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珠峰高度為何會有不同數據?

2020-06-03 04:59

來源標題:珠峰高度為何會有不同數據?

5月27日11時,我國2020珠峰高程測量登山隊克服重重困難成功從北坡登上珠穆朗瑪峰峰頂,完成了峰頂測量任務,為珠峰高程測量畫上了最重要的一筆。

此次珠峰高程測量的結果公布還有待時日。這里我們就來回顧一下歷史上珠峰測量的一些主要過程。

康熙年間珠峰高度首次測量

1714年,清朝理藩院主事勝檢、喇嘛楚格沁藏布和拉木贊巴受中央政府的委派,對廣大西藏地區進行勘測,深入到珠穆朗瑪峰腳下,采用經緯測圖法(經緯儀三角測量)和梯形投影法,對珠穆朗瑪峰的位置和高度進行了初步測量,并用漢文、滿文明確地在《皇輿全覽圖》上首次標注了珠穆朗瑪峰的位置和名稱。這是有關世界最高峰最早的文獻記載。

國外對珠峰高度的測量

在工業革命中有著先發優勢的英國熱衷登山運動,還成立了世界上第一個國家性的登山組織——英國登山俱樂部。隨著經驗的積累和登山裝備器材的改進,到了19世紀末20世紀初,喜愛登山運動的人們不再滿足挑戰阿爾卑斯山脈,而是將目光瞄向了高峰群聚的亞洲喜馬拉雅山區。

而此時尚在英國控制下的印度同樣對這座山峰有著自己的小心思。1847年,在距珠峰322公里處,印度對珠峰進行了一次觀測。在印度獨立后,1952年,印度測量局在征得尼泊爾同意后,把控制網推進到尼泊爾境內,在尼泊爾境內布設了一個長達480公里的地形三角鎖;在距珠峰46-75公里處,設置了8個經等高儀,測定了經緯度,求得垂線偏差的點的測站,最終測得珠峰高程的權平均值為8847.6米。

我國1975年公布珠峰高度為8848米

課本上對于珠峰的高度描述并不是出于印度測繪,而是來自我國1975年的測量。

1960年,中國登山隊登上了珠峰,這是人類首次從珠峰北側登頂成功。

攀登珠峰已是險象環生,實際測繪更是危險與難度驟增。由于地球是一個橢圓,要確定高聳的山峰具體對應的大地水準面十分困難。也就是說,珠峰測高的0米起點究竟在哪兒?

在過去幾十年中,我國測量人員為了獲得這一基點位置付出了不懈努力。通過在青島一個驗潮站長達18年的觀測,才確定了這樣一個全國統一的高程起算基準面。

1966年,國家測繪地理信息局第一大隊測量隊第一次進入珠峰測區進行測量。兩年后的1968年,大隊再次行動。攀登的體力與測繪的腦力并行,這兩次測量總算是邁出了我國對珠峰測高的第一步。但由于沒有登頂,也就無法得出完整數據。

直到1975年,國測一大隊再次出發,不僅登頂珠峰,也最終完成了高度測量。為了苛求精準的數值,國測隊考慮采用水準測量、氣壓高程測量、三角高程測距等多種測繪方法。

所謂水準測量,也就是利用水準尺和水準儀,高精度地測量高度差。但這種方法對于地形要求比較高,只能在相對平整的部分階段使用。

而氣壓高程測量則是根據氣壓隨高度變化的規律,測量氣壓推斷高度差。在氣象變化多端的高原地帶,這種方法的精確度也就不能滿足要求了。

而三角測量法,原理其實很簡單,就是中學的基礎數學知識勾股定理,但實際要取得數據卻歷經艱險。測繪隊員從青島的水準原點出發,每隔最多60米就需要確定一個測量點。在測量點兩端設立起兩個標尺,結合路程和角度數據計算出兩個測量點的高度差。通過高度差的不斷累加,最終得到從青島水準原點到拉孜珠峰山腳測量點的高度數據。

接下來,測繪隊員們從山腳到山頂的徒步攀登途中,需要架立覘標不斷“畫出”類似的三角形。最終建立起大量的觀測點,總數甚至超過1萬個。這本身也是對隊員體力的巨大挑戰。除了長途跋涉之外,他們還面臨著嚴寒風雪、雪崩雷擊等種種惡劣狀況。

