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何時公佈測量結果?專家詳解珠峯高程測量15問

http://dailynews.sina.com   2020年05月20日 21:57   澎湃新聞

  原標題:登峯測極|何時公佈測量結果?專家詳解珠峯高程測量15問

 珠峯的天氣瞬息萬變,往往是清晨對珠峯一覽無餘,中午後就會迎來暴風雪。  澎湃新聞記者 王萬春圖 珠峯的天氣瞬息萬變,往往是清晨對珠峯一覽無餘,中午後就會迎來暴風雪。  澎湃新聞記者 王萬春圖

  5月21日上午,珠峯大本營飄着雪花,雲霧籠罩。按之前5月18日在海拔6500米前進營地召開的動員會部署,2020珠峯高程測量登山隊12名攻頂隊員將登頂給珠峯“量身高”。

  爲何珠峯有兩個“身高”數據?珠峯到底高了還是矮了?爲何一定要人爲衝頂測量,不能使用無人機或直升機來完成嗎?到底給珠峯怎麼“量身高”?什麼時候會有結果?連日來,就網友關心的這些問題,澎湃新聞(www.thepaper.cn)採訪了相關權威專家。

 前往測量作業點的路。 前往測量作業點的路。

  2020珠峯高程測量的背景和意義

  爲何珠峯有兩個“身高”數據?

  黨亞民(2020珠峯高程測量技術協調組組長 中國測繪科學研究院大地測量與地球動力學研究所所長):

  我國先後於 1975 年和 2005 年兩次成功完成珠峯高程測量。1975 年珠峯高程測量,登山隊員立起的 3.51 米高的紅色金屬覘標,測量隊員用傳統三角交會的方法進行測量,精確測得珠穆朗 瑪峯的海拔高程爲 8848.13 米。2005 年珠峯測量高程,採用了傳統大地測量與衛星 GPS 測量結合的技術方法,並首次在珠峯峯頂測量中利用冰雪深雷達探測儀測量冰雪深度,經過嚴密計算,獲得珠穆朗瑪峯峯頂岩石面海拔高程8844.43 米。

 1975年珠峯測量。 1975年珠峯測量。
 2005年,山上的營地下雪了。 2005年,山上的營地下雪了。

  是不是每隔幾年都要測量一次珠峯?

  黨亞民:

  並不一定過幾年就得測量一次。與我國前兩次權威的珠峯高程測量相比,2020年珠峯高程測量是我國全面開展的一次綜合的珠峯高程測量活動,得到了國家和相關部門的高度重視,展示了我國負責任的大國形象。此外,結合珠峯高程測量開展珠峯地區氣候變化、生態環境保護相關的自然資源監測工作,也將是今後的一項重要任務,中尼兩國於2019年也發佈了聯合聲明。

  另一方面,從我國 2005 珠峯高程測量至今已過去15年了,在此期間的地殼運動,可能會對珠峯高程變化產生影響。更爲重要的是,2015年4月,尼泊爾發生了發生8.1級地震,這次地震對珠峯高程的影響在國際上引發爭議,重測珠峯高度也成爲全球一個新的熱點話題。作爲珠峯主權國家之一,中國有責任和義務平息這種爭議。

 進行水準測量的測繪隊員。   澎湃新聞記者王萬春 圖 進行水準測量的測繪隊員。   澎湃新聞記者王萬春 圖

  2015年的尼泊爾大地震對珠峯有哪些影響?

  黨亞民:

  2015年尼泊爾8.1級地震肯定會對珠峯高度有影響,綜合國內外研究成果,目前比較一致的看法是尼泊爾地震使得珠峯高度降低了2.5-2.6釐米。目前,對於2015年尼泊爾8.1級地震對珠峯高度影響的研究,都是通過臨近珠峯的監測點數據推算,或者通過衛星遙感方法獲得,是一種間接成果。只有實現珠峯峯頂的直接測量,才能準確確定大地震對珠峯高度的影響到底有多大,也才能準確獲取珠峯最新最準確的海拔高程。

  有報道說,珠峯每年向東北方位長春移動4釐米?

