测量队为珠峰量“身高” 计划明日攻顶

作者:油菜花 来源:新京报 时间:2020年05月26日 09:05

5月24日晚,测量登山队队员到达一号营地。2020珠峰高程测量登山队供图

测量登山队队员攀登珠峰途中。2020珠峰高程测量登山队供图

将在珠峰地区开展航空重力测量,系世界首次;测量完成后处理分析数据需要数个月

2020珠峰高程测量登山队正向顶峰进发。5月24日,2020珠峰高程测量登山队第三次向顶峰发起突击,25日晚抵达7790米营地。据悉,目前队员们身体状况良好,但7790米营地风比较大,队员们在大风中艰难地搭起了帐篷。如果天气等情况顺利,队伍计划于5月27日攻顶,完成顶峰测量任务。

4月30日,2020珠峰高程测量正式启动。这是继2005年公布8844.43米的珠峰峰顶岩石面海拔高程后,我国时隔15年再测世界最高峰。为何要重新测量珠峰高度?珠峰“身高”是怎么测出来的?此次测量用上了哪些新科技?……新京报记者就珠峰测量的七个焦点问题专访2020珠峰高程测量技术协调组专家成员,讲述测量“世界第三极”的那些事儿。

揭秘1

为什么要重新测量珠峰高度?

珠峰高度并非一成不变,三种情况下需要重新测量

此次珠峰高程测量前,我国测绘工作者已对珠峰进行过6次大规模的测绘和科考。1975年,我国首次将测量觇标矗立于珠峰之巅,并精确测得珠峰海拔高程为8848.13米。2005年珠峰测量,获得珠穆朗玛峰峰顶岩石面海拔高程8844.43米。

但珠峰的高度并不是一成不变的。

“大约从3800万年前开始,由于印度次大陆与亚洲大陆的碰撞,喜马拉雅山从一片汪洋大海中逐渐升起。喜马拉雅山达到现在的高度,还是最近400万年以来快速上升的结果,珠穆朗玛峰就是在这一上升过程中上升最快的山峰。”中国测绘科学研究院研究员、2020珠峰高程测量技术协调组组长党亚民介绍说,由于欧亚板块与印度洋板块的碰撞,到现在为止,珠穆朗玛峰整体趋势还是在持续上升。

“但遇到大的地震,珠穆朗玛峰也会突然下降,例如1934年尼泊尔一次大地震,珠峰高度一下子降低了60多厘米。”据党亚民介绍,一般在三种情况下,就需要对珠峰高程重新测量。第一种情况是,当珠峰高度缓慢变化积累到一定程度;第二种情况是,离珠峰较近的地方发生大地震,认为地震对珠峰高度影响明显;第三种情况是,珠峰高程测量技术有了一个大的飞跃,新技术可以明显提升珠峰测量精度。

揭秘2

珠峰“身高”是怎么测出来的?

综合运用卫星定位测量、精密水准测量等多种方式

珠峰高程测量可以分为“三部曲”,即高精度的海拔高程起算面的确定、峰顶“会战”测量和珠峰最终海拔高确定。

海拔高程起算面如何测定?党亚民告诉记者,中国海拔高程的起算面是黄海平均海平面,测绘人员用水准测量方法,从青岛一步一步传递到珠峰地区。在珠峰地区,测绘人员要进行大量的前期和外围测量工作,包括在珠峰地区的卫星定位测量、精密水准测量、地面重力测量、航空重力测量等,精确地将这个零海拔高的“基准面”延伸到珠峰下面。

真正的珠峰峰顶“会战”分为三步。“首先,我们要通过高精度卫星定位方法,测量出珠峰雪顶的位置;在海拔6000米左右,利用交会和三角高程测量方法,测量队员们登顶后插在峰顶的觇标,确定珠峰高度;最后,通过雷达雪深测量,测量峰顶一定范围内雪面到岩石面的距离,也就是峰顶冰雪层厚度。”党亚民介绍,之后还要通过严密计算,将峰顶的卫星定位测量成果、交会和三角高程测量成果归算到海拔高,包括雪面高和岩面高。

一般俗称的“珠峰高程”,就是通过雪深雷达观测获得峰顶冰雪层厚度,并将其从珠峰峰顶雪面海拔高中扣除,获得的珠峰峰顶岩石面海拔高。

揭秘3

此次珠峰测量的难点是什么?

