【对珠峰身高测量方法的探讨15000字（论文）】

对珠峰身高测量方法的探讨摘要人类最初对珠穆朗玛峰身高的测量，采用无人员登顶的三角高程测量法，但是，因为地面测站到峰顶的距离远，即使微小的高度角测量误差也会造成很大的高度误差，再加上大气折射导致珠峰测量的误差偏大。珠峰高程测量的现阶段，主要采用了水准测量、三角高程交会测量、光电测距等技术测量相结合的方法，现阶段随着GPS卫星技术以及我国GNSS卫星测量的发展，在珠峰高程测量上采用了卫星精密定位技术。该技术利用人造卫星实现对地表点位的精确测量，此外，珠峰峰顶常年冰雪覆盖，对于珠峰峰顶雪面到岩石面的冰雪层厚度的测量，以前一直采用人力插杆测深的方法，近年来我国珠峰测量首次使用了便携式雷达探测仪精确探测珠峰峰顶冰雪层厚度；而且还在珠峰地区进行了似大地水准面精化；现阶段珠峰高程的测定解决了以前的技术困难，这使得珠峰高程测量技术有了一个质的提升，对各国的测绘理论与技术也有一定的帮助，其未来的社会效益和科学意义也是巨大的。关键词：珠穆朗玛峰；高程测量；GPS定位；水准测量；GNSS定位目录引言 11珠穆朗玛峰测量历史阶段及其方法 22中国两次大规模测量珠穆朗玛峰高程 42.12005年测量珠穆朗玛峰过程及方法。 42.1.1建立GPS监测网 42.1.2建立GPS控制网 42.1.3水准测量 42.1.4重力观测 52.1.5峰顶测量 52.1.6珠峰高程测量数据处理 62.22020年珠穆朗玛峰高程测量 82.2.1建立GNSS坐标控制网 82.2.2将黄海高程基准值精确传递到珠峰脚下 82.2.3首次在珠峰北侧开展航空重力测量 82.2.4测量登山队员登顶开展峰顶测量 92.2.5珠峰测量数据处理分析 92.2.6中尼合作开展数据处理 103近些年珠穆朗玛峰高程测量实现的技术突破 113.1依托北斗卫星导航系统 113.2完全利用国产测绘仪器装备完成本次测量任务 123.3应用航空重力技术，提升测量精度 133.4利用实景三维技术，直观展示珠峰自然资源状况 133.5测绘队员登顶观测，获取可靠测量数据 133.6珠峰地区似大地水准面的确定 144珠峰身高测量的意义 155对未来珠峰身高测量技术展望。 16结论 17参考文献 19引言耸立在我国西南边陲的喜马拉雅山，是地球上最长、最高、最年轻的山脉。它全长2400多千米，南北宽约200多千米，峰峦重迭，犹如凝固的万顷波涛。这里坐落着世界上第一高峰——珠穆朗玛峰，位于我国与尼泊尔交界处，它像一座巨型的金字塔，巍然屹立在白雪皑皑的喜马拉雅山的群峰之上。关于珠峰的高度测量，其历史可以上溯到18世纪。从1714年开始一直到2020年，围绕着珠峰所展开的关于地球之巅一轮又一轮的追问从未停止，追问珠峰的高度，已成为人类认识地球、了解自然、检验科学技术水平和探索科技发展的过程，更是人类挑战自身、突破极限的过程。翻开厚重的历史，珠峰测量不仅仅是人类科学探索的艰难历程，也见证了人类科学飞速的发展。认知珠峰的历史就好像一部测绘史，见证了我们测绘技术不断的发展。珠峰高程测量一直为世人瞩目，其高程的测量，历来都是人类严峻的考验，也是人类测绘发展史的体现，怎样测量其高度，就成了各国研究的问题。从古至今，从简易测量装备到高科技测量装备，从测量经验由浅薄到丰富，我们人类也是付出了巨大的努力。人类最初对珠峰的测量，是采用无人员登顶的三角高程测量法，以及采用人力插杆的方式，测量峰顶覆雪厚度；随着社会和科学技术的发展，直到人类对珠穆朗玛峰高程测量的新阶段，才利用人员登顶珠峰在峰顶竖立测量觇标进行测量的方法，再加上各国也是采用了更加先进的技术，例如运用GNSS卫星测量、水准测量、光电测距、雪深雷达测量、航空重力和遥感测量、似大地水准面精化和实景三维建模等多种传统和现代测绘技术，才使得珠穆朗玛峰的高程测量更加精确。珠穆朗玛峰准确的高程测量结果，可以结束国际上珠穆朗玛峰高程不统一的混乱局面，为世界地球科学研究做出贡献，对于研究地质变化乃至预测自然灾害和气候变化都具有重要的科学意义，并且珠峰高程精确的测定，可以反映一个国家的综合实力和科技发展水平，是国家主权的象征，具有很大的国际影响力和社会效益。伴随着我国国力的发展和科学技术的进步，未来的珠穆朗玛峰高程测量必将取得进一步的进展。1珠穆朗玛峰测量历史阶段及其方法人类最初对珠穆朗玛峰的认识，就是测量其高度开始的。