为何珠峰新“身高”如斯难测？带你了解这些冷学问

　　（起首：文文书）

　　行为寰宇最岑岭、 “地球第三极”，珠峰高程测量不仅是测绘领域的大事，亦然公众蔼然的热门。

　　受印度板块与欧亚板块碰撞影响，青藏高原属于群众板块引导剧烈地区之一，珠峰也处于举座凸起和漂移景况，得回珠峰凸起的具体数值一直是地球科学责任者蔼然的进犯科学问题。同期，珠峰高程测量数据可为盘问青藏地区板块引导、冰雪消融和环境变化等提供进犯参考。精确的珠峰高程测量后果不仅是国度玄虚实力和科技发展水平的体现，更是国度主权的记号，具有要紧国外影响和社会效益。

　　我国第三次珠峰高程测量使用了多种时期技巧，包括水准测量、群众导航卫星系统（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巧截止间的检核，更是为了玄虚不同不雅测时期以晋升高程解算截止精度。

　　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告捷登顶后，在峰顶建造觇标，安设GNSS天线，开展各项峰顶测量责任。起首：新华社

　　身高起算的“地面水准面”

　　高程可通过不同测量面孔得到，包括水准测量、三角高程测量、GNSS测量时期等。但岂论使用哪一种时期，重力测量对高程截止的终末详情至关进犯。

　　要解释晰这个问题，得从高程的基本界说动身。

　　何谓 “高度”？比喻说，一块牵挂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主张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”的办法。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”

　　当今，寰宇上还莫得一个十分精确的群众海平面模子，这使得群众高程系统的调和问题，一直是国外地面测量界的贫窭。列国给与区域平均海平面为基准界说“海拔高”。

　　我国在详情高程时，给与的是黄海平均海平面行为参考面。依据这个参考面，国度测绘驾御部门发布了“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年的波浪纪录得到的海平面变化“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给与水准测量，也便是从我国青岛水准原点运转，一皆向西，就像测量楼梯台阶高度那样逐段测量，一直测到珠峰，给与高程传递设施得回珠峰高度。

　　但这种测量面孔不仅距离长，况兼旅途十分复杂，每次能测量的距离十分有限，这导致高程传递过失大，东说念主力物力和时刻本钱十分昂然。在极寒、地形极复杂、格外缺氧的珠峰地区，用水准测量设施胜仗测定珠峰高程，还不具备应有的条款。

　　从屡次珠峰高程测量来看，给与胜仗水准测量与测距高程导线测量，测得的高程仅到海拔6000多米的地点，海拔更高位置的测量使用的是三角高程测量时期。

　　表面上的“平方重力值”

　　在精密水准测量中，重力测量能起到至关进犯的作用。

　　咱们知说念，由于地面水准面存在转念，导致重力位水准面也不是依次球面。在精密水准测量中，要是沿不同测量路子测量两个水准点间的高差，这会导致得到的高差截止不一致。

　　在一个大范围区域开展精密水准测量，要是不加入重力改正，这些测量后果不具备严实性，就莫得实用价值。通过水准点上进行加密重力测量，得回水准点上的实测重力值，再诈骗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照管中加入平方水准面叛逆行改正、重力特地改正（统称“重力改正”），得回最终的不雅测高差，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后果的科学性、唯独性和严实性。

　　另外，应该翔实的是，地球并不是依次球形骸，而是一个一样椭球体。为浅薄科学盘问，历史上德国科学家引入了一个理念念椭球体来一样真确地球，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总共质料，其面上的重力可通过表面模拟得回，行业领域将这个表面模拟称为“平方重力值”。也便是说，一朝详情了椭球面上某点位置，就不错知说念该点的几何坐标和平方重力值——参考椭球面是照管地面测量后果而给与的与地球大小和局势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，群众导航卫星系统（GNSS）的告捷应用，为高程测量带来立异性变化。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施展着主力军作用。

　　GNSS时期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详情卫星轨说念得知，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，两者存在一定互异，诈骗GNSS时期不行胜仗详情测点到“地面水准面”的距离，也就无法测定“高程”或者“海拔高”。

　　诈骗重力测量，好像得到珠峰地区及峰顶的重力值，在过程多样改正后（包括仪器零漂、地球固体潮、大气压力等，将峰及其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。连合参考椭球体面已知的“平方重力值”，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”），从而进一步缠绵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”约莫是-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，将显耀晋升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要津要素：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测量时期详情“地面高”，重力测量时期详情“高程特地”。

　　因此，“海拔高”实质便是“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时期创新盘问院盘问员）