資深發(fā)文人 趙實 實習(xí)生 俞倩瑋
12月8日，2021珠峰（珠穆朗瑪峰）高程測量結(jié)果發(fā)布_雪面高程8848.86米，這是世界第一高峰的最新高度。
珠峰高程即珠峰海拔高，就是指峰頂?shù)酱蟮厮疁?zhǔn)面的距離。然而，大地水準(zhǔn)面無法直接測量，需要珠峰地區(qū)現(xiàn)勢性強、分辨率高、數(shù)量龐大的水準(zhǔn)數(shù)據(jù)、重力數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)和衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)綜合計算得到，珠峰高程的確定需要外業(yè)進(jìn)行登山測量并完成珠峰區(qū)域數(shù)字的傳輸，和內(nèi)業(yè)的測量數(shù)據(jù)處理等多方面共同完成。
從今年5月27日我國2021珠峰高程測量登山隊的8名攻頂隊員成功登頂實現(xiàn)峰頂測量，到測算工作全面展開，再到如今新高數(shù)字問世，歷經(jīng)近半年的時間。
為何測量登山隊員不能直接測得珠峰高程？珠峰高程是由哪些人計算的？新高數(shù)字背后有著怎樣的計算歷程？發(fā)文人走進(jìn)自然資源部大地測量數(shù)據(jù)處理中心，探秘珠峰高程測算背后的數(shù)據(jù)基地。
來自珠峰的1.44億條數(shù)據(jù)
珠峰測高，測算出來的結(jié)果，有測也有算。數(shù)據(jù)處理中心的主要任務(wù)，就是算。
位于陜西省地理信息測繪局的自然資源部大地測量數(shù)據(jù)處理中心，參與了包括本次在內(nèi)的歷次珠峰高程測量數(shù)據(jù)處理任務(wù)。
“要想得到珠峰的精確高度，我們需要將外業(yè)測量隊員直接采集到的各類原始觀測數(shù)據(jù)，進(jìn)行改正與歸算。”自然資源部大地測量數(shù)據(jù)處理中心（以下簡稱數(shù)據(jù)處理中心）主任郭春喜告訴，此次的珠峰水準(zhǔn)測量，從日喀則國家一等水準(zhǔn)點向珠峰腳下布測了數(shù)條水準(zhǔn)線路，并且首次將國家高程基準(zhǔn)傳遞至我國與尼泊爾邊界，而且在本次測量過程中，人類首次實現(xiàn)了實測珠峰峰頂重力值，還采用航空重力測量，連片測量了人類無法涉足區(qū)域的重力值。
正是因此，這次的珠峰測量數(shù)據(jù)處理收集了珠峰及鄰近地區(qū)一百多萬平方公里最新地形數(shù)據(jù)，總量達(dá)1.44億條之多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過2005年。
如此海量的數(shù)據(jù)，由身處珠峰的測量登山隊員完成操作，從極高海拔之地傳輸?shù)轿挥谖靼驳臄?shù)據(jù)處理中心，交由內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理人員進(jìn)行計算。
郭春喜介紹，數(shù)據(jù)處理中心投入了46名專業(yè)技術(shù)人員，經(jīng)過一系列嚴(yán)密計算，獲得了珠峰峰頂?shù)綑E球面的精準(zhǔn)距離，建立起珠峰地區(qū)1萬平方公里的大地水準(zhǔn)面模型，計算出珠峰地區(qū)大地水準(zhǔn)面與橢球面的差距，得到了基于我國國家高程基準(zhǔn)的珠峰峰頂雪面海拔高。將這一成果與尼泊爾測量結(jié)果進(jìn)一步融合，最終得到基于全球高程基準(zhǔn)的珠峰峰頂雪面海拔高。
“這也是中尼首次聯(lián)合構(gòu)建了珠峰地區(qū)全球高程基準(zhǔn)，峰頂大地水準(zhǔn)面差距僅相差7.2cm，成果符合性好，為兩國聯(lián)合發(fā)布基于全球高程基準(zhǔn)的珠峰新高度奠定了堅實的基礎(chǔ)。”他說。
七組人馬協(xié)同作戰(zhàn)，三個月完成數(shù)據(jù)處理
1.44億條數(shù)據(jù)，處理完成需要花費多少時間？郭春喜說，數(shù)據(jù)處理中心從2021年4月份起，就開始著手收集了大量珠峰地區(qū)已有的高程、GNSS和重力等數(shù)據(jù)并進(jìn)行初步的整理分析，為后續(xù)工作做準(zhǔn)備。
“今年6月以來，在珠峰峰頂及珠峰地區(qū)數(shù)據(jù)傳送至我中心后，我們又著重處理了包括_343個GNSS點數(shù)據(jù)、約780多公里的一二三等水準(zhǔn)網(wǎng)數(shù)據(jù)、約210個不同等級重力點數(shù)據(jù)、12個峰頂交會點數(shù)據(jù)以及重力似大地水準(zhǔn)面確定、峰頂冰雪探測雷達(dá)測量數(shù)據(jù)處理等等。“他介紹，此次珠峰高程測定可以說是對測繪技術(shù)綜合運用的又一次大檢閱，既涉及傳統(tǒng)的水準(zhǔn)、三角、天文、重力，又有GNSS、探測雷達(dá)等現(xiàn)代測量技術(shù)。
在數(shù)據(jù)處理中心的諸多辦公室門口，都懸掛著與2021珠峰測量緊密相關(guān)的項目牌，每個內(nèi)容都不同。GNSS控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理、高程控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理、峰頂交會數(shù)據(jù)處理、重力測量數(shù)據(jù)處理、雪深雷達(dá)測量數(shù)據(jù)處理、珠峰地區(qū)重力場及似大地水準(zhǔn)面精化、珠峰高程的綜合確定……這些步驟交由7個組進(jìn)行精細(xì)處理，匯集為8848.86這一最終數(shù)字。