这种测量技术发展的主要过程，可以分为无人员登顶的三角高程测量、人员登顶珠峰在峰顶竖立测量觇标以及卫星精密定位技术测量珠峰高程这样几个阶段。最早的珠峰测量，是采用无人员登顶的三角高程测量法。我国早在1714年至1715年间，在清朝康熙帝的派遣下，清朝勘测人员深入到珠穆朗玛峰脚下，利用铜镀金矩度全圆仪、铜质御制方矩象限仪等仪器，采用经纬图法和梯形投影法，对珠峰位置和高度进行过初步的测量，并在《皇舆全览图》上明确标上了珠峰的位置和名称，这是人类第一次对珠穆朗玛峰的探索。1847年，英属印度测量局在离珠峰300多公里外的恒河平原上，利用三角高程测量方法对珠峰高度进行了首次测量，测得高程为8778米。所谓三角高程测量方法，就是在位于山脚的地面测站架设光学测量仪器，专业测量人员照准珠峰峰顶雪面，测量地面测站到峰顶的距离，再测量峰顶的高度角，也就是观测视线与水平面之间的夹角，最后按照三角函数关系计算出珠峰高度。在人类尚未登顶珠峰的时期，三角高程测量珠峰高度是一种非常巧妙的远距离测量技术。在300km外测量一座数千米高的山峰,其难度显然远超一般的测量。第一,测量本身会产生误差。因为距离远,微小的角度误差都会产生巨大的高度误差第二,光线折射产生误差。光线在通过不同密度介质时会发生折射,而大气层是一个上疏下密的圈层。因此从数千米高的山峰反射到我们眼睛里的光线会产生明显的折射,产生大气折光差,从而对测量结果造成影响[9].1921年至1954年，英属印度测量局对测量仪器、技术和方法进行改进后，开展了多次测量，通过加权计算得到了比较精确的珠峰高程8847.6米，近似为8848米，但仍有明显不足主要问题在于：第一，没有在珠穆朗玛峰树立测量标识——觇标，不同测站点观测到的目标不一致，毕竟一直到1953年人类才首次成功登顶珠峰；第二，珠穆朗玛峰顶部覆盖着厚厚的积雪，并不能算作珠峰本身[10]。1966年,我国对珠峰高程首次测量终于拉开帷幕。由于珠峰位于中国边境，因此测量珠峰高程对于维护领土主权也有着重要意义，所以测量珠峰的重任落到了中国的肩上。几年内,中国在珠峰周围进行了一系列基础测量工作,把测站点位推进到距峰顶不足10km、海拔6000多米的珠峰脚下。同时,通过释放探空气球,实测高空温度气压等数据,计算折光系数,提高了测量精度。最终测得珠峰高程为8849.75m,但缺陷是没有树立觇标。1975年,中国开展大规模珠峰测量，登山队员第一次在峰顶最高点立起测量觇标，从10个地面测站同时观测觇标，保证了所有地面测站照准的都是峰顶最高点，而且是同一个点。通过我国科学家的努力，采用改进的理论方法，结合气象参数观测数据，很好地解决了大气折光误差的难题。这一次还采用了人力插杆的方式，测量了峰顶覆雪厚度0.92米。此外，在珠峰地区开展的三角网测量、水准测量和重力测量，相关数据为珠峰高程提供了起算基准。获取所有测量数据后，最后计算出珠峰高程为8848.13米。中国开展了第二次测量。这次测量最主要的突破就是首次登顶珠峰放置觇标,并探测雪深,同时把重力点推进到海拔7790m、距峰仅19km的地方。这次得到的值正是大家熟知的8848.13m,精度0.35m而覆雪厚度为0.92m[4]。1992年，我国测绘工作者与意大利登山队合作对珠穆朗玛峰进行了一次复测，运用了平面控制测量、水准测量、天文重力测量、并在Ⅲ7点和珠穆朗玛峰顶用GPS接收机同步进行了珠峰交回测量；1998年，中国测绘工作者与美国登山队合作对珠穆朗玛峰高程进行过一次复测，运用平面控制测量、水准测量、天文重力测量、GPS联测。珠峰交回测量由于美国登山队登顶失败未能进行觇标机会，只采用常规三角测量方法对珠峰峰顶进行了交回。2005年，我国对珠峰高程进行了复测，就是以常规的水准测量加上三角高程测量来确定珠峰的高程。采用传统大地测量与卫星测量结合的技术方法，同时，采用了GPS卫星大地测量法，把GPS带到珠峰峰顶直接测量珠峰的位置坐标和高程。并首次在珠峰峰顶测量中利用冰雪雷达探测仪测量冰雪厚度，经过严密计算，获得珠峰峰顶岩石面海拔高程8844.43米[6]。2020珠峰高程测量。经过中尼两国的扎实工作，珠穆朗玛峰的最新高程为8848.86米。此次珠峰高程测量也是我国对珠峰展开的第四次大规模测绘和科考。