300多年,人类珠峰测量史i自然全媒体
珠穆朗玛峰之煊赫辉煌,不仅因其博大,尤在高峻。作为地球之巅,珠穆朗玛峰的准确高度,素来为世人瞩目。人类对珠峰的认识,最初就是从测量其高度开始的。人类认知珠峰的历史,从某种意义上说就是一部测绘史。
珠峰高程测量三部曲
党亚民
1高精度的海拔高程起算面的确定。可以分两步进行:首先,将黄海高程基准(中国海拔高的起算面),从青岛用水准测量方法一步一步传到珠峰地区(已经由先前启动的国家基准项目完成);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(包括地面重力和航空重力测量)等,精确地将这个海拔高“零基准面”延伸到珠峰下面。
2峰顶“会战”测量。主要包括三项工作: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;通过雷达雪深测量,测量峰顶一定范围内雪面到岩石面的距离。
3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。
珠峰高程测量正在如火如荼地进行,珠穆朗玛峰再次吸引了世人的目光。这座世界海拔最高的山峰,到底是一个怎样的存在?本版特开辟《珠峰地理》栏目,带您一起了解珠穆朗玛峰的前世今生。——开栏的话
从汪洋大海到地球“第三极”
彭陈川
电影《攀登者》中,吴京饰演的方五洲在给学生上课时,拿出了一块三叶虫的化石,告诉他的学生们,这块化石是年中国登山队第一次攀登珠穆朗玛峰时在山顶找到的。
三叶虫是远古时期的一种海洋生物,诞生于寒武纪,到二叠纪完全灭绝,在地球上生活了超过3亿年的时间。虽然电影中的情节是编剧杜撰的,但科学家的确在青藏高原地区发现了海洋生物的化石。珠峰之巅的地层为早奥陶世甲村组,正好是三叶虫繁盛的时代,出现三叶虫的化石也是可能的。中国科学院院士张弥曼就曾在青藏高原发现过旋齿鲨的化石。这些都指向青藏高原地区曾经是一片汪洋大海。
从海洋环境变成今天世界的最高峰,珠峰或者说青藏高原地区完成这种沧海桑田的转变,与印度板块息息相关。根据古地磁的测量结果,大约万年前,印度板块脱离了冈瓦纳古陆开始向北移动。大约距今万年前,已经非常靠近欧亚板块,中间被特提斯—喜马拉雅海隔断。随后印度板块继续向北俯冲,与欧亚板块碰撞隆升形成了青藏高原,而珠峰就是在这次事件中被抬升的最高点。
大陆板块碰撞的结果是将彼此之间的海洋闭合,其拼合之处称为缝合带。关于印度板块与欧亚板块之间的缝合带,大多数学者认为在雅鲁藏布江一线,证据是蛇绿岩套。蛇绿岩套并不是某一种岩石,而是按一定顺序产出的基性、超基性杂岩和深海硅质为主的一套岩石序列。出现在缝合带中的蛇绿岩套,是古洋壳的残留,因此是确定古板块边界的重要证据。沿着雅鲁藏布江两侧,分布着上千公里的蛇绿岩套。
除了岩石学上的证据,古生物学上的发现也为雅鲁藏布江缝合带提供了支撑。在雅鲁藏布江两侧发现的动植物化石,多数属于不同区系。南侧的古动植物区系,与今天在澳大利亚采集到的化石相类似;而北侧的古动植物区系,却与我国及独联体国家所采集的同类化石属于同一区系。这些都证明了雅鲁藏布江南北两侧的古生物原来生存的地质环境是有差异的。
印度板块今天仍旧在继续向北挤压,所以珠峰实际上仍然在不断地长高。不同学者对于两个板块的位移速度和珠峰生长速度有不同的计算结果。美国地理学家罗杰·比尔汉姆(RogerBilham)的计算结果显示,印度板块每年向北推移40~60毫米,而欧亚板块每年向南反作用挤压10~20毫米。在两块板块的相互挤压下,珠峰每年增高约12.7毫米。
