南信大测绘遥感专家解析: 再测珠峰,好比“父母不断给自己孩子量身高”
2020-05-28 01:15:15

5月27日,2020珠峰高程测量登山队队员在珠峰峰顶开展测量工作。


5月27日珠峰高程测量登山队成功登顶珠峰,再次实现了珠峰高程测量的消息,让不少读者感到无比振奋。为什么要再次测量珠峰“身高”?“身高”是怎么测出来的?有了北斗导航定位,遥感卫星和无人机等先进技术,为什么还需要攀登者勇敢冲锋?欧洲科学院院士、南京信息工程大学遥测院院长、教授、博士生导师金双根接受扬子晚报记者的采访,做了专业解读。扬子晚报/紫牛新闻记者 杨甜子

【为什么要给珠峰测“身高”?】

知根知底,也能获得更加准确的一手科研数据

珠穆朗玛峰是喜马拉雅山脉的主峰,是地球上第一高峰,被称为“世界第三极”。就像成长中的孩子一样,珠峰也会“长个子”。这便是科研工作者这么多年来不止一次为珠穆朗玛峰测“身高”的重要原因之一。影响珠峰“长个子”的原因有很多,板块运动、冰川融化,甚至地震都有可能影响珠峰的高度。金双根介绍,今年是我国首次精确测定并公布珠峰高程45周年,科学家曾经于1975、2005年两次成功对珠峰高程测量。伴随着科学技术的发展,珠峰“身高”的测量精度不断提升。

“珠峰的北部位于我国西藏境内,知道珠峰的‘身高变化’,就如同父母不断给自己孩子量身高一样。这对于知根知底、对维护国家主权、展现科技实力等具有重要的意义。”金双根告诉记者,本次珠峰测量将对珠峰周边环境普查,为珠峰的旅游产业开发奠定基础。此外,“再量”珠峰,利用更先进现代测绘技术更准确测量其海拔高、冰雪厚度、气象要素、重力场等,可以为了解青藏高原隆升、环境变化和卫星遥感校准等提供一手观测数据,因此具有重要的科学意义。


【珠峰的“身高”到底是怎么测的?】

以传统高程测量为基础,“空天地”观测齐上阵

“口语里说是‘高度’,在测量里其实应该叫‘高程’,指的是某点沿铅垂线方向到绝对基面的距离。”金双根介绍,测量“高程”,首先要确定一个“原点”。我国法定的高程起算面是黄海平均海平面,它是根据青岛大港验潮站1953年至1979年的验潮资料计算确定的,珠峰高程就是峰顶岩面相对于黄海平均海平面的高差。传统的高程测量是从水准零点起算,采用分段测量的方法,累积可以得到地面点的高程。

“这就好比一级一级的台阶,从原点开始将每一级台阶的高度加起来,减去山顶的积雪厚度,便是珠峰的高程。”金双根补充,水准和三角高程测量只是珠峰“测身高”的基本方式之一,这一次的珠峰测量,是“空天地一体化”全覆盖测量,科研人员综合运用了北斗/GNSS卫星定位、雪深雷达测量、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,让珠峰的“身高”更加精准。

5月27日,自然资源部第一大地测量队队员在使用全站仪对珠峰峰顶进行交会观测。



【有了高科技,为什么还要人力登山?】

卫星导航和遥感不能直接测量高程

有了北斗卫星导航系统、遥感卫星、无人机等高科技装置,为什么还需要登山队员“人力登顶”?金双根解释,卫星导航和遥感在这一次的珠峰高程测量中优势和劣势并存。利用北斗/GNSS导航定位技术,虽可直接获取厘米级甚至毫米级定位精度,但该技术获取的是峰顶岩石面到参考椭球面的高差,不是峰顶到黄海平均海水面的高差,需要扣除由该地区重力测量获得精确的似大地水准面与参考椭球面之间的高差。由于珠峰山顶表面的多样性,利用卫星遥感技术对珠峰进行测量,精度只能达到几米,在珠峰整体的“身高”测量中,遥感卫星的精度还达不到精密测量的要求,以及无法准确获得雪深。因此本次测量,需要人工测量雪深、重力测量和无人机等测量。


【为什么凌晨登顶?】

确保攀登者生命安全,更好地开展高程测量

细心的读者不难发现,科研人员发起登顶的时间是27日的凌晨。等到天亮了再上山,岂不是更加安全?恰恰相反,金双根解释,登山的时间和珠峰的气候条件有关。科研人员从出发到登顶需要一定的时间,如果天亮后再出发,到达山顶的时间势必会是下午。然而,下午珠峰峰顶的风会特别大、气象变化恶劣,不宜观测,同时完成多要素观测需要一定的时间。因此,为了确保测绘安全和任务完成,科研人员必须在凌晨一两点就出发。

5月27日,2020珠峰高程测量登山队向珠峰峰顶进发。


【5G技术助力登顶】

让数据传输更加顺畅,也可为搜救提供保障

这一次的珠峰登顶,5G派上了大用场。根据已经公开的信息,5G信号架设到了海拔6000多米的高度,科研人员的数据传输相当顺利。“有了5G,科研人员可以实时地把数据传下来,传到我们的数据中心。同时,我们也可以在第一时间对这些数据进行分析,看数据质量怎么样,这样就对决策带来了非常大的一个好处,就是可靠性提高了。”金双根补充,5G不仅可以增加通讯功能,也可以为登山爱好者搜救提供保障。


【登顶后,为什么没有第一时间得出珠峰“身高”?】

科研人员登顶后,为什么珠峰的“身高”迟迟没有得出来?别心急,这可不是拉标尺读数据这么简单。金双根介绍,珠峰高程测量是多种技术手段的综合应用过程,涉及到北斗/GNSS卫星定位、雪深雷达测量、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。最终公布的海拔高度,是对多种数据进行综合处理的结果。登顶测量成功只意味着取得了一手的测量数据,但并没有得到珠峰的精确高程。各种观测数据还需要经过后期的精密计算。所以读者们可以耐心等待,这份高难度的“计算题”科研工作者一定可以交出一份满意的答卷。

5月27日,2020珠峰高程测量登山队在峰顶合影留念。


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