我国采用了“综合运用GNSS卫星测量、水准测量、光电测距、雪深雷达测量、航空重力和遥感测量、似大地水准面精化和实景三维建模等多种传统和现代测绘技术，精确测定珠峰高程”的技术路线，最终确定了基于全球高程基准的珠峰雪面高程为8848.86米。2中国两次大规模测量珠穆朗玛峰高程2.12005年测量珠穆朗玛峰过程及方法。2005年，我国启动新一轮珠峰高程测量。当时的国家测绘局再次组织开展对珠穆朗玛峰高程测量，在西藏登山协会的协助下，首次由专业测绘人员和专业登山人员合作，携带测绘仪器、测量觇标，登上珠峰峰顶进行观测，以求精确测得高程数据。2.1.1建立GPS监测网从青海格尔木至珠穆朗玛峰地区，跨越冈底斯、喜马拉雅构造带布设GPS监测网，并联测其他地壳运动GPS监测网点，主要目的是对青藏板块运动进行监测和研究，同时将珠穆朗玛峰高程测量的控制网纳入到国家整体坐标基准框架和地壳运动整体监测网中。2.1.2建立GPS控制网在珠穆朗玛峰及邻近地区布设，在选点和观测模式等方面区别于GPS监网。做为本次珠穆朗玛峰地区的控制网，控制点沿着水准路线布设，联系GPS监测网，并形成GPS水准点，辅以加密重力测量等手段精确求定珠穆朗玛峰高程测量的起算点并服务于大地水准面精化。2.1.3水准测量由最新一期国家一等水准网中的萨拉40基点通过二等和三等水准测量。高程导线测量将国家高程基准准确地传递至珠穆朗玛峰起算点。我国是以青岛验潮站的黄海海水面为海拔零起始点，因为测绘人员已取得西藏拉孜县相对青岛水准原点的精确高程，测量队只需要从拉孜起测。前半程仍采用传统而精确的水准测量法，每隔几十米竖立一个标杆，通过水准仪测出高差，一站一站地将高差累加起来就可得出准确数字。这样一直传递到珠峰脚下6个峰顶交会测量点。当精确高程传递至珠峰脚下的6个峰顶交会测量点时，通过在峰顶竖立的测量觇标，运用“勾股定理”的基本原理，推算出峰顶相对于这几个点的高程差。最后，通过进行重力、大气等多方面的改正计算，确定珠峰高程[7]。2.1.4重力观测受到地球内部质量分布不均匀和地球自转等因素的影响，地球表面各点的重力方向不同，表面重力场不是一个标准的圆球，在不同重力场中，海平面高度并不一样。所以，当我们计算珠峰高度时，我们要脑补喜马拉雅山底下有一片大海。用珠峰周围的重力值校正黄海海平面零点，得出这片虚拟大海的海平面高度，才能作为珠峰海拔的参考，得出最精确的高度值。经过这样复杂而严格的校正，我们才能得出珠峰最准确的高度。2.1.5峰顶测量峰顶测量主要包括GPS测量以及雷达探测确定峰顶高度及冰雪层厚度、采用测距和三角高程交会测量方法确定峰顶的位置和高度。GPS测量，则是将GPS测量设备带至峰顶直接获取数据，然后通过一系列的复杂计算取得珠峰精确高程。在测量的过程中，由于温度、气压、重力等多方面原因会产生误差，需要通过复杂的计算来消除误差，以得到精确的珠峰高程。这是一个系统工程，大概需要1个月时间。由于珠穆朗玛峰峰顶常年冰雪覆盖，过去对峰顶雪面到岩石面的厚度测量一直采用探杆测深的方法。1975年,中国登山队在珠峰顶采用端头包铁的木质探杄插进冰雪层,测得深度为0.92m;而在1992年中国和意大利珠峰科研合作中,意大利登山人员在峰顶用钢质探杆插进雪层,测得厚度2.55m,两次的测量结果相差迥异。峰顶恶劣环境以及当时技术条件是制约测量结果的主要因素,珠峰峰顶常年冰雪覆盖，珠峰峰顶冰雪层厚度与珠峰峰顶岩面的高程及其变化，一直都是测绘学者关注的一个问题。2005年珠蜂测高时，中国登山测量队员采用雷达探测技术测定珠峰峰顶冰雪覆盖层的厚度，提高了测峰顶雪深的精度和可靠性。利用雷达探测技术进行冰雪层厚度测量是一种新的尝试。雷达探测是利用电磁波在地下媒介中的传播和反射特性进行地下不可见目标体或界面的探查与定位。峰顶拖动测量时,雷达在雪面上持续不断地向地下发射电磁波,电磁波在冰雪和岩石介质变化的界面上产生散射,根据散射回波的时延形状、强度等,可解译出分界面的深度等信息。与探杆手段相比,雷达探测方法的优点在于一方面突破了探杆手段探测的局限性;另外,雷达探测方法是无破坏探测,效率更高;探测的连续剖面数据成果可反映更多、更全面的层位信息,克服了探杄探测的随机性。其不足是仪器设备工作环境条件要求较高,操作程序复杂[1]。2.1.6珠峰高程测量数据处理（1）水准观测数据处理2005年珠峰高程测量时，水准路线从I萨拉40基点开始起算，用二等水准测量测量至大本营，接着用三等水准测量测至支1点，从支1点用测距高程导线和跨河水准测量方法将正常高传至交会峰顶的6个交会点。