5月27日11时,2020珠峰高程测量登山队8名攻顶队员次落、袁复栋、李富庆、普布顿珠、次仁多吉、次仁平措、次仁罗布、洛桑顿珠以坚韧不拔的意志、拼搏到底的勇气,克服重重困难,从北坡登上珠穆朗玛峰峰顶。队员们在峰顶停留150分钟,创造了中国人在珠峰峰顶停留时长新纪录,顺利完成峰顶测量各项任务。
本次登顶测量,一波三折。
5月6日,测量登山队第一次出征冲顶,但由于北坳冰壁有流雪风险而下撤;
5月16日,测量登山队第二次向顶峰发起突击,但受气旋风暴“安攀”的影响,7790米以上区域积雪过深,不得不再次下撤;
5月24日,测量登山队再次从6500米营地出发,第三次向顶峰发起突击,克服了大风、降雪等障碍,一举取得成功!
修路队员重新固定了铺设在北坳冰壁上的路绳。巴桑塔曲摄
运输队员攀爬北坳冰壁。巴桑塔曲摄
5月28日20时45分,全体队员安全下撤到海拔5200米的珠峰大本营,标志着此次测量的登顶测量阶段圆满结束。
登顶测量任务完成了,那珠峰的“身高”数据啥时公布?
实际上,登顶测量任务完成后,还有许多工作要做。要对各类外业测量数据进行全面的质量检查和分析;在数据处理中,需要考虑温度、气压、折光环境等因素对测量成果的影响,并采用合理的模型消除这些误差影响因素;同时,还要对不同技术路线、各个技术环节的数据处理结果进行检核、对算。
在此基础上,还要经过专家组的检查和验证,进行数据质量检查,理论研究、严密计算和反复验证,才能获得珠峰高程最终数据,并报国务院批准。
这是一个系统工程,大概需要2到3个月时间进行计算,才会得出珠峰精确的“身高”。
不少网友关心:为什么要在今年开展珠峰高程测量?山峰高度的测量是世界性的难题吗?为什么需要人登顶测量?2020珠峰高程测量用到了哪些“黑科技”?麻辣哥近日围绕这些问题采访了业内专家,请他们来解疑释惑。
一问:今年给珠峰测高,跟前两次有何不同?
“重测珠峰高程,一般有两个重要原因,一是珠峰高度发生了变化;二是珠峰测量技术也有了大的飞跃,新技术可以明显提升珠峰测量精度。” 2020珠峰高程测量技术协调组组长、中国测绘科学研究院研究员党亚民说,珠峰处于欧亚板块和印度板块边缘的碰撞挤压带,这一地区(包括珠峰)的地壳运动一直非常活跃,从我国 2005珠峰高程测量至今已过去15年,在此期间的地壳运动,可能会对珠峰高程变化产生影响。
测绘队员正在进行交会测量试验。袁泉摄
2015年4月,尼泊尔发生了发生里氏8.1级地震,这次地震对珠峰高程的影响在国际上引发争议,重测珠峰高度也成为全球一个新的热点话题。“2020珠峰高程测量,是我国全面开展的一次综合珠峰高程测量活动。结合珠峰高程测量,开展珠峰地区气候变化、生态环境保护相关的自然资源监测工作,也将是今后的一项重要任务。”党亚民表示。
从1975年、2005年到现在,我国测绘科技水平也取得了突飞猛进的发展。尤其是2005年至今,这种进步更加明显。
2020珠峰高程测量技术协调组成员、中国测绘科学研究院副研究员蒋涛介绍, 1975年,中国人首次将测量觇标矗立于珠峰之巅,用交会测量手段精确测得珠峰海拔高程为8848.13米,这在当时的历史条件下是很不容易,可以说是巨大的突破。
“2005年珠峰高程复测,我们采用了传统大地测量与卫星测量结合的技术方法,并首次在峰顶测量中利用冰雪雷达测量冰雪厚度,但当时主要的设备都是进口的。而这次珠峰高程测量,我们用上了国产设备仪器。” 蒋涛说。
测绘队员正在进行交会测量试验。袁泉摄
“中国测出来的珠峰高程之所以具有权威性,就是因为我们有巨大的地理优势。我们可以在珠峰地区克服各种困难,开展各类细致的高精度基础性野外测量任务,确保珠峰高程测量的基准点和海拔高程起算面是全世界最好的。”党亚民说,在2017年召开的珠峰高程测量国际研讨会上,我国展示的全面、先进的珠峰高程测量方法和技术手段,得到了与会多国的认可。我国珠峰高程测量和测绘综合科学技术水平,已经走到了世界前列。
二问:给世界最高峰测高,主要难在哪儿?