珠峰接近于三棱锥的形状,其中西南面为尼泊尔,另两面为中国。珠峰这样独特的形态,在地质学上称为角峰。角峰的形成离不开冰川的作用,由于冰川的刨蚀作用,形成一种三面环山,后壁陡峻的半圆形洼地,称为冰斗。冰川持续作用,冰斗的后壁不断后退,直到与其他同样在后退的冰斗相遇,几个冰斗中间所围起来的高耸尖锐的山峰就是角峰。
17世纪:揭开人类测绘珠峰的历史
年,一幅与众不同的巨型地图平铺在紫禁城太和殿的青砖地上。正是这副经过多年测量才绘制成的《皇舆全览图》,悄悄揭开了人类测量地球之巅的历史。
此前4年即年,两名掌握世界最先进测绘技术的中国人——清朝理藩院主事胜住、喇嘛楚尔沁藏布·兰木占巴受中央政府的委派,对广大的西藏地区进行勘测,绘制《皇舆全览图》西藏分图。他们跋山涉水,历尽艰险,直接深入珠穆朗玛峰下,对它的位置和高度进行过初步的测量,并在绘制成的《皇舆全览图》上明确标上了珠穆朗玛峰的位置和名称。这是人类第一次测绘珠峰,尽管对于其高程并没有得出明确的结果。
19世纪中叶,统治印度的英国人开始测量喜马拉雅山,由于他们是在印度平原遥测的,并未进入我国西藏和尼泊尔,从而对这些高峰的名称也一概不知。当时的印度测量局,于年对西藏边界地区进行了测量,首次用大地测量的方法测出了珠穆朗玛峰高度为米。
多年来,人类对于珠峰高程的测量一发而不可收。随着科学水平不断提高,技术手段不断更新,各国的科学家们热衷于测量珠峰高度,并进行了大大小小数十次的测量。直到现在,测量珠峰的热潮仍然没有减退。
20世纪60年代:我国两次大规模测量珠峰
新中国成立不久,中央人民政府就提出要“精确测量珠峰高度,绘制珠峰地区地形图”,并将其列入新中国最有科学价值和国际意义的“填空”项目之一,交由国家有关部委来论证实施。
年,我国草测的珠峰地区地形图标记了珠峰的位置和地形。~年,在珠峰登山科考活动中,测绘工作者们在绒布寺河谷开阔地段丈量基线,用水银气压计测定基线端丘高程并进行了天文观测,从而获得珠峰的高度为米。但这个高度是不太准确的,水银气压计测量时会存在较大的误差。
~年,由中国科学院组织全国23个科研单位、高等院校和产业部门,将近30个学科的多名科学工作者,组成了大规模的综合科学考察队。在这个过程中,中国科学院跟当时的国家测绘总局合作,在年和年两次组队,在珠穆朗玛峰地区建立了高水平、高质量的测量控制网,开展了天文、重力、三角、水准、物理测距、折光试验等测量工作,并第一次对珠峰高程进行了测定。
年、年对珠峰峰顶的测量,获得完整的测量数据,经过室内计算和各种改正,求得中国第一次从北坡测得的珠峰海拔高程。但这两次测量未在峰顶树立测量觇标,也未测量峰顶冰雪厚度,高程未公布。
年:我国首次精确测定并公布珠峰高程
年3~5月,当时的国家测绘总局与总参测绘局共同组建测绘分队,在登山队的协助下,对珠穆朗玛峰高程再次进行测量。这次测量是在~年测定的基础上进行补测,以提高珠峰高程精度。
测量分队包括38名测绘官兵和11名地方测绘工作者,另有民工25人。
5月27日14点30分,登山队员从珠峰北坡成功登上地球之巅,五星红旗在珠峰绝顶处高高飘扬。高3米的红色测量觇标被牢固地竖立在地球之巅,为测量珠峰的高度提供了瞄准点。