水准路线起算点“I萨拉40基上”的高程采用国家第二期一等水准网复测数据处理成果，高程基准为1985国家高程基准，二等水准网平差计算采用间接平差法，三等支线纳入二等水准网内一并推算高程。，按测站的数量定权，进行平差，经计算分析，平差后每个测站中误差m0=±I萨拉40基相对于青岛水准原点的高程中误差为±47.75mm.这次计算相对于I萨拉40基以及青岛水准原点的结点高程中误差如表2.1所示表2.1结点高程中误差统计表序号点名高程中误差（mm）相对于I萨拉40基相对于青岛水准原点1Ⅱ萨拉6026.3554.282Ⅱ帮绒0基上27.6954.943Ⅱ定绒0基上31.1756.774Ⅱ帮绒8-1基上33.0457.825Ⅱ帮绒14-1基上33.6158.156大本营基上37.2060.297Z00137.5760.528支142.1263.459Ⅱ扎尤9基上41.9463.3310伦珠林47.9067.4211拉孜4.5547.6712定日29.9756.12（2）高程导线数据处理测距高程导线是从三等水准支线上“支1”点起测的。测距高程导线部分的计算：单向高差计算时，先分别算出每光段对向观测的垂直和边长的平均值，再进行往返测高差的计算并取平均值，然后进行高程计算。中绒一西绒跨越冰塔林，外业采用跨河水准方法布设，观测采用测距高程导线方法进行。高程计算以每光段距离的平均值及每光段各测回垂直角计算出每光段的高差(个数为垂直角的测回数)，在此基础上计算对向观测的高差值及两者的平均值。跨河水准的四段高差构成一个闭合环：中绒一中绒副一西绒一西绒副一中绒。此后进行平差计算，按高差绝对值进行闭合差的分配，进而算出各点高程。（3）传统大地测量方法确定珠峰大地高利用6个交会点交会珠峰峰顶的大地高时发现西绒交会点有粗差，最终采用5个交会点(大本营基上、Ⅲ7、中绒、东绒2和东绒3)的测量成果计算珠峰峰顶雪面大地高。利用5个交会点及传统大地测量方法确定的珠峰的平面位置反解各交会点至珠峰的球面边长，利用珠峰与各交会点的球面边长分别计算峰顶与各交会点的大地高差。计算公式为：HQ大地高=i=1nPiHQi大地高式中：HQ大地高为珠峰峰顶雪面的大地高；HQi大地高为各交会点得到的珠峰峰顶雪面大地高；Hi大地高为各交会点的大地高；∆HQ−i为交会点至珠峰峰顶雪面的大地高差；n为交会点总数；Pi传统大地测量方法计算珠峰峰顶雪面大地高精度评定公式为:m0=±用传统大地测量方法确定的珠峰峰顶雪面大地高的精度为±0.0564m[8]。这次测量首次综合利用GPS定位、水准测量、三角测量、激光测距、重力测量及雷达等技术精确确定了珠穆朗玛峰的平面位置和高程。中国首次采用雷达探测技术完成珠峰顶冰雪层厚度的测量。2005珠峰测量完成的GPS、水准成果以及新收集的重力、DEM等资料，大幅度地丰富了珠峰地区基础测绘资料，对进一步研究珠峰及临近地区地壳水平与垂直运动及峰顶高程变化积累了更加丰富的基础数据。这次测量采用了传统大地测量方法确定珠峰大地高利用6个交会点交会珠峰峰顶的大地高时发现西绒交会点有粗差，最终采用5个交会点(大本营基上、Ⅲ7、中绒、东绒2和东绒3)的测量成果计算珠峰峰顶雪面大地高。现在，珠峰高程测量已实现了由传统大地测量技术到综合现代大地测量技术的转变。2.22020年珠穆朗玛峰高程测量2020珠峰高程测量，我国采用了“综合运用GNSS卫星测量、水准测量、光电测距、雪深雷达测量、航空重力和遥感测量、似大地水准面精化和实景三维建模等多种传统和现代测绘技术，精确测定珠峰高程”的技术路线，并与尼泊尔扎实开展技术合作，最终确定了基于全球高程基准的珠峰雪面高程为8848.86米。具体的测量工作，可以分为以下六个层面[2]。2.2.1建立GNSS坐标控制网在珠峰地区建立全球导航卫星系统（GNSS）坐标控制网，共布设了珠峰地区GNSS基准网、区域GNSS坐标框架网和局部GNSS坐标控制网。在珠穆朗玛峰北侧区域沿水准路线布设GNSS点，并结合珠穆朗玛峰及其周边区域的GNSS连续运行基准站，构建了由GNSS连续运行基准站和大约60个GNSS点组成的珠穆朗玛峰局部GNSS网,形成了GNSS点，为以后服务于似大地水准面精化做准备。接着测量队员分阶段开展高精度GNSS网观测，获取343个网点的三维坐标，这就建立了高精度的珠峰高程测量坐标起算基准。