  張鵬(自然資源部國家基礎地理信息中心大地部主任):

  中國測繪科學研究院王虎副研究員(2016年)利用“國家基準一期工程”“中國大陸構造環境監測網絡”以及原國家測繪地理信息局在珠峯周邊所觀測的GNSS觀測資料,基於UPD模糊度固定技術高精度解算2015年4月25日尼泊爾Ms8.1級地震對我國珠峯地區及周邊地震同震位移影響,監測數據分析結果表明尼泊爾Ms8.1級地震對世界屋脊喜馬拉雅山脈和世界最高峯珠穆朗瑪峯產生了顯著影響。在地震發生前,中國珠峯區域以每年約4 cm的速度向東北方向移動,垂直方向以每年約0.2 cm的速度上升;此次地震使得珠峯地區與地震前相比,產生了約33 mm的西南方向水平位移,垂直方向下沉約20 mm;西藏南部及珠峯地區的地殼整體向西南方向運動,運動方向基本指向地震破裂區域,其地震同震位移分佈特徵也反映了青藏高原內部存在逆衝應變釋放現象,符合逆沖斷裂破裂的形變特徵。

 二本營以上的作業點,測量隊員晚上只能宿營在作業點的營地。 二本營以上的作業點,測量隊員晚上只能宿營在作業點的營地。

  究竟如何給珠峯“量身高”

  珠峯高程測量,爲何一定要靠人衝頂實地測量,利用無人機或者直升機無法完成嗎?

  黨亞民:

  珠峯高程測量,難就難在珠峯峯頂的極端環境,大風、低氣壓等環境因素使得無人機或者機器人無法在峯頂正常工作。除此之外,許多精密測量儀器需要作業員手工安置和操作,甚至要根據峯頂環境變化進行作業方案調整。目前情況下,無人機或者機器人無法代替人工作業,因此測量人員必須登頂作業,才能完成相關任務。

  給珠峯“量身高”採用的是什麼方法?

  黨亞民:

  珠峯高程測量的核心是精確測定珠峯高度,但同時也是一項代表國家測繪科技發展水平的綜合性測繪工程。2020珠峯高程測量將綜合運用北斗/GNSS定位、水準測量、光電測距、雪深雷達測量、重力測量、衛星遙感等多種傳統和現代測繪技術,精確測定珠峯新高度。

測繪隊員在進行GNSS測量時調試設備。  澎湃新聞記者 王萬春圖測繪隊員在進行GNSS測量時調試設備。  澎湃新聞記者 王萬春圖

  這次和以往相比,有哪些不同?

  黨亞民:

  就新技術和新方法而言,這次珠峯高程測量有以下幾個特點: 第一,在技術手段上更加豐富和全面,除了傳統測量方法和衛星導航定位技術,航空重力測量、衛星遙感、北斗系統等被全面引入。第二,是珠峯高程測量的“數據突破”,這次珠峯高程測量擬開展的航空重力測量、峯頂重力測量、峯頂周邊地區重力加密測量,將會全面提升珠峯高程測量“起算面”(大地水準面) 的精度,將獲得歷史最高精度的珠峯高程測量結果,例如航空重力測量數據的引入,將會使區域大地水準面的精度提高 30%左右。而首次將衛星遙感測量引入,能完成珠峯實景三維場景數據產品和珠峯地區山地冰川變化監測。第三,隨着我國測繪國產儀器裝備水平的不斷提升,2020珠峯高程測量的主力儀器裝備如衛星定位、重力、超遠距離測距等儀器裝備都是以國產儀器爲主的。

  我國測繪技術工作取得了哪些發展?

  張鵬:

  與15年前相比,我國基礎測繪工作取得了長足的進展,國家現代測繪基準體系初步建成,國家基礎地理信息數據庫動態更新體系逐步完善,遙感影像獲取應用及時有效。

  國家現代測繪基準體系初步建成。構建了由360座基站組成的國家衛星導航定位基準站網和由4500點組成的衛星大地控制網,組成新一代國家大地基準框架。佈設12.6萬公里的國家一等水準網,新建、改建26327個高程控制點,形成國家現代高程基準框架。新建50個國家重力基準點,完成100次絕對重力測量,進一步完善了國家重力基準體系。建設國家測繪基準管理服務系統,實現了測繪基準數據傳輸、存儲、處理、服務一體化和實時化。國家現代測繪基準工程的實施,顯著提升了我國大地基準、高程基準和重力基準的現勢性、完整性,初步構建了高精度、三維、動態的現代化測繪體系,改變了傳統繁重的測繪作業模式,極大地提升了測繪生產效率,測繪基準保障服務能力實現歷史性飛躍。

  全國衛星導航定位“一張網”服務初步建成。爲加強測繪基準的動態維持,提供高精度衛星導航定位服務,原國家測繪地理信息局統籌國家及各省級測繪地理信息部門和地震、氣象等部門建設的2300餘座基準站資源,於2017年構建了由2700座站點組成的衛星導航定位基準站網。建成了1個國家數據中心和30個省級數據中心,共同組成全國衛星導航定位基準服務系統。該系統是目前我國規模最大、覆蓋範圍最廣的導航定位服務系統,能夠兼容北斗、GPS、格洛納斯、伽利略等衛星導航系統信號,具備了面向公衆的實時亞米級導航定位和麪向專業用戶的釐米級毫米級定位服務能力。

