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中国缘何重测珠峰高程 解科学争议检验科技水平http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2005-05-09
1975年5月27日,中国首次将测量觇标立于珠峰之颠,尔后得到“8848.13米”这一高度。时隔30年,中国科学家重新测量珠峰高程 “五·一”长假,原本环境严酷、异常冷清的珠穆朗玛峰却意外地热闹:这里汇聚了来自中国科学院、国家测绘局等单位的大批科学家和测绘人员,以及众多为他们提供辅助工作的登山队员——世界瞩目的珠峰高度重测工作,已经进入最后阶段。 按照原定计划,测量队伍将在5月中旬冲顶,5月下旬完成测量,然后进入复杂的后期计算、复核工作。测量结果将上报国务院,获准后才可以公布。 为什么要测珠峰“身高” 在普通大众看来,世界屋脊的高度,“8848.13”似乎仅仅是一个象征,更多的是具有科普意义。但实际上,科学家花费偌大精力去得到一个高度值,目的绝非仅仅在地图上改变一个数据。 “不仅是珠峰的高度,喜马拉雅山、以及整个青藏高原的高度变化,近年来都成了一个重要的问题。”参与此次珠峰和青藏高原考察的科学家之一、来自中国科学院青藏高原研究所的丁林研究员告诉本刊记者,中外科学家目前存在一个争议,西方科学界普遍认为,青藏高原历史上已经“长”到最大高度,目前处于一种垮塌的状态,高度正在下降,面积可能在扩大,向北、向南扩展。而中国科学家却持相反的观点,认为它还在不断隆升,并且加速向上隆升。 “针对国内外这两个极端的观点矛盾,有必要对青藏高原进行全面的考察和测量,而珠峰是青藏高原上最高的部位,对它的高度测量具有代表意义:如果整个青藏高原在垮塌或者在隆升,珠峰的高度可能会变化更明显。这是最重要的科学意义。”丁林说。 据丁林介绍,测量珠峰高度的第二个重要科学意义是,由于整个测量异常复杂,通过测量可以检验我们的科技水平。 测量手段如此复杂 根据丁林和武汉大学设计研究总院副院长、测绘工程研究院院长席青骥高工的介绍,此次测量同时采用了两种方法,即传统的水准测量与三角高程测量法和GPS测量与重力测量法。 GPS法操作相对简单,通过卫星定位技术,确定珠峰顶距离地心的距离,再根据测量的重力数据计算以大地水准面来确定其高度。这种方法现在可以精确到厘米量级。 而经典的觇标法,操作过程极其复杂。它以三角高程测量方法为基础,配合其它校正技术,从最初的基准点——青岛高程原点开始,以最多60米为一个测量站,在测量站的两端设立两个标尺,通过水准仪的水平视线测出两根标尺之间的高差,然后把这一站一站的高差累加起来,得到珠峰脚下测量点的高程基准。最后,再以三角高程法测量珠峰顶和珠峰脚下测量点的高程差,得到珠峰的高度。 用这种方法,从青岛海面一直到珠峰脚下,中间要设立数万到几十万个测量站,历时数十年。在过去的几十年中,经过中国几代测量人员的努力,现在已经取得西藏拉孜县相对青岛水准原点的精确高度。因此,此次珠峰复测,起算面从拉孜开始。 30年前,测定珠峰高程采用的就是这种方法。 如何保证测量精度?为什么要采用两种方法来测量?席青骥说,如果条件合适,这两种方法精确度都非常高。但两种方法在珠峰的环境下又都有缺陷,都受气象、环境等条件的制约和影响。就是因为环境条件都不容易达到最佳状况,才同时采用两种方法。 另外,就传统的觇标法来说,测量中还用了很多手段来检校误差。席青骥介绍说,从青岛取基准点,一步一步推到珠峰,这么多基准点的叠加,误差的确存在累计叠加的效应。于是现在一般要采用几条线路测量,这样就可以把很多条线路的测量结果放在一块比较,把那些差别很大的结果剔除,剩下的绝大多数相近的结果做数学平差,得到的结果就更接近于真实值。 另外,GPS法和三角高程法采用的不是一个基准面(三角高程法以黄海平均海平面为基准,GPS法以地球的参考椭球面为基准)。测量人员因此还采用重力方法来进行协调校正。重力法通过高精度的重力测量,可以精确确定大地水准面与参考椭球面的差距。用GPS测得的高度减去大地水准面差距就得到一个点的高程。 丁林介绍说,两种方法测定的结果都还要有一个扣除:GPS仪器和觇标都是放在雪地上,而测量的是岩石的高度,需要扣除冰雪的厚度。30年前是用钢钎插入雪地测量厚度,但那样是很不准确的,很难找到最高点,也很难保证插到了岩石。这次测量采用雷达对整个珠峰顶面进行扫描,以确定岩石顶面的最高点,并确定最高点的冰雪厚度,然后把觇标立到最高点去测量。 席青骥说,以目前的技术水平,测量结果精确到厘米问题不大。 仅供参考的“8848.13” 重新测量珠峰高度,很重要的一个原因还是30年前的测量结果不够精准。 “30年前测得的高度有很多疑问,这也是现在要重测的原因之一。可以说,就测量精度而言,上次的测量同这次没有可比性。”丁林说。席青骥表示,30年前只用三角高程测量法,以那时的技术水平,其实精确度只能达到米级,还远达不到精确到小数点后两位的水平,甚至小数点后一位都只能作为参考。当初给出这个数据,8848.13米,只是计算的结果,没有太多去考虑应该精确的小数位数。 丁林也说,单从冰雪厚度的扣除来说,上次只是一个大致的扣除,这次是完全扣除,减去的值不一样。“珠峰上的雪厚度变化可不是一点点,一年中在夏季和秋季的差别可以达到3米到4米。正常情况下,上面的冰雪厚度都有好几米,而上次钢钎插入,深度还不足1米。因此,上次很可能是插在冰面上。” 在这次测量之前,美国人给出的高度是8850米,比我们高出了2米,而且他们还是完全扣除冰雪的厚度的——也就是说,中国上次测得的结果,实际上跟他们的数据相差还要大一些。从这个角度来说,上次的测量甚至可以说都没有精确到米这个量级——当然,这次测量得到的数据依然还有可能是在8848米左右,但即使这样,其数据的意义也完全不一样。 也正因为这样,接受本刊采访的这两位专家都表示,虽然珠峰的高度变化对于研究地球运动学、研究地壳运动以及全球的气候都很有帮助,但由于上次测量,测到的极可能是冰盖的高度,而且测量精确度又不够,和这次测量还不能形成比较。“我们现在的测量,更应该是为将来做准备,和下一次测量结果做比较,来作为研究青藏高原地质变化的证据。” [《中国新闻周刊》]
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