此你看到的珠峰要比其真实高度低一些。那些光学的丈量仪器如果在远处丈量珠峰,就像人的眼睛一样,也是有误差的。

明了了高程的偏向,另外一个主要的观点就是高程的基准是什么。通俗地说,就是珠峰脚下的海拔0米在那里。这里就泛起一个主要的观点——大地水准面。丈量学中的基准面就是大地水准面,是整体上异常接近于地球自然外面的水准面。由于海洋占全球面积的71%,因此大地水准面与平均海水面相重合,不受潮汐、风浪及大气压转变影响,并延伸到大陆下方处与重力线相垂直。理论上,它是一个延伸到全球的静止海水面,是一个地球重力等位面,也是一个没有褶皱、无棱角的延续封锁面。由于地球质量特别是外层质量漫衍不均匀,使得大地水准面形状异常庞大。在现在不能唯一地确定大地水准面的时刻,各个国家和区域往往选择一个平均海水面取代它。我国使用的“1985国家高程基准”中,接纳的是青岛验潮站的18年历久观察效果盘算出来的平均黄海海水面,作为我国统一的高程起算基准面,也就是海拔零起始面。以是,珠峰的高程实际上就是在珠峰的重力线偏向上相对于青岛黄海海平面的高度。

大致明了了上述原理,就可以明了,从科学的角度说来,丈量珠峰高度,事实上是一件很庞大的工程,它涉及地理、地质、测绘、光学、气象等多种学科,需要接纳多种先进的测绘仪器。事情量也异常大,而且需要大量、艰辛和噜苏的野外作业。

(以上节选自《珠峰简史》)

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