  國家基礎地理信息數據庫動態更新體系逐步完善。構建了國家基礎地理信息數據庫動態更新與聯動更新技術體系,建立了基於數據庫增量更新和聯動更新的技術方法和工藝流程,形成了國家與省級測繪地理信息部門優勢互補、測繪地理信息部門與相關部門合作共贏的良好局面。每年對覆蓋全國陸地國土的1:5萬基礎地理信息數據庫進行更新,重點要素現勢性保持在1年內,一般要素現勢性保持在2至3年內,每年推出一版最新的數據庫成果。基於1:5萬數據庫增量信息,實現了1:25萬和1:100萬基礎地理信息數據庫聯動更新,進一步豐富了數據內容,保持了數據現勢性,更好地爲各界提供及時、準確、全面的測繪地理信息服務。

  遙感影像獲取應用及時有效。國家基礎航空航天遙感影像成果是測制和更新國家基本比例尺地形圖、建設和更新國家基礎地理信息數據庫的重要信息源,也是測繪地理信息部門服務經濟社會發展的基礎地理信息資源。十二五期間測繪地理信息部門積極爭取相關部門的支持,大力推進共建共享,完善影像採購政策,充分調動各方積極性參與影像採集,逐步完善遙感影像獲取體制機制,累計獲取航空攝影資料375萬平方公里、5米分辨率衛星影像102萬平方公里、優於2米分辨率衛星影像244萬平方公里,爲經濟社會發展提供了及時有效的遙感影像保障服務。

 1998年珠峯測量,隊員通過儀器觀測。 1998年珠峯測量,隊員通過儀器觀測。

  地理信息中心如何服務保障這次測量工作?做了哪些準備?進展如何?

  張鵬:

  國家基礎地理信息中心在此次測量工作中承擔珠峯周邊GNSS基準站的數據處理分析工作,以及珠峯監測網的對算分析工作。這兩項工作是珠峯測量平面起算的關鍵,爲珠峯交會測量和峯頂測量提供基準保障。地理信息中心已經安排西藏地區的GNSS基準站做好此次珠峯測量的觀測工作,尤其是珠峯大本營的基準站,確保測量期間基準站的正常運行。同時地理信息中心一直負責全國GNSS基準站的處理分析工作,在技術儲備、能力儲備上都做好了準備。

  珠峯高程測量分三個階段

  爲何每次珠峯高程複測工作都持續較長時間?

  黨亞民:

  這是一個很專業的問題。近30年來,隨着衛星導航定位技術的廣泛應用,世界各國的科學家也開展了相關珠峯高程測量的科學研究工作,這些科學家在登山隊幫助下,通過衛星導航定位接收機測量珠峯高度,通過簡單計算,就對外宣稱自己獲得了最新的珠峯高程結果。實際上,通過這種快速測量方式獲得的珠峯高程測量結果,只能認定爲科學研究成果。因爲這種測量方式只抓住了珠峯峯頂測量的環節,卻忽視了將這個峯頂測量結果歸算到海拔起算面這個重要的環節,因此精度有一定侷限性,也不具備權威性。此外,快速測量方法手法單一,缺少檢核,因此結果的準確性也存有疑問。

  一個權威的珠峯高程測量成果,必須是一個長時間準備和施 測的綜合性測繪工程。同時,要保證珠峯高程測量結果必須是準確的、精確的,同時具有權威性。

 1968年珠峯測量。 1968年珠峯測量。

  爲了保證珠峯高程測量成果的準確、精確和權威性,就必須 將國家珠峯高程測量納入到國家的座標基準和高程基準內。這就需要開展珠峯地區的座標控制網測量,和國家高程基準傳遞任務,同時需要開展不同測量技術獲得的珠峯高程測量結果的比對檢核,確保成果的準確性。同時,要利用各種大地測量數據精化海拔高程計算的起算點和起算面,確保測量成果的精確性。因此珠峯高程測量是一個長時間的、系統的綜合性工程任務。

  那這次珠峯高程測量主要有哪幾個階段?

  黨亞民:

  整體上說,珠峯高程測量包括四個階段:一是前期的座標控制網和高程基準傳遞測量;二是峯頂的“會戰”測量;三是珠峯高程測量數據處理和檢核;四是珠峯高程測量成果的認定和發佈。

  這次測量除了獲取海拔高程外,還能完成哪些成果?