地形复杂、天气变化莫测,世界首次在珠峰地区开展航空重力测量

中国测绘科学研究院副研究员、2020珠峰高程测量技术协调组专家成员蒋涛博士表示,珠峰测量的技术难度和实施难度都极大。

蒋涛介绍,此次珠峰高程测量,首次启动了航空重力测量,这也是世界上首次在珠峰地区开展航空重力测量。 “珠峰本身地形复杂,数据资料不全,飞机在高海拔地区起飞,风又特别大,可以说是高风险、高难度的飞行。我们在反复咨询空军、民航和气象等部门高级别专家后,才下定决心在珠峰地区开展高风险、高难度的航空测量。”蒋涛说,目前航空测量任务实施顺利,已接近尾声,“我们悬着的心终于能稍事安定。”

此外,由于珠峰天气变化莫测,登顶珠峰开展峰顶测量的难度也很大。

2020珠峰测量路线包括六个营地,直线距离约19公里,高差约3600米。测量队员们从海拔5200米的珠峰大本营出发,途经绒布冰川和东绒布冰川抵达海拔5800米的中间营地宿营,再前往海拔6500米的前进营地,此处氧气非常稀少,高原反应强烈。

队员们休整完毕后,需途经海拔6600至7000米的北坳大冰壁,途经海拔7028米的一号营地、海拔7500米的大风口、海拔7790米的二号营地,到达海拔8300米的三号营地,最后的冲击需经过海拔8680至8700米的第二阶梯。

5月6日,2020珠峰高程测量登山队第一次向珠峰峰顶进发,发现攀登路线上雪比较深,有流雪的危险,队员撤回前进营地。登顶时间比原定日期延后。5月16日,测量登山队再次冲顶,因天气原因,海拔7790米以上区域仍然雪深过米,为保障队员安全,再次撤回6500米前进营地休整待命。5月24日,测量登山队第三次向峰顶发起突击。

“珠峰测量登山队员要忍受长时间处于高海拔地区带来的高原反应,对身体素质也是一种考验。队员们两次冲顶,两次撤回,但峰顶测量工作时间紧、任务多,获取精确的峰顶测量数据不容易,不能有失误。”蒋涛说。

揭秘4

珠峰测量用上了哪些新科技?

北斗卫星导航系统、航空重力测量、实景三维技术齐上阵

此次测量将综合运用GNSS卫星测量、精密水准测量、光电测距、雪深雷达测量、重力测量、天文测量、卫星遥感、似大地水准面精化等多种传统和现代测绘技术,精确测定珠峰高程。

在技术创新和突破上,本次珠峰高程测量将依托北斗卫星导航系统,开展测量工作;应用航空重力技术,提升测量精度;利用实景三维技术,直观展示珠峰自然资源状况。

蒋涛向记者解释,一般的重力测量采用的是地面重力测量的方法,测绘人员携带重力仪进行实地测量,将仪器放置在某个测量点位上,测量一段时间就能得到这个点位的重力数据。但珠峰地区平均海拔在5000米以上,地形地貌极其复杂,绝大部分地方人员无法到达,存在大量的重力数据空白区,这就严重制约了海拔高程起算面的精准度。

为了填补珠峰地区地面重力资料的空白,此次测量应用了航空重力测量技术。

“我们把先进的航空重力仪安装在飞机上,相当于在飞机上安装一个感应地球重力的传感器,它能反映地面重力的变化。飞机按照事先设计好的测线,在1万米左右的高度来回飞行,多条飞行测线形成一个密集的空中重力数据面。我们结合机载卫星动态定位、惯性导航和重力仪数据把空中重力值测出来。”

蒋涛介绍,这样,航空重力测量的结果结合地面重力测量的结果,再结合卫星资料获取的数据,进行数据处理,精准确定珠峰高程起算面,就可以精确测定珠峰高程。据估算,加入航空重力测量的数据后,起算面精准度可以提高约30%,珠峰峰顶高度的精准度自然也会相应提升。

此外,此次珠峰高程测量还首次应用了实景三维技术。“这主要是为了在登山过程中给测量登山队提供指导,也让公众能够更直观地看到珠峰地区的实景,更好地理解珠峰测量的过程和意义。”蒋涛说。

揭秘5

测量登山队员登顶后要做哪些工作?