最后一步,在珠峰之巔架起覘標,與珠峰腳下的觀測點相呼應。這樣形成三角形聯測,進行水平角和垂直角的觀測,確定平均值。再經過天文、重力以及氣象測量的修正之后,用勾股定理計算才得出這來之不易的數值。

這時得到的高度數據還要減去峰頂的雪層厚度,才算是珠峰的真實高度。

在1975年當年,中國公布了珠峰測量的高度為8848。13米。約等于的8848米因此成了中國對珠峰的官方判定,并寫入課本。

中外合作測量珠峰高度

1992年,意大利與我國展開合作,聯合進行珠峰高度測量。這次意大利搬來了先進的探測儀器,采用GPS衛星測量法實施測繪。通過建立一個與地球形狀最大程度契合的橢圓,再利用GPS獲得珠峰相對參考橢圓的三維坐標。最后將參考橢圓與真實地球的數據比對,得出珠峰的高度為8849。04米。

但由于測量的關鍵技術由意大利方完成,這個數據沒有被我國采用為官方高度。

2005年我國重啟測珠峰計劃

對于珠峰的測量,其中一個主要的難點在于如何確定峰頂雪層的厚度。

我國1975年的測量中也考慮了這個問題。當時負責測量雪層厚度的女測繪員潘多就詳細說明了測量過程。她用一根直徑四五厘米的木頭桿子直接插進雪層,直到插不動為止。于是可以測得的插入深度就為雪層的厚度。然而,這種測量方式也有爭議。在疏松的雪層之下,其實還有一層堅硬無比的冰凍層。用木頭桿子顯然是無法直接插到巖石層里的。

時隔30年后,2005年中國重新開啟了測量珠峰的計劃。測繪隊嚴謹地采用三角測量、水準測量等經典方法,再結合GPS衛星測量新技術。這一次得到珠峰巖面8844.43米的高度數值。這成為了目前我國官方承認的珠峰新高度。

得益于我們在珠峰地區構建的高精度控制網,目前被世界認可的幾組數據中,中國2005年測繪成果精度無疑是最高的。

同時,由于珠峰地處亞歐大陸板塊與印度板塊之間,板塊不斷運動對珠峰造成影響。如今板塊仍然在運動,而青藏高原上的珠峰高度也隨之變化。

有一種說法稱,目前珠峰正每年以毫米級別的高度在長高。所以在人類測繪的進程中,對珠峰的高度測量也不會停止。

高聳的珠峰因其攀登難度而自帶神秘。人類對此不僅勇敢挑戰,更以科學的方法不斷破解神秘。

竞技游戏竞猜盘口追問珠峰高度的過程,是人類認識地球、了解自然、檢驗科技水平和探索科技的發展史,更是人類挑戰自身、突破技術極限的過程。

(特約中國科普博覽、SME科技故事供稿)

科普小知識

給珠峰“量身高”的方法

要給珠峰“量身高”,首先很多人想到的是日影法。即,當影子的長度跟山峰高度一樣的時候,通過測量影子的長度得出山的高度。人們曾用日影法測出了金字塔的高度。不過,使用日影法測量首先要面對的就是精度的問題。通過測量小尺寸物件,然后按比例等價到大尺寸的測量,這種做法會人為地增大測量的誤差。

竞技游戏竞猜盘口所以,對于珠峰高度的測量,使用的方法是三角測量法,即從兩處同時觀測被測點,只需要測得觀測點之間的距離和兩處觀測點觀測被測點的角度,即可得到被測點的位置;如果需要知道被測點三維空間位置,只需要增加一處觀測點即可。增加觀測點,并對觀測結果進行平差,就可以達到提高觀測精度的結果。這種觀測一邊兩角的方法稱為邊角測量法,相應的還有觀測三邊和觀測三角的,這幾種觀測方法共同構成了現代測繪學中兩大觀測法之一的三角測量法。

竞技游戏竞猜盘口另一種方法是導線法,雖然在通常情況下使用較少了,但在像西藏這樣觀測難度很大,構網困難的地區,導線法依然是不可或缺的。

責任編輯:詹雨泉(QZ0018)作者:孫培儀 荊博

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