5月29日在9个测站上完成交会观测,观测夹角75°,距珠峰最近距离8.5千米;最高测站米高;同时完成重力加密11点,天文观测3点,水准观测千米,并完成制图调绘工作。6月13日完成计算,7月13日发布成果。
年7月23日,中国政府授权新华社向全世界宣布:我国测绘工作者精确测得世界最高峰珠穆朗玛峰的海拔高程为.13米。
这一精确数据,是我国测绘工作者在距珠峰峰顶7千米至20千米、海拔米至6米的10个三角点上交会观测,并取得完整的珠峰平面位置和高程的测量数据后,依据青岛黄海验潮站建立的水平原点,经过理论研究、严密计算和反复验证,扣除了峰顶积雪深度后得出来的。它的最大正负误差小于0.36米。数据得到了全世界的认可。
20世纪八九十年代:各国科学家的尝试
此后,各国科学家又先后对珠峰进行过10多次测量。
年,意大利人阿迪托·德希奥,采用全球定位系统技术求得珠穆朗玛峰高米。年5月和9月间,美国、意大利分别采用全球定位系统技术和光电测距仪技术,测定珠穆朗玛峰高程数据为.10米。
年9~10月,中国测绘工作者同意大利登山队科研合作对珠穆朗玛峰的高程进行了复测,这次行动开展了平面控制测量、水准测量、天文重力测量,珠峰交会测量在大本营、Ⅲ7点和珠穆朗玛峰峰顶用GPS接收机同步进行了GPS测量。
自年开始,在中国测绘工作者的配合与协助下,美国登山俱乐部为进行“珠峰千年探险”相继共派出4批登山队员登上珠峰,在不同位置放置了测量仪器、传感器等,收集有关资料和数据。
年中国测绘工作者同美国登山队合作,对珠穆朗玛峰的高程又进行过一次复测,开展了平面控制测量、水准测量、天文重力测量、GPS联测。此次的珠峰交会测量,由于美国登山队登顶失败未能进行觇标交会,只采用常规三角测量方法对珠峰峰顶进行了交会。
年:探测峰顶的冰雪厚度
年2月,中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。
这次复测珠峰高程,在珠峰地区做了大量的基础测绘工作,用几何水准测量从拉孜起测,经过近千米的路程通过4条水准路线,逐段地推进到珠峰脚下,并连测至交会珠峰的6个观测点上,确保了观测点的高程精度(观测点的高程~6米),同时在青藏高原和珠峰地区选择30个点,构建GPS控制网,进行GPS卫星导航定位系统的联机同步观测。
此次珠峰高程复测既采用传统经典的测量方法,又采用现代先进的测量技术,两者同时进行,测量专业人员在登山队员的协助下,携带双频GPS卫星导航定位仪和冰雪雷达探测仪登顶,在珠峰峰顶进行GPS实测和探测峰顶的冰雪深度,首次揭开峰顶神秘的冰雪厚度,同时在峰顶上竖立了用航天材料特制的2.5米高的红色觇标,作为6个观测站交会珠峰峰顶的照准目标。
年5月22日11时8分,中国登山测量队员成功登顶珠峰,并在珠峰顶启动峰顶雪深雷达探测仪。这也是我国首次在珠峰高程测量中尝试测量峰顶冰雪深度。经过技术人员对雷达数据的紧张计算、处理,终于获得了冰雪深度为3.50米,珠峰峰顶“冰雪铠甲”的谜团由此破解。
年10月9日,经国务院审批,当时的国家测绘局向全世界公布了珠峰高程测量成果:珠穆朗玛峰峰顶岩石面海拔高程为.43米。同时公布珠穆朗玛峰高程测量有关参数:珠穆朗玛峰峰顶岩石面高程测量精度±0.21米;峰顶冰雪深度3.50米。原年公布的珠峰高程数据停止使用。
来源:中国自然资源报
作者:徐永清
编辑:钱招东
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