测量@硬核科普|帮珠穆朗玛峰量“身高”，是怎么做到的？
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春夏之交 ， “世界之巅”珠穆朗玛峰分外美丽 。 拂晓之际 ， 朝霞映照珠峰 ， “万山之宗”雄壮而柔和 。
不管是1975年测出的8848.13米 ， 还是2005年测出的8844.43米 ， 对于普通人来说都是遥不可及的高度 ， 那么 ， 测绘工作者们是如何测出厘米级甚至毫米级的精准数据呢？为此 ， 南方+、南方日报采访人员采访了中国地质大学（武汉）地理与信息工程学院副教授姚尧 。
找好水准原点
姚尧介绍 ， 从地面到太空都可进行高度测量 。 “测绘人员在地上通过水准仪一步一步地进行精密测量 ， 也可以用飞机进行航拍测量 ， 或者利用太空的卫星雷达进行测量 。 ”姚尧表示 ， 一般来说 ， 地面测量最为辛苦 ， 但精度最高 ， 结果也最可靠 。 因此 ， 珠峰测量中 ， 通过地面测量高程数据是最核心的 ， 其他方式获取的数据则可以作为交叉验证的手段 。
“测量高度 ， 首先得确定水准原点 ， 也就是说海拔为0的起始点 ， 我国以青岛验潮站的黄海海水面为海拔零起始点 。 ”姚尧解释 ， 这个对珠峰的“身高”也有很大影响 ， 2005年珠峰测高确定的水准原点比1975年高出0.7米至0.8米 ， 又因为绘测具有复杂性和不确定性 ， 因此测出来也就矮了一些 。
姚尧说 ， 测绘人员已取得西藏拉孜县相对青岛水准原点的精确高程 ， 因此他们只需要从拉孜起测 。 “前半程采用的是水准测量法 ， 也就是说 ， 在前后2个地点之间分别竖立水准尺 ， 通过两端高度差 ， 一站一站地将高差累加起来就可得出准确数字 ， 这样一直传递到珠峰脚下的6个珠峰高程测量交会点 。 ”
到珠峰高程测量交会点后 ， 再通过在峰顶竖立的测量觇标 ， 运用勾股定理的基本原理 ， 推算出峰顶相对于这几个点的高程差 。 最后 ， 通过重力、大气等多方面的改正计算 ， 确定珠峰高程 。
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测量方法示意图 。 受访者供图
虽然这种地面水准测量方法与2005年相比没有太大区别 ， 但在姚尧看来 ， 这15年来我国的测绘技术发展迅速 ， 在精密测量技术、卫星测高和数据处理与模型等方面有了很大进展 。
资料显示 ， 本次珠峰高程测量重点在以下五个方面实现技术创新和突破：一是依托北斗卫星导航系统 ， 开展测量工作；二是国产测绘仪器装备全面担纲本次测量任务；三是应用航空重力技术 ， 提升测量精度；四是利用实景三维技术 ， 直观展示珠峰自然资源状况；五是测绘队员登顶观测 ， 获取可靠测量数据 。
“从这5个亮点来看 ， 我国在测绘领域也在逐步实现全面自主化 。 ”姚尧说 ， 因为北斗系统得经过对流层和平流层 ， 会受到空气中的粉尘、水分等影响 ， 所以精准度很难达到厘米级 。 “但是测绘人员也能通过北斗系统 ， 收集测量时所在的地理坐标和高度等数据 ， 为珠峰精密水准测量、数据汇总分析和实时三维建模等开展基础性的工作 。 ”
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位于珠穆朗玛峰脚下海拔5400米左右的中绒布冰川（4月30日摄 ， 无人机照片） 。
多重数据交叉验证
航空重力技术也能辅助验证高度测量工作的准确性 。 姚尧表示 ， 重力加速度受所在地的纬度、高度影响 ， 通过测算出来的数据能倒推高程信息 ， 和北斗测高数据和地面测量数据交叉验证 。 某些区域的重力异常甚至可以用于理解珠峰的地质结构、地下水资源分布和矿产分布 。 “重力测量技术还可以精确地描述大地水准面信息 ， 准确的大地水准面是测绘工作的重要基础 。 ”
在姚尧眼中 ， 发展起来的更为精密、轻便的和拥有更强对抗恶劣天气能力的国产测绘仪器也是测绘人员进行精准测绘的一个好帮手 。
“最近热议 ， 5G基站要覆盖珠峰 ， 这对测绘工作也是很有帮助的 ， 尤其在数据的实时传输、处理和分析方面 。 ”姚尧解释 ， 在通信有保障的条件下 ， 测绘人员能及时传送测量数据回各地数据中心 ， 数据中心一方面进行数据的整理、核验和分析；另一方面 ， 采用地理信息系统（GIS）技术、实景三维技术对数据进行建模 ， 一步步把珠穆朗玛峰内外部结构给“构造”出来 。
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这是架设在海拔6500米珠峰前进营地附近的5G基站（4月19日摄） 。
“因为珠峰测量难度极大 ， 测量过程中产生测量错误或误差是难以避免的 。 通过实时数据传送到北京、西安和武汉等区域数据中心分析 ， 及时发现测量中存在的可能错误 ， 联系测绘人员回到所在区域检查 ， 否则时间成本太高 ， 数据采集人员也很辛苦 。 ”姚尧表示 。
“在公众眼中可能更关心珠峰的高度 ， 但是业内关注的一大重点还有珠峰的内部构造 。 ”姚尧说 ， 目前的技术创新和突破也能加深对珠峰内部构造的认识 ， 更好地监测、推断地质过程和防范地质灾害 。 “同时 ， 我们采用的这些测绘和遥感技术 ， 还能掌握珠峰的地下水以及地下矿产的分布情况 。 ”
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