在青藏地区地壳运动GNSS监测网和珠峰GNSS控制网数据处理时，将周边地区的GNSS连续运行站纳入其中，青藏地区地壳运动GNSS监测网以GNSS连续运行站为框架点，珠峰GNSS控制网以青藏地区地壳运动GNSS监测网点为基准，而峰顶GNSS联测网则以珠峰GNSS控制网为基准。根据珠峰地区各GNSS网的地理位置分布，数据处理时收集了珠峰周边地区的GNSS连续运行站的数据。2.2.2将黄海高程基准值精确传递到珠峰脚下在珠峰及周边地区布设高程控制网，开展水准测量，从位于西藏日喀则地区的国家一等水准点起测，这个过程中，有无数个测量站，相邻两个测量站两端设立标尺，通过水准仪的水平视线，可以测出两根标尺之间的高差。就这样，把这一站一站的高差不断累加起来，就可以得到珠峰脚下测量点的高程，测量队员利用精密水准仪，一站一站地将黄海高程基准值精确传递到珠峰脚下，一共完成了780多公里的水准测量。这样一直传递到珠峰脚下6个峰顶交会测量点。当精确高程传递至珠峰脚下的6个峰顶交会测量点时，通过在峰顶竖立的测量觇标，同时位于大本营、中绒布冰川、西绒布冰川等其他的几个交汇点的测量队员将瞄准峰顶觇标同步开展测量，测量水平角、垂直角和距离，通过几何关系初步计算出珠峰高程。2.2.3首次在珠峰北侧开展航空重力测量在珠峰及周边地区开展重力测量。精确测定珠峰高程需要建立珠峰地区的高精度大地水准面模型，进而需要分布均匀的高精度重力数据。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。珠峰地区平均海拔高度在5000米以上，地形地貌极端复杂，大部分区域无法开展地面重力测量，重力数据稀少，存在大量重力资料空白区。因此，我们在全世界首次在珠峰北侧地区开展航空重力测量，以解决重力数据空白问题，提升珠峰地区高程起算面的精度。航空重力测量，顾名思义，就是把航空重力仪安装在飞机上，这相当于在飞机上安装的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空中来回飞行，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。此次珠峰地区航空重力测量使用航空地质一号飞机，搭载先进的航空重力仪，飞行高度超过1万米，共获取航空重力测线总长度5635.2公里，覆盖面积达1.27万平方公里。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。2.2.4测量登山队员登顶开展峰顶测量珠峰高程测量，最重要的是测量登山队员登顶开展峰顶测量，获取峰顶观测数据。在峰顶开展了测量觇标架设、GNSS测量、雪深雷达测量和地面重力测量，使用的都是国产仪器。测量登山队员首次实现了峰顶北斗卫星定位，观测时间超过40分钟，峰顶点与珠峰地区9个GNSS地面测站组成峰顶GNSS联测网，进行GNSS同步观测。测量登山队员利用国产重力仪，在世界上首次测量了珠峰峰顶重力观测值，这有助于提高珠峰高程起算面的精度。另外，采用国产地质雷达探测仪器测量了峰顶冰雪层厚度。雷达探测是利用电磁波在地下介质中的传播和反射特性进行地下不可见目标体或界面的探查与定位分辨。峰顶拖动测量时，雷达在雪面上持续不断与此同时，地面测量人员从珠峰脚下的6个测站，地向地下发射电磁波，电磁波在冰雪和岩石介质变化的界面上产生散射，根据散射回波的时延、形状、强度等信息，可解译出分界面的深度等信息。利用自主研发的长测程测距仪照准峰顶觇标反射棱镜进行交会观测，最长测距接近19公里，交会观测数据主要为峰顶GNSS测量数据提供独立检核。能够在珠峰峰顶这样一个极寒、极低气压的高海拔环境中成功完成测量，这很好地说明了国产测量仪器的长足进步[3]。2.2.5珠峰测量数据处理分析所有测量数据获取完毕并经过质量检查后，进入珠峰测量数据处理分析阶段。概括而言，珠峰高程测量数据处理的核心是通过严密计算得到珠峰的“顶”和“底”的精确位置。对GNSS控制网、峰顶GNSS联测网和交会测量数据进行处理，可以得到珠峰峰顶觇标点的三维空间坐标，即纬度、经度和大地高。数据处理结果表明：利用GNSS测量数据计算的珠峰大地高与交会测量确定的结果，仅相差2.6厘米，考虑到两种技术手段相互独立，这个量级的差异是非常小的；根据误差理论，GNSS测量获取的珠峰大地高结果精度达到了毫米级。