“山峰测量的难度主要在于:一是登山,二是需要特制的仪器设备;测量珠峰高程的难度,与测量华山或者黄山的高程显然不可同日而语。”蒋涛介绍,珠峰是世界最高峰,区域内超过海拔8000米以上的山峰有好几座,因此处在一个非常极端的环境,低温、低压、大风和缺氧的高海拔环境,对仪器设备、人员操作都有非常高的要求。
中国登山队队长王勇峰曾表示,在珠峰峰顶每多待一分钟,安全风险就会增加一分。在此次登顶测量中,为保证测量数据质量,8名测量登山队队员在峰顶停留150分钟。为了竖立觇标并保持其稳定,队员普布顿珠、次仁多吉更是在不吸氧的条件下,作业1个小时以上。“为了祖国的事业,队员们心甘情愿付出巨大的牺牲。”王勇峰评价道。
修路队员前往海拔8600米处 顿巴摄
“实际上,队员们能在峰顶停留的时长非常有限。”蒋涛说,测量登山队员要在较短的时间内在峰顶树立起测量觇标,使用GNSS(全球导航卫星系统)接收机采集北斗及其它导航卫星的信号进行高精度定位测量,使用雪深雷达探测峰顶20平米左右面积的雪深,并进行重力测量。“队员们要携带这么多装备上去,还要在较短时间内,在极端环境下完成一系列操作,同时确保测量操作稳定性和数据质量,这个难度是非常大的。”
战高寒、克缺氧、斗风雪,这样的条件下,获取的数据质量能保证吗?蒋涛介绍,目前经初步判断,登顶测量的数据质量非常好,同时交会测量也顺利开展,按要求完成了多组数据的采集工作。”
“下一步,我们将根据自然资源部的统一的部署,来开展数据处理和分析的工作。”蒋涛说,“整个过程看,不管是理论还是计算方法以及相应的软件技术,都会比较复杂,但是我们已经做好了充分的准备,两三个月后能够计算出初步的结果。”
三问:珠峰高程测量,能不能用无人机或者机器人?
很多人会有这样的疑问:在现代科技如此发达的背景下,珠峰测高为啥不能用无人机或者机器人,非要人上山登顶测量?
在党亚民看来,用无人机或者机器人给珠峰“量身高”,这样的场景目前还只能出现在科幻电影中。
“珠峰高程测量,难就难在珠峰峰顶的极端环境,使得无人机或者机器人无法在峰顶正常工作。除此之外,许多精密测量仪器需要作业员手工安置和操作,甚至要根据峰顶环境变化进行作业方案调整。”党亚民说,在目前情况下,无人机或者机器人无法代替人工作业,测量人员必须登顶才能完成相关任务。
那遥感卫星或者航空遥感能“代劳”吗?答案也是否定的。
“现有的卫星遥感或激光测距一般都是在距离地面几百公里的轨道上完成的,精度最高在1到2米左右。”蒋涛说。我国在1975年和2005年两次测得珠峰高程分别是8848.13米和8844.43米,精度分别达到了50厘米和21厘米。而且,这些遥感手段只能测出雪顶的高程,而非经雪深雷达探测后得到的高精度岩面高程。
实际上,从全球来看,测量山峰的高度,一般还是采用传统大地测量与高精度GNSS定位相结合的方法。蒋涛解释,传统大地测量主要采用交会与三角高程测量,通过测距、测角,由勾股定理测算出山峰高度,结合外围的水准测量,将该国的海拔高程传递到交会点上。
在卫星定位技术出现以后,测量队员把GNSS接收机带到峰顶,也能够获取峰顶的精确三维坐标。但是,这种方法的参考基准面是一个虚拟的“地球椭球”,因此还需要利用重力数据确定出该区域的大地水准面,作为海拔高程起算面,作进一步的校正计算,才能得到峰顶的海拔高。
四问:2020珠峰高程测量,用到了哪些“黑科技”?
“珠峰高程测量的核心是精确测定珠峰高度,但同时也是一项代表国家测绘科技发展水平的综合性测绘工程。”党亚民表示,2020珠峰高程测量综合运用北斗/GNSS 定位、水准测量、光电测距、雪深雷达测量、重力测量、卫星遥感等多种传统和现代测绘技术,精确测定珠峰新高度。
“珠峰高程测量中,GNSS主要是测量峰顶点的三维坐标,包括经度、纬度和相对于虚拟‘地球椭球’的高度;交会测量则主要是从6个交会点进行观测,通过交会与三角高程测量方法测出峰顶高程,并与GNSS测量结果相互验证;雪深雷达主要是测量峰顶20平方米左右的雪面到岩石面的冰雪深度。”蒋涛指出。
2020珠峰高程测量,无疑是我国测绘科技的一次“大阅兵”。包括北斗卫星导航系统、资源三号等遥感卫星系统,GNSS接收机和天线、长测程全站仪、峰顶觇标、雪深雷达测量仪、珠峰重力仪等国产仪器设备,全面担纲本次珠峰测量任务。
2005年珠峰高程测量,我国测量登山队员携带卫星导航定位仪登顶进行了测量。但当时我国北斗系统处于试验阶段,高精度测量主要依赖美国GPS,设备也都是进口产品。15年来,北斗卫星导航系统快速发展,国产GNSS接收机以及核心元器件也顺利实现了国产化,性能和质量不逊于进口产品。以本次登顶测量采用的上海华测GNSS接收机为例,就是以北斗卫星数据接收为主,同时具备接收多星系统数据的功能,能够有效消除误差,水平测量精度达到2.5毫米。
此次峰顶交会测量,最远的测量点距离峰顶约为18.3千米,目前世界上没有任何一款仪器可以满足需要,只能重新研制。自然资源部第一大地测量队联合国家光电测距仪检测中心等单位开展攻关,只用了短短2个月的时间,就研制出了满足珠峰高程测量的长测程、高性能全站仪,测程超过了19千米,反射目标为六棱镜组,距离测量精度也满足要求。曾参加2005年珠峰高程测量的国测一大队项目部主任柏华岗表示:“国产仪器正在由‘能用’向‘好用’转变。”
此外,我国还首次在珠峰北坡开展航空重力测量,利用实景三维技术直观展示珠峰自然资源状况,成功研制兼具卫星大地测量和雷达系统的功能的国产雪深雷达等,填补了国内测绘科技领域的多项空白。
(来源:人民日报中央厨房-麻辣财经工作室 谷业凯 袁泉)
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