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珠峰高程测量 摘 要：简介珠峰，阐述了珠峰高程测量的发展历程，简述了中国历次珠峰高程测量所的测量技术，并针对2005年的珠峰测量中的平面测量数据的获取与处理；珠峰测高中的高程数据的获取与处理以及珠峰峰顶冰雪层厚度的测量方法并最终得出珠峰高程数据。通过学习对于珠峰的测量有了进一步系统的了解。关键词：珠峰；高程；测量；数据处理；GPS 简介珠峰世界上第一高峰珠穆朗玛峰，被誉为地球第三极，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，1714年到2005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、检验科技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。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。 中国珠峰高程测定的历程 1714年，3名中国人，对西藏地区进行勘测，采用经纬测图法和梯形投影法，对珠穆朗玛峰的位置和高度进行了初步测量，并在绘制的皇舆全览图上。尽管对于珠峰高度并没有给出明确的结果，却是有关世界最高峰最早的文献记载。在此后的200多年间，它的高程数据，地理资料成果一直被外国的“测量权威”所垄断，直到1975年，中国人的身影才再次出现。建国以来，我国单独或与国际合作，分别在1966、1975、1992、1998、1999和2005年对珠峰高程进行了6次大规模的测量、数据处理和相应的研究工作，其中包括天文、重力、平面、高程、大气折射等测量项目，既采用了常规技术，也从1992年起采用了GPS技术。从中国高程基准(青岛黄海海面)出发，以5 000km的一等水准联测至珠峰以北70 km处(绝对误差小于10 cm)，再以二等、三等水准联测至珠峰北坡毗邻地区(以下简称珠峰地区)，离珠峰最近的水准点只相距约13 km。以这一水准点为基础，将高程传递至测定珠峰高程的各地面测站。施测时间珠峰雪面计算值（正高）精度珠峰高程采用值备注1966年8849.758849.75交会山头，未测雪深1975年8849.058848.13交会觇标，采用值为计算值减去当年雪深0.92m1992年8849.048846.49交会觇标与GPS测定取权中值，采用值为计算值减去当年雪深2.55m1999年8848.458848.40GPS测定，未测雪深平均8848.978849.001975,1992,1999年的权中数我国历次珠峰高程计算值与采用值1966年至1968年，我国组织大规模的珠穆朗玛峰科学考察，国家测绘局派出的工程技术人员参加测绘专题组采用了垂线偏差、大气折光、天文重力水准的方法获得了高程数据。共布测交汇点39个，最高水准点61 2O米，最大交会角76度距珠峰顶峰最近三角点5公里水准点距珠峰14公里重力点4公里，天文点10公里。1 972年完成计算，引入重力正常高系统，对全部珠峰观测方向进行了垂线偏差改正，确定珠峰雪面高程8849米精度0.22米。1975年，我国组织了大规模的珠峰登山，测绘，科考行动连续3天，测量人员于当年5月27日首次将351 m的红色金属测量觇标竖立在珠峰峰顶上，同时量测了峰顶的覆雪深度并从珠峰附近选择了9个测站点它们分布在以珠峰为中心的69 的扇形区域内至珠峰的距离为8.521.2公里高程为56006240米。这9个点的坐标和高程分别利用三角测量、导线测量、水准测量和三角高程测量方法求得。在9个测站上对珠峰觇标观测水平角和垂直角，根据水平角确定珠峰的水平位置和各测站至珠峰的水平距离。根据三角高程测量原理，由这些垂直角和水平距离确定各测站同珠峰之间的高差，进而推得从我国黄海平均海面起算的珠峰高程为88481 3米。1992年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、7点和珠穆朗玛峰峰顶用GPS接收机同步进行了GPS测量。我国这次测定的珠峰峰顶雪面海拔高程为8848.82米。1998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。自1995年开始，美国登山俱乐部为进行“珠峰千年探险”，在中国测绘工作者的配合与协助下，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。1999年5月5日，两位美国登山家比尔克劳斯和皮特亚山在5名藏族登山者的协助下，成功登上珠峰峰顶。他们在峰顶上停留了两个小时，并用了近1个小时利用全球卫星定位系统收集数据。此后，美国科罗拉多大学科学家根据测量的数据进行计算，认为最新测量高程结果为8 84987 m。 