这就实现了珠峰“顶”的高精度测定。接下来要精确计算珠峰“底”的位置，科学家基于物理大地测量的理论方法进行数据处理，联合航空重力、地面重力、高分辨率地形和其它数据，结合GNSS和水准测量数据，建立珠峰地区的大地水准面模型，这就相当于把珠峰高程起算面，也就是黄海高程基准面这个“底”精准地确定出来了。结果表明，加入航空重力测量数据后，珠峰高程起算面精度达到了4.8厘米，相比没有航空重力测量数据时，精度提高了近40%，这意味着珠峰海拔高程的精准度也会相应提升。精准确定了珠峰的“顶”和“底”，珠峰峰顶的大地高减去大地水准面差距，就能获取精确的珠峰高程值。2.2.6中尼合作开展数据处理2020珠峰高程测量的总体目标是落实中尼联合声明，实现中尼两国共同宣布珠峰高程。中尼双方成立了中尼珠峰测量联合技术委员会，合作开展了数据处理。高程基准是珠峰高程测量的关键要素，中国和尼泊尔都有自己国家法定的高程基准，中国是黄海平均海平面，尼泊尔是印度洋平均海平面。按照国际合作惯例，国际合作中通常采用共同高程基准，而不采用某一方的高程基准。中尼联合技术委员会经过技术会谈，共同咨询多位国际和国内知名大地测量学家，最终商定：根据国际大地测量协会发布的关于全球高程基准的定义和参数，联合地面重力、航空重力及其它数据建立珠峰地区重力大地水准面，这是全球高程基准在珠峰地区的具体实现，作为中尼共同宣布珠峰高程的起算面。选定了高程基准后，中尼在数据处理阶段，逐项对中间数据和结果进行了细致比对和反复检核，双方数据和结果一致性很好，最终双方技术团队共同确定基于全球高程基准的珠峰雪面高程为8848.86米。此外，在2020珠峰测量工作中，我国还开展了珠峰地区航空遥感测量、实景三维模型构建和冰川变化监测等工作。2020珠峰测量获取的丰富观测数据成果，将为珠峰地区的生态环境保护修复、自然资源管理、地质研究与调查、地壳运动监测、气候变化和冰川冻土研究等领域提供宝贵的第一手观测资料。这次测量第一步是高精度的海拔高程起算面的确定。首先，将黄海高程基准，从青岛用水准测量方法一步一步传到珠峰地区；其次，进行珠峰地区大量的前期和后续的测量工作，如在珠峰地区的GNSS测量、水准测量、重力测量等，精确地将这个海拔高程起算面延伸到珠峰下面。也就是说，先要知道珠峰的0米起点究竟在哪。第二步是峰顶“会战”测量。要包括3项工作：通过高精度GNSS定位方法，测量出珠峰雪顶的位置；在海拔6000米左右，利用三角高程和交会方法，测量峰顶觇标，确定珠峰高度；通过冰雪雷达探测仪，测量峰顶一定范围内雪面到岩石面的距离。最后一步是珠峰海拔高确定。通过严密计算，将峰顶的GNSS测量成果、三角高程和交会测量成果归算到海拔高，包括雪面高和岩面高。在这个过程中，6个交会点的确定和在珠峰顶插上觇标是关键步骤。交会测量是此次珠峰测量的重要内容，交会点是实施交会测量的基础，只有在交会点架设测量仪器，才能获取交会点至峰顶觇标的距离、角度等观测数据，通过计算获取珠峰的高程值。交会点必须与珠峰峰顶通视，不能受自然地物的阻挡。当精确高程传递至珠峰脚下的6个峰顶交会点时，将在珠峰之巅竖立测量觇标。运用“勾股定理”，推算出峰顶相对于这几个点的高程差。这也是测绘队员必须亲手将觇标插上珠峰的主要原因。目前，珠峰高程测量已实现了由传统大地测量技术到综合现代大地测量技术的转变。为了使测量数字更精准，测量团队还会将雪深雷达、重力仪等仪器携带到峰顶，而这些仪器都需要业测绘人员操作。3近些年珠穆朗玛峰高程测量实现的技术突破近些年来，我国测量工作总体有五方面的技术突破，具体包括：一是依托北斗卫星导航系统和5G技术，开展测量工作；二是完全利用国产测绘仪器装备完成本次测量任务；三是应用航空重力技术，提升测量精度；四是利用实景三维技术，直观展示珠峰自然资源状况；五是测绘队员登顶观测，获取可靠测量数据；六是珠峰地区似大地水准面的确定。3.1依托北斗卫星导航系统其中，全球导航卫星系统(GNSS)卫星测量和5G信息传输技术是重要一环。在峰顶，GNSS接收机能通过卫星获取平面位置、峰顶雪面大地高等信息，而大地高与海拔之间有一定换算关系，值得一提的是，2005年测量珠峰“身高”时，GNSS卫星测量主要依赖GPS系统。今年将同时参考美国GPS、欧洲伽利略、俄罗斯格洛纳斯和中国北斗这四大全球导航卫星系统，并且会以北斗的数据为主。