专家解惑丨为什么要给珠峰量身高？珠峰的“头”和“脚”如何确定？

交汇点讯 5月的珠穆朗玛峰北坡依然白雪皑皑，寒冷刺骨，此刻，35名中国测量登山队员却正负重奋力向上攀爬。5月6日下午，由我国国测一大队和中国登山队共同组成的测量登山队正式开启2020珠峰高程测量登顶行动，他们将向珠峰峰顶发起冲击，为珠峰“测身高”。

珠峰为什么要测身高？珠峰的“头”和“脚”是如何参考的？“再测量”的技术难点有哪些？《新华日报·科技周刊》记者专访中国矿业大学环境与测绘学院教授高井祥，揭开珠峰“测身高”的秘密。

记者：珠峰的高度为什么是动态的？为人测量身高，从脚量到头顶即可。为珠峰量“身高”，如何确定“头”和“脚”？为什么说黄海是珠峰的“脚”？我们实际测量的高度指的是哪种高度？

高井祥：国家公布的珠峰高度是指从我国高程系统零点，到珠峰顶峰岩石面的垂直距离。目前我国使用“1985国家高程基准”，高程系统的零点为青岛验潮站1953~1979年观测资料确定的黄海平均海水面，即珠峰的“脚”；实际上关于这个“脚”，还要多说两句，新中国成立前，我国采用的高程起算面十分混乱，曾先后使用过大沽高程基准、吴淞高程基准和珠江高程基准等。新中国成立后，才确定青岛国家验潮站推算的黄海平均海水面作为全国高程的起算基准面。珠峰 “头”是指珠峰顶峰的岩石面，不包含顶峰岩石面上覆盖的冰层和积雪。因此我们实际量取的珠峰高度，是指从黄海平均海水面到珠峰顶峰岩石面的垂直距离。因受地球板块运动和地震影响，青藏高原及附属山脉一直处于运动状态，即珠峰顶峰岩石面高度始终在变化，因此珠峰高度是动态变化的。

记者：“再量”珠峰这个事件其实不少媒体报道过，但很多读者对这项科研举动及其实际意义表示了质疑，您可否简单向普通公众介绍下“为什么要再次进行测量珠峰高度”，其现实意义和科研意义分别有哪些？

高井祥：著名大地测量学家陈俊勇院士曾颇为形象的描述了测量珠峰意义，“父母要定期给自己不断成长的子女量身高，是理所应当的。人类要不断深入地认识自然，中国人要不断深入的认识自己的国土”。因此，精确量取其海拔高度，对维护国家主权、展现科技实力具有重要意义。其次珠峰攀登已在尼泊尔形成了完整的产业链，每年仅签发攀登许可证的收入就非常可观。本次珠峰测量将对珠峰周边自然资源进行全面普查，为珠峰的旅游产业开发奠定基础。此外“再量”珠峰，可为地壳形变、板块运动、地震活动、气候变化等科学研究，提供第一手的观测资料，对相关理论假设进行直接验证，因此具有重要的科学意义。

 记者：另外，我国曾先后于1975年（8848.13米）和2005年（8844.43米）两次成功测定并公布珠峰高程，那么这一次“再测高”的团队构成、测量技术方法上和路线探测上有哪些方面的改进和创新呢？与前两次相比，优势如何？

高井祥：相对于前两次测量，本次珠峰测量在团队构成、技术方法、仪器设备等方面都有很大的改进与创新。首先前两次的珠峰登顶测量，均由登山运动员代为测量，而本次测量将由专业测量人员实地登顶测量，以保证成果的可靠性。其次1975年珠峰测量以传统的三角高程测量技术为主，2005年珠峰测量首次使用了GPS卫星大地测量技术，而本次珠峰测量除采用2005年的测量技术外，还将首次使用航空重力测量技术，据前期计算，使用航空重力测量可将测量精度提高30%至40%左右。此外本次珠峰测量设备使用了很多国产设备，如：2005年卫星大地测量主要依赖美国的GPS，而本次珠峰测量将以我国的北斗卫星数据为主，充分展现我国国产测量装备的进步与水平。

记者：此次“再测量”的技术难点和风险点主要在什么方面？

高井祥：最大的难度在于“一定要登顶才能测量”。简单来讲，一个是顶的难度，一个是底的难度；（1）测量珠峰高度，一直以来，都是依靠登山队员，而本次测量是专业测绘队员将在珠峰之巅竖起测量觇标。须携带大量专业测量设备登上珠峰顶峰，登顶过程本身就十分困难。（2）登上顶峰后，只有40-50分钟停留时间，如何在有限时间内，快速完成雪深（覆冰）、重力、GNSS卫星观测等测量工作，寒冷的天气加上七八级的大风，技术难度大；（3）除了顶之外，珠峰测量我们还需要一个底，即高程的起算基准面。由于珠峰地区地形变化复杂，地面重力点少，因此获取该地区的似大地水准面，技术难度大。

主要风险点在于恶劣的气候条件，如：雪崩、流雪、风暴等。尼泊尔位于珠峰南坡，珠峰南坡降水量约为北坡的六到七倍，因此从南坡攀登珠峰更易受到降水带来的雪崩威胁；我国位于珠峰北坡，风的风险比雪更大，在经过“大风口”路段时，人都可能被大风从山脊上吹跑。