2005年珠峰测高中的平面测量数据的获取与处理 自我国1975年发布珠峰高程之后的30年来，由于地壳运动及覆雪深度变化等因素影响，珠峰高程的现势性、权威性已相对减弱。为此，国家测绘局提请国务院批准，在2005年56月间再次对珠峰平面及高程进行精确测量。2005年珠峰测高中的平面测量数据主要通过珠峰地区3个网进行测定。这3个网分别是GPS监测网、GPS控制网和GPS联测网。在2005珠峰测高中，青藏地区地壳运动GPS监测网观测是其中最重要的工作之一，也是开展珠峰GPS高程测量前期基础性的测绘任务。青藏地区地壳运动GPS监测网由3O个点组成，该网测量的目的主要是为了监测青藏地区的地壳运动特征，开展相关的地球动力学研究，同时也为后期开展的2005珠峰GPS控制测量提供基准和控制作用。此外，为了更好地研究青藏地区现今的地壳运动特征，更有效地利用青藏地区过去积累的GPS地壳监测资料。 GPS控制网以GPS监测网点为基准，在完成了青藏地区地壳运动GPS监测网的观测任务后，同时也为珠峰高程测量奠定了良好的基础。但由于珠峰复杂的地貌以及这次珠峰测高本身也是复杂庞大的系统大地测量工程，所有这些都要求除了建立用于青藏地区地壳特征和地球动力学研究的GPS监测网之外，还需要建立一个用于珠峰地区综合大地测量目的的GPS控制网，这些GPS控制网可以形成GPS/水准点，辅以加密重力测量等，精确确定珠峰高程测量的起算点，并用于大地水准面精化。此外，这些GPS控制测量网点也是后期开展珠峰GPS高程测量的基准点。珠峰GPS控制网由32点组成，其中和GPS监测网重合的点有6个。珠峰GPS控制网的观测从2005年5月9日开始，6月4日结束，每点观测8 h。GPS联测网由包括珠峰峰顶1个GPS点和地面交会珠峰的7个GPS点构成(其中定日点系珠峰地区I临时性GPS连续运行站)。珠峰地区3个GPS网的数据进行处理图二 珠峰测高GPS联测网时，GPS联测网则以GPS控制网为基准。所有这些GPS网的数据进行处理时，采用IGS精密星历、WGS一84坐标系统和GLOBK102版软件进行整体平差；坐标框架采用ITRF2000，历元采用平均瞬时观测历元。2005年珠峰测高中的高程数据的获取与处理 GPS高程测量是2005年珠峰高程测量最关键和最重要的观测任务。峰顶的GPS接收机于2005年5月22日l1：43：55开始工作，12：l9：32观测结束。峰顶GPS联测共有8个点，其中包括2个GPS控制网点，峰顶GPS观测点的观测时间长度为35min 37 S，其他测站的观测时间为8 h。为了获得尽量多的GPS观测数据，2005年珠峰峰顶GPS联测首次将数据采样率设为1 S。2005年珠峰测高的高程控制数据的获取与处理分为2个部分，一是从相距珠峰约160 km的国家一等水准点“I萨拉40基”开始的高程传递，用二等、三等水准将我国黄海高程基准通过该点传递至测定珠峰高程的地面测站。各种等级的水准路线长度累计约4O0 km。此外，在水准无法工作的地区，还施测了测距高程导线以传递高程，总长205 km。2005年珠峰测高中峰顶的高程必须由珠峰地区的大地水准面起算。因此，2005年珠峰测高的高程控制数据的获取与处理的第二个部分工作是精化该地区的局域大地水准面。这项工作的基础是推算具有较高分辨率的栅格重力值，由于珠峰地区地形崎岖，重力资料稀缺，因此，在归算和推估珠峰地区重力时，必须充分利用地形资料和均衡模型。经过试算比较，决定在20o5珠峰重力推估中，采用爱黎一海斯卡宁均衡模型和34 km的均衡低偿深度。在利用栅格数字地形模型(DTM)方面，最后计算了珠峰地区两种栅格(30x30和2.5x 2.5)形式的重力空间异常。利用这一栅格重力资料，采用移去恢复法，精化与EGM96相应的珠峰地区的重力大地水准面。为了将这一精化后的珠峰地区的重力大地水准面定位于我国黄海高程基准，由此选用珠峰地区的44个GPS/水准点与该重力大地水准面进行拟合，作为在2005年珠峰测高计算中最终采用的似大地水准面。经过外部检测其精度为：。 2005年珠峰峰顶冰雪层厚度测量 珠峰峰顶常年冰雪覆盖，对珠峰峰顶雪面到岩石面(简称冰雪层)的厚度测量，过去一直采用探杆测深的方法。2005年珠峰测量使用了由我国技术人员集成的便携式GPS雷达探测仪(GP5一GPR雷达)精确探测珠峰峰顶冰雪层厚度。根据雷达的动态解算并换算至海拔高程，可描绘出该雷达探测范围内的珠峰峰顶雪面地形。用雷达对峰顶觇标处进行剖面深度测量，获得觇标处的冰雪层厚度值为3.50 m，精度为0.1m。 2005年珠峰高程数据的最终获取2O05年采用GPS技术和经典大地测量技术综合进行珠峰高程测量。因此在珠峰峰顶上树立了测量觇标，以供三角高程测量精确照准之用之外，在该觇标上还架设了GPS天线和激光测距的反射棱镜，供GPS测量和激光测距仪照准之用。经典大地测量技术测定珠峰峰顶(即峰顶测量觇标处)雪面大地高时，采用单向三角高程结合激光测距这二