“整個珠峰高程測量數(shù)據(jù)處理工作，在數(shù)據(jù)整理分析、數(shù)據(jù)解算和融合處理、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、多期數(shù)據(jù)結(jié)果比對分析、技術(shù)文檔編寫等，都有相當(dāng)?shù)墓ぷ髁俊！惫合舱f，為了盡快精算得到珠峰高程成果，在接收到珠峰峰頂測量數(shù)據(jù)的第一時間，所有項目參與人員加班加點工作，僅僅用時3個月就完成了整個數(shù)據(jù)處理工作。
“北斗”融入新一輪測算，精度加碼
這次的測算過程中，郭春喜感觸最深的，便是北斗衛(wèi)星系統(tǒng)在本次珠峰高程測量之中發(fā)揮的巨大作用。
此次珠峰測高綜合運用了多種傳統(tǒng)和現(xiàn)代測量技術(shù)，其中，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）衛(wèi)星測量是重要一環(huán)。2005年時，GNSS衛(wèi)星測量主要依賴GPS系統(tǒng)，而本次測量同時參考了外國GPS、歐洲伽利略、俄羅斯格洛納斯和我國北斗這四大全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，而北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)據(jù)是其中的絕對主角。
“北斗衛(wèi)星本次在珠峰測量過程中的投入使用，使數(shù)據(jù)時長極大增加，精度大幅提升。”多元GNSS融合計算組組長蔣光偉，正是對本次北斗系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的負(fù)責(zé)人，他還提到，在數(shù)據(jù)分析中他們還發(fā)現(xiàn)，國產(chǎn)GNSS接收機、重力儀等儀器也優(yōu)于國外。
本次測量，將我國自主研制、擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)首次應(yīng)用于珠峰峰頂大地高的計算，獲取了更長觀測時間、更多衛(wèi)星觀測數(shù)量的觀測數(shù)據(jù)。北斗與GPS數(shù)據(jù)融合，獲取了峰頂雪面精度±0.9cm大地高成果，與2005年成果相比，精度提高了2.1cm，北斗與GPS數(shù)據(jù)融合有效提升峰頂大地高精度和可靠性。北斗同GPS大地高成果一致性較好，精度均為±2.0cm，驗證了北斗系統(tǒng)在珠峰地區(qū)能夠獲得同GPS精度相當(dāng)?shù)拇蟮馗呓Y(jié)果。
而這次珠峰高程測算的難點，也正是在于北斗的應(yīng)用，“很多現(xiàn)有的研究可能都是階段性的成果，所以我們做了很多準(zhǔn)備。從去年五月開始，科室就已經(jīng)開始進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，主要就是研究如何把北斗系統(tǒng)用在珠峰區(qū)域進(jìn)行特殊的數(shù)據(jù)處理。”蔣光偉說，這次在珠峰區(qū)域投入50多顆衛(wèi)星，有24顆都來自北斗，“這極大改善了我們原本單一系統(tǒng)的數(shù)據(jù)測算，提升了結(jié)果的可靠度和精度。”
而且，本次珠峰測量過程中，還首次將5G和北斗結(jié)合，利用通信專網(wǎng)和北斗數(shù)據(jù)信息化管理平臺，在登頂測量前對大本營、二本營以及前進(jìn)營的北斗/GNSS觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行多次在線采集、數(shù)據(jù)預(yù)分析實驗，實現(xiàn)了高寒、高海拔環(huán)境下北斗二號和北斗三號衛(wèi)星信號的同時接收、實時解析和質(zhì)量預(yù)評估，驗證分析了高寒、高海拔環(huán)境下的北斗觀測質(zhì)量。
除此之外，本次也獲得了珠峰地區(qū)高精度似大地水準(zhǔn)面精化模型。“數(shù)據(jù)資料更加豐富，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分辨率、質(zhì)量、時效性都有較大程度提升。”郭春喜說，數(shù)據(jù)處理中心利用超高階次的地球重力場模型，采用科學(xué)先進(jìn)的似大地水準(zhǔn)面精化理論技術(shù)，試算模型更具多樣化，根據(jù)不同數(shù)據(jù)特點，排列組合出上千種重力水準(zhǔn)面模型，進(jìn)行試算并結(jié)合實測值優(yōu)中選優(yōu)，大幅度提升了珠峰地區(qū)似大地水準(zhǔn)面模型精度，實現(xiàn)了珠峰及周邊地區(qū)重力水準(zhǔn)面精度（±4.8cm）比2005年（±14.6cm）提升了2倍，似大地水準(zhǔn)面模型分辨率從2.5′提升到1.5′。
責(zé)任編輯_鐘煜豪
校對_欒夢