记者：曾有专家认为，“珠峰以每年约0.3厘米的速度上升“，这是基于哪种算法推算所知呢？在未进行第三次精确测量的基础上是否可以得出这样的结论呢？

高井祥：珠峰地区以每年4厘米的速度向东北方向移动，并以每年约0.3厘米的速度上升，该结论是利用卫星导航连续运行参考站网对全球板块运动的长期监测数据，通过大量的计算与统计分析后得到的。上述结论用来描述珠峰所在板块的整体运动状况，不能用来推算珠峰的精确高度。本次珠峰测量的目的是，获取2020年珠峰的实际海拔高程。两者既有联系，但又有本质区别。

记者：在您看来，“非人力测量”的方法在未来可以达到吗？大概会在多久后实现呢？

高井祥：实现利用“非人力测量”方法量取珠峰高度是测绘科技工作者一直努力的方向，而且每一次新的珠峰测量，测量设备和技术自动化程度都有很大程度的提升。因此我相信未来一定可实现利用“非人力测量”方法来量取珠峰高度，具体时间需要取决于测量设备和技术的自动化、智能化的发展速度。

记者：登上珠峰测量的测绘科研人员需要达到哪些硬性条件和要求？是怎么进行挑选的呢？

高井祥：一是要有过硬的身体素质，申请者需通过各项身体测试和高强度体能测试；二是需要掌握必备的登山与野外生存技能，后期会对候选人进行专业训练；三是需要具备熟练的测量设备仪器操作能力和相关专业知识。挑选过程通常分为三步：首先是自愿报名，其次对自愿报名者进行初选，然后对通过初选的候选人进行集中培训和考核。只有通过最终考核的人员，才能成为珠峰测量人员。

记者：有报道说，珠峰身高的测量是从青岛开始接力的，为何是这么远的距离？是何原理？

高井祥：因为我国法定的高程起算面是黄海平均海水面，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，珠峰高程就是峰顶的岩面相对于黄海平均海水面的高差，因此为珠峰测“身高”要从黄海平均海水面量起。为方便高程测量，前期我国已以黄海平均海水面为起算面，在全国范围内布设诸多高程基准点。因此在不同地区进行高程测量时，仅需测出待测点相对于附近高程基准点的高差，即可推算出待测点的绝对高程。珠峰高程测量，则通常选西藏日喀则市的高程基准点作为起算点。

记者：卫星同样也可以定位测量，既然卫星测量如何方便，为何还要选择人工测量？还有网友表示，坐直升飞机上去量岂不是更方便。

高井祥：利用卫星对地观测技术可方便快捷地获取地面点高程，但对于珠峰测量却不能直接利用卫星对地观测技术。如：利用卫星遥感技术对珠峰进行测量，精度只能达到几米，显然无法满足精度要求。利用卫星导航定位技术，虽可直接获取厘米级甚至毫米级的点位精度，但该技术获取的是峰顶岩石面到大地椭球面的高差，不是峰顶到黄海平均海水面的高差。因此若要获取珠峰峰顶的真实海拔高程，还需考虑大地椭球面到黄海平均海水面的差值。而要获取该差值，就需要利用大地水准面确定技术来构建该地区精确的大地水准面模型，完成上述工作都需要人工测量。

坐直升飞机登顶测量不可行。首先珠峰峰顶面积非常小，只有20平方米左右，直升飞机无法降落；其次因珠峰峰顶气流强、多大风、温度低，要在运动中对测量人员和设备进行精准投放，难度非常之大；并且峰顶积雪十分松散，螺旋桨转动卷起的强风极易引发雪崩；此外直升机是靠驱动空气来保持飞行速度和高度的，而珠峰峰顶空气稀薄，导致飞行动力不足；而且峰顶温度低、积雪多，螺旋桨极易结冰凝固，影响飞行安全。

记者：珠峰的最新身高数据不会立即公布，为什么？

高井祥：因为登顶测量成功只意味着取得了基础的观测数据，并没有得到珠峰的实际高程。珠峰高程测量是多种技术手段的综合应用过程，涉及GNSS卫星测量、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。最终珠峰海拔高度，是对多种数据进行综合处理的结果。此外，温度、气压、折光环境等因素都会对测量精度产生影响，科学家需要通过复杂的计算来消除上述误差。这是一个系统性工程，大概需要2到3个月时间。最后计算成果还要经过专家反复验证，并通过一定的审核程序后，才会对外公布珠峰的真正“身高”。

记者：今年珠峰测量又填补了哪些国际空白？比如高精度航空重力测量？建立大地水准面数值模型？

高井祥：今年珠峰测量将首次在珠峰北侧地区开展航空重力和遥感测量，获取的航空重力数据和遥感数据将显著提升珠峰地区似大地水准面模型和三维地形模型的精度和空间分辨率，这是一次重大的历史性突破，填补国际空白。

记者：本次有国产测绘仪器大显身手，有哪些？

高井祥：本次珠峰测量大规模采用了国产测绘仪器。如：2005年，我国首先测得珠峰顶峰的岩面高程和雪深数据，当时使用的雪深雷达为进口设备。今年珠峰高程测量将使用国产雪深雷达，该设备能同时获取位置信息和雪深数据，兼具卫星大地测量和雷达系统的功能，而且轻便、易携。此外，天顶仪、重力仪、峰顶觇标、用于三角交会测量的超长距离测距仪等均为国产仪器，我国最新的测绘基准体系建设成果也应用于此次测量。此外2005年珠峰测量的卫星大地测量数据是以美国的GPS为主，本次测量将以我国自主建设、独立运行的北斗卫星导航系统数据为主。因此本次珠峰测量，也将是对我国国产测绘装备性能的大考。

交汇点记者 王拓 张宣

编辑: 谢诗涵