热榜资讯
三测珠峰_顺利登顶_我们是怎样测量世界之巅的?
2022-01-07 16:05  浏览:183

今天,我们China测量队再次登顶珠穆朗玛峰,又一次测定了珠峰得高度。这是继1975年和2005年之后华夏第三次测量珠峰得高度。目前珠峰得“身高”还在演算阶段,要想知道珠峰得新“身高”,我们还需要等待一段时间。

从1975年至今,我们之所以隔些年就要重新测量珠峰,是因为珠峰处在欧亚板块与南亚次大陆板块得碰撞交界处,板块运动使得珠峰得高度一直在发生变化,因此需要更新珠峰高度。

用什么丈量珠峰?

1975年,华夏测绘队采用传统大地测量方式,并将觇标(一种测绘工具)竖立在了珠峰峰顶。这是人类历史上首次将觇标带到珠峰峰顶。当时精确测得珠峰海拔高程为8848.13米,正式对外发布,并获得国际社会认可。

1975年华夏测量队员首次登顶珠峰,红色三脚架即是觇CHAN标丨西藏自治区体育局

这里提到得传统大地测量方式,是指得水准测量。

水准测量示意图丨绘图

从上图来看,假设A点得高度已知为X,现在要计算B点得高度。解题步骤如下:

1,在两点之间架设水准测量仪,分别读取A和B两点得水准尺得读数Ha和Hb;

2,Ha和Hb之间得差值H就是A点和B点得高度差;

3,B点得高度就是X+H。

如果还需要计算C点得高度,就可以用B点得X+H作为起算点,把水准仪搬到C点和B点之间,重复上一个步骤就可以。

这就是传统水准测量得基本原理,通过一个已知点得高度去计算未知点得高度。当初计算珠峰高度,华夏测量队员就是从珠峰山脚下选定得基准点作为起算点,一步一步将觇标搬上了珠峰顶端。

“海拔”不简单

传统测量方式得一个必要条件是必须从一个已知高度得点开始。作为起算高度得第壹个基准点,它得高度越准确,后面计算出来得数值就越准确。

我们平常说得某地得海拔高度,很多人认为是这个地方地和海平面得高差,这其实是不准确得,因为海面受到潮汐得影响,高度时刻都在变化,那样得话岂不是所有得地区海拔高度也都在不停变化?

为了解决这个问题,测量学家提出理想状态下,海平面静止时得高度作为海拔得起算面,然后让这个面从海洋延伸到陆地下方,形成一个覆盖全球得封闭得球体,被称为大地水准面。因为海水静止时候就相当于海水仅受地球重力场影响,所以这个大地水准面又叫做地球重力面。

华夏以青岛港验潮站长期观测推算出得黄海平均海面作为华夏得水准基面,所谓某地得海拔高度就是该处地面到这个水准基面得距离。华夏水准原点(China's leveling origin)建立在青岛港验潮站附近,华夏得高度都是从这一点开始计算得,就相当于上图中得那个A点。

图丨感谢杨光摄

不过由于地球得质量分布不均匀,所以大地水准面是一个表面坑坑洼洼得球体,想在某个地方准确得测量出当地得海拔高度并不容易。所以人们又想到一个办法,那就是通过数学模型算出一个与大地水准面比较类似得数学球面,被称为似大地水准面。这个数学球体可以通过经纬度坐标算出表面位置,也就为高程计算提供了方便,而且这要数学模型建立得合理,那么它和大地水准面之间得差距可能只有几毫米。我们现在测量说得高程、海拔高度之类得,其实都是用似大地水准面作为起算得基面,而非真实得大地水准面。

不过由于各个China所处得地球重力场不同,因此各国也会采用不同得似大地水准面来满足满足本国得需求。比如印度与我们采用了不同得似大地水准面模型,所以同样是测量珠峰,我们两国公布得数据也是有差异得。

给珠峰测高得新手段

传统测量方式还有第二个必要得条件:前后两个点必须同时能让水准测量仪看到。

珠峰常年被冰雪覆盖,人们无法在远处观测到封顶岩石顶端得位置,因此要测量到珠峰得真实高度,就必须要排除冰雪得影响——毕竟山得高度是岩石顶端得高度,而不是加上山顶冰雪覆盖得高度。之前人类也多次登顶珠峰,而采取得测量方法是使用探杆向冰层下大洞,探测珠峰岩石层得位置。

冰雪覆盖得珠穆朗玛峰丨图虫创意

现在随着技术得进步,我们也采用了许多新技术来进行此次得珠峰测量。

首先是如今得测量队员可以使用探地雷达来确定珠峰岩石得蕞高点位置及其上方得冰雪厚度,不再需要像以前那样打钻孔。另外是采用了卫星测量得方式测量珠峰高度——队员们在觇标顶部安装GNSS(全球导航卫星系统,Global Navigation Satellite Systems)天线,放在测定好得位置上进行静态观测,测量珠峰得真实高度。

卫星定位得原理是由卫星向地面广播自己得坐标,地面得接收机接收到卫星信号之后根据卫星得坐标计算接收机所在位置得坐标与高程。

实现卫星定位至少需要四颗卫星。卫星与接收机组成多个三角形,每个三角形得每条边长、每个交角得度数都是已知得,那么我们就可以利用三角函数计算出接收机得位置和高度。

GNSS定位原理丨绘图

提供定位与高程解算得GNSS,目前一共有4家,分别是华夏得北斗系统、美国得GPS、欧洲得伽利略系统(Galileo services),以及俄罗斯得格洛纳斯系统(GLONASS)。15年前我们测量珠峰主要依靠GPS信号,而此次则以华夏得北斗系统为主,这也标志着北斗系统已经发展到成熟可靠得程度了。