这是北斗系统在珠峰高程测量项目中首次应用。登顶测量时，顶峰的GNSS接收机将依托北斗系统和珠峰地区以及外围的GNSS监测网联机同步观测，同时还可监测相关地区的地壳运动。北斗系统是中国人自己发明的导航系统，北斗系统的区域增强功能，可以使亚太特别是中国区域可接收信号更精准，可用性更高，盲区更少，同时也保证了数据不会外泄，可靠性更高，而将北斗导航运用于珠峰测量也表示中国的导航系统已经趋向成熟。而高速通信的5G技术则实现了测量过程中测量数据和音视频数据的高速实时下传，既保障了整个过程的安全，又能把观测数据实时下传至大本营进行检查，保障观测圆满成功。值得一提的是，此次测量所用的装备都是我国自主生产的。3.2完全利用国产测绘仪器装备完成本次测量任务据悉，此次测量任务中，大量装备国产化，无论是可靠性、精度等都比2005年有质的提高。由于珠峰高程测量在极端环境下进行，很多装备都需特别改装研制，尤其是在峰顶使用的装备，必须能在低温、低压、低氧环境下使用。为此，多家国内生产厂商与国测一大队共同研制了多类特殊测量设备。2005年，我国首先测得了珠峰顶峰的岩面高程和雪深数据，当时使用的雪深雷达为意大利设备，而此次使用的雪深雷达要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。同时，设备必须轻便、易携。多家国外企业无法研发，最终，一国内厂家研发生产成功。同时，配合北斗系统使用的GNSS接收机也是国产，并且是国产设备中精度较高的设备。能在世界最高峰的高程测量中应用北斗系统，是我们中国测绘人的骄傲。此外，这次登山队员带的仪器大部分都是国产设备，比如天顶仪、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。我国新的测绘基准体系建设成果也应用于此次测量。可靠性、精度等都比2005年有质的提高。我国专家称：本次登山队将使用各种先进的设备和技术，产生“有史以来最精确的测量结果”。3.3应用航空重力技术，提升测量精度据了解，此次测量将运用航空重力测量技术，提升测量精度。重力测量即地球表面的重力加速度值，也是精确获取高程测量成果的要素之一，可以对高程测量结果进行有效改正。重力测量一般由测绘队员操作设备在地面进行。而今年增加的航空重力测量技术，即把一系列复杂的测量系统装在飞机上，使飞机能在空中进行连续测量，相当于把重力测量仪带上了天。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。把先进的航空重力仪安装在飞机上，这相当于在飞机安装的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。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。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，通过物理大地测量的理论方法进行数据处理，把珠峰高程起算面精准地确定出来后，就可以精确测定珠峰高程。根据估算，加入航空重力测量的数据后，起算面精准度可以提高大约30%，珠峰峰顶高度的精准度自然也会相应提升。3.4利用实景三维技术，直观展示珠峰自然资源状况此外，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，另外，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。其实从60年代起，中国科学工作者对珠峰地区进行了全面考察，珠峰在古生物、自然地理、高4102山气候以及现代冰川、地貌等多1653方面，都获得了丰富的价值。3.5测绘队员登顶观测，获取可靠测量数据相关测绘专家表示，目前的技术手段尚无法确保测量型无人机或机器人在峰顶作业。早期的珠峰测绘多在无人登顶的情况下进行，传统的交会测量和三角高程测量有可能出现偏差。珠峰峰顶并不是一个点，而是一个20多平方米的平面。从山脚下的各观测点瞄准峰顶测量，目标点难以一致。因此，必须由人将觇标带上峰顶。有了觇标，在山脚下布设的观测点就能更精确地照准峰顶的测量目标，从而测得精确的角度和距离。卫星遥感影像，目前主要用于地表的监测，它可以获得地表的一些信息。