  黨亞民:

  除了海拔高程,2020 珠峯高程測量還將獲得珠峯地區最新的高精度大地水準面模型,結合 2015年尼泊爾大地震,開展大地震對珠峯高程的影響、以及珠峯地區地殼形變監測分析。除此之外,還將獲得珠峯山地冰川時空變化特徵分析成果,生產珠峯地區10米格網的數字地表模型數據和基於國產衛星的正射影像數據產品,製作實景三維場景數據產品。

  根據現有的資料,珠峯高度變化的趨勢是什麼?造成這些變化的原因有哪些?

  黨亞民:

  珠穆朗瑪峯本身是印度板塊與歐亞板塊發生碰撞導致喜馬拉雅山脈和青藏高原隆升的產物。從地質學觀點,這種隆升趨勢目前雖已變緩,但仍在持續。因此,珠峯高度整體的變化趨勢應該是升高的,當然,這種推斷是根據百萬年爲時間單位的地質事件實現的。現代大地測量技術則可以對珠峯及其周邊地區的形變,以年或者數十年爲時間單位,在水平和垂直方向開展精確監測,這對整個喜馬拉雅山脈和青藏高原的隆升機制和變化趨勢研究具有十分重要的支撐作用。但如前面提到的,由於時間單位不同,兩者的結果存在差異或者不一致是正常的。尤其大地震發生,會使地球局部地區的地表形狀和地貌發生明顯變化,這也是大地震發生後,需要重新測量珠峯高度,並對珠峯周邊地區開展形變監測的意義所在。

  珠峯高程測量結果預計9、10月份完成成果計算

  測繪與我們的日常生活有何關係?與我們每個人息息相關嗎?

  張鵬:

  測繪與人們的日常生活密切相關,特別是在住和行方面,與人的生活密切相關。比如“住”,住就牽涉到建房子,必須先有基本地形圖,才能進行規劃、設計和報建,而這個基本地形圖得由測繪人員經過測量後才能製作。基本地形圖的作用,還在於定下了施工的基準點,依照這個基準點才能算出施工的填方和土方。此外,在房屋面積的丈量方面,測繪單位也能提供相關的服務。

  再比如“行”,GPS導航定位爲人們出行提供了非常便利的條件。近年來,與“行”相關的位置服務隨着互聯網實現了爆發式增長,地圖、導航、微信等應用吸引上億用戶,既爲百姓生活出行提供着極大的便利,也促進了衛星導航系統的深入應用。公衆位置服務(LBS,Location Based Services)是結合移動通信網絡和定位技術提供的一種增值業務,通過定位技術獲得移動終端的位置信息,提供你在哪裏(空間信息)、你和誰在一起(社會信息)、附近有什麼資源(信息查詢)等功能的服務。

  作爲公衆位置服務平臺,各種地圖軟件供應商已經面向百姓提供了豐富多彩的導航位置服務,主要包括三大類應用:第一大類是傳統位置服務,如地圖查詢、位置信息查詢等;第二大類是將生活的各個方面互聯工具類應用,如導航,點評等各種生活服務應用;第三大類應用是位置交友。由於引入了位置信息,可以將虛擬的網絡關係轉換爲線下的真實關係,吸引更多的線上線下用戶。這些位置服務在帶動了定位技術和智能設備的發展同時,更方便和拓展了大衆的日常生活。同時這些位置服務也主要需要衛星導航定位服務平臺提供更高精度的差分信號。

  我國測繪系統已建成了全國約2300個GNSS連續運行基準站組成的衛星導航定位服務平臺,可向大衆提供米級到釐米級高精度導航定位服務。當前車載的導航採用的是GPS衛星信號,定位精度只能達到10m左右,遠不能滿足車道級導航以及未來自動駕駛的需要。而如果採用衛星導航定位服務平臺提供的高精度差分信號,則有望達到1m到cm級別不同定位精度,實現高精度導航定位服務。結合公衆位置服務平臺,將可提供億級用戶開展全國範圍內的高精度應用。

  此次珠峯高程測量的結果大概何時公佈?

  黨亞民:

  最終的測量結果將估計會在 2020 年下半年公佈。順利的話,2020 年 9、10 月份應該可以完成成果計算,但正式發佈要等國家有關部門官方消息。因爲珠峯高程測量是多種技術手段的綜合應用過程,最終公佈的海拔高度,是對多種數據進行綜合處理的結果,在對數據分析、處理的基礎上,還要進行理論研究、嚴密計算和反覆驗證,才能確定珠峯精確高程。此外,溫度、氣壓、折光環境等因素都會對測量產生影響,科學家需要通過複雜的計算消除誤差,得到精確的珠峯高程。這是一個系統工程,大概需要2到3個月時間。最後還要經過一定的審覈程序,才會得出珠峯的確切“身高”。

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