竖立测量觇标,进行雪深雷达测量和重力测量

由于珠峰峰顶环境恶劣,登山测量队员在峰顶的测量时间只有50分钟左右,时间紧,但任务重。

蒋涛介绍,测量登山队员登顶后,首先需要在峰顶竖立测量觇标。“这并不是一项容易的工作,峰顶风很大,队员们需要用好几个绳索将觇标固定到地面。”觇标竖立后,6个珠峰高程测量交会点的测量人员,就会用超长距离测距仪瞄准觇标,进行观测。

同时,觇标顶端还会固定有卫星定位设备,接收卫星信号进行高精度定位。“在峰顶还要进行雪深雷达的测量,队员会携带一个地质雷达测量仪上去,在峰顶来回拖动仪器,对峰顶大约20平方米左右的范围进行扫描,获取数据。”

蒋涛说,此次峰顶测量还有一项新的突破,即在峰顶开展重力测量,采集峰顶的重力数据。

他透露,2005年珠峰测量,获得了最高7790米的地面重力值,这次如果测量成功,将创造一个新的世界纪录。

揭秘6

测量成功后多久公布测量结果?

测量数据处理和分析需要约2到3个月

登顶测量成功后能立刻得知珠峰测量的结果吗?答案是否定的。

“登顶测量只是完成了最重要的测量数据,但真正的结果出炉还需要经过一段时间的数据处理和反复检核计算。”蒋涛说。

他介绍,测量工作完成后,技术协调组将组织相关单位完成全部的外业测量数据的整理,包括峰顶数据的整理,外业观测成果的质量检查、数据汇总等。之后,将全部的外业测量数据提交给数据处理团队,进行数据处理和分析。

“这个过程大概要花2到3个月的时间,其中最重要的一项就是得出珠峰峰顶的三维坐标,这里面也包括高度、平面的数据。同时,我们也得到珠峰地区的似大地水准面模型,综合确定珠峰的精确海拔高程。”

蒋涛告诉记者,最后需要组织技术专家对整个过程尤其是各种关键环节进行技术把关审核,最后的成果必须经过权威院士和资深专家审定,上报主管部门,为成果发布做准备。

2005年珠峰测量于当年5月22日成功登顶,经过近5个月的数据处理、计算和审核,于10月9日向世界公布珠穆朗玛峰的新高程数据:峰顶岩石面海拔高程为8844.43米,峰顶岩石面高程测量精度±0.21米;峰顶冰雪深度3.5米。

揭秘7

珠峰测量成果和数据有什么用?

反映全球气候变暖趋势,为珠峰周边生态环境保护等提供第一手资料

党亚民表示,珠峰高程测量除了获取关键的峰顶测量数据,还会在珠峰地区观测大量用于海拔高程“基准传递”的测量数据,这些数据可广泛应用于青藏地区地球动力学板块运动、地震对珠峰高程的影响等领域的研究。

此外,与珠峰高程测量相关的其他数据,如精确的峰顶雪深、航空重力数据,以及气象、风速和冰川监测等数据成果,将为珠峰及其周边地区的自然资源监测和生态环境保护等提供第一手资料。

珠峰测量的结果与普通公众关系大吗?蒋涛认为,除了获取重要地理信息外,最重要的一点是,珠峰高程的变化能典型地反映出全球气候变暖的趋势,加强公众对目前全球气候和环境变化的认识与关注。

这次任务包括对珠峰及其周边地区冰川变化的监测、地壳变化的监测等。“这些数据结果,以珠峰为切入点,可以让公众了解到目前青藏高原正在发生的一些气候和环境变化,比如近十年来高原湖泊面积扩大的趋势、青藏高原冰川消融的速度等。”






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