但就目前来说它的精度还是不够，大概能得到的高程方面的精度是两米，另外就是它测的也是雪面的高度，因为没有人工到峰顶上去，它就没有雪深的测量，用卫星遥感影像来珠峰测量精度是不够的。另外，在珠峰顶上作业对直升机的要求是非常高的，要把测量队员放下来，把测量设备、测量仪器从飞机上卸下来。珠峰顶上的地方非常小，飞机是不能降落的，而且在运动过程中，飞机的螺旋所引起的风有可能会引起冰雪的崩塌。因此让测绘队员亲自登顶，可以获得可靠的测量数据。3.6珠峰地区似大地水准面的确定利用珠峰地区加密重力点成果、高分辨率数字地形模型、高阶次的地球重力场模型及分布较均匀、现势性较好的GPS水准成果，采用重力法及移去一恢复技术完成了珠峰地区分辨率为2.5′×2.5′的高精度似大地水准面精化工作。计算时选择EGM96、WDM94、IGC如5B、DQM2000D和CG03C5种参考重力场模型进行了试算比较，确定了最终采用的似大地水准面模型。(1)选择EGM96、WDM94、IGG05B、DQM2000D和CG03C作为重力场模型，分别完成了珠峰地区模型似大地水准面和模型平均空间异常计算。(2)由实测的平均空间异常、模型平均空间异常以及前面计算的地形改正，计算剩余法耶异常，用剩余法耶异常计算区域重力似大地水准面。(3)在采用重力法计算区域重力似大地水准面时，考虑到地球重力场模型的阶次和积分半径大小对似大地水准面的计算精度有着重要影响，因此，采用Molodensky公式，每个地球重力场模型选用360阶次，按5km间隔，选择从20km到100km的积分半径进行区域重力似大地水准面的试算。经比较分析，采用55km积分半径，选择EGM96，WDM94、IGG05B、DQM2000D和CG03C作为参考重力场模型，分别完成了珠峰地区区域重力似大地水准面的计算。(4)区域重力似大地水准面采用的是GRS80椭球，而GPS水准网则使用的是WGS84椭球，加上重力基准等因素的影响，使得GPS水准与重力似大地水准面存在一定的差异，对此利用44个GPS水准点，采用二元二次多项式拟合法，分别将EGM96、WDM94、IGG05B、DQM2000D和CG03C作为参考重力场模型计算的区域重力似大地水准面拟合适配于该地区GPS水准网，由此获得了相应的拟合似大地水准面成果及有关的精度信息。(5)利用拟合似大地水准面的格网成果，通过内插方法求得各GPS水准点的内插高程异常值，然后将内插高程异常值同GPS水准点的已知高程异常值进行比较，从而计算拟合似大地水准面的高程异常残差中误差。从计算结果发现，分别选择EGM96、WDM94、IGG05B、DQM2000D和IG03C作为参考重力场模型确定的珠峰地区拟合似大地水准面的精度比较接近，考虑到EGM96地球重力场模型在全球的广泛应用，并结合该模型在中国的应用实践，选择EGM96作为参考重力场模型确定的珠峰地区拟合似大地水准面作为最终似大地水准面。利用最终确定的似大地水准面，根据珠峰峰顶坐标，采用Shepard插值法完成了珠峰顶高程异常值的推算，求得珠峰顶高程异常值[5]。4珠峰身高测量的意义珠穆朗玛峰最新高度的测量,对于我们来说有着重要的意义。首先,珠峰作为我国境内的世界第一高峰,其高度的测量,不应由别的国家去完成,应由中国人自己来完成,这涉及中华民族的尊严,关系到中华民族的民族自尊心。其次,此次珠峰测量,是测绘技术的一次大规模“会战”,是对我国测绘科技水平的一次考验。前几年,英国人对珠峰高度进行过一次测量,其测量结果迟迟不能拿出来,说明了珠峰测量的复杂性和难度。中国希望此次能够有所突破。第三,测绘科技工作者希望借此次珠峰复测的机会,拉近测绘科学和公众的距离,让公众了解测绘工作,关注测绘工作,并把这次复测变成一次面向公众的科普活动。第四,喜马拉雅山是地球上最年轻的山脉,其内部板块仍处于不断变化之中,这种变化会以地壳变化的形式表现出来,也就是通过地表的微观变化表现出来。这种变化,虽然还不足以大到可以在我们日常使用的地图上标示出来,但在地质学上具有重要的意义。以往,地质学以地层、岩石层作为研究对象,所得到的地质时间跨度往往长达几十万年至数百万年,而测绘技术可以将这个尺度缩小到几十年,人们可以研究几十年内的地质变化,可以预计几十年后的地质变化。地质的变化会影响到生物圈、大气图、岩石图的变化,可以预计几十年后的