珠峰測量的背后是一部測繪科技進步史。那么，300年來，我們究竟是如何測量珠峰的呢？
▽ 《皇輿全覽圖（1721）》的牙魯藏布江圖 | 制圖@王朝陽/可視化星球
02 印度的遙測時代
1847年，英屬印度測量局在離珠峰322km的恒河平原上運用三角測量法對其進行了首次測量，測得高程為8778m（一說8783.7m）。當(dāng)時的空氣污染并不嚴重，所以300km外也能觀測珠峰。
▽ 珠穆朗瑪峰南麓 | 制圖@王朝陽/可視化星球
三角測量法中，首先要得到測點到珠峰頂?shù)木嚯x（下圖L3）。
再測得珠峰頂?shù)母叨冉牵ㄏ聢Dβ′），即可計算出珠峰高度。
但本次測量誤差很大。在300km外測量一座數(shù)千米高的山峰，其難度顯然遠超一般的測量。
第一，測量本身會產(chǎn)生誤差。因為距離遠，微小的角度誤差都會產(chǎn)生巨大的高度誤差。
第二，光線折射產(chǎn)生誤差。光線在通過不同密度介質(zhì)時會發(fā)生折射，而大氣層是一個上疏下密的圈層。
因此從數(shù)千米高的山峰反射到我們眼睛里的光線會產(chǎn)生明顯的折射，產(chǎn)生大氣折光差，從而對測量結(jié)果造成影響。
為獲得更準確的結(jié)果，之后數(shù)十年間，印度測量局又多次觀測珠峰，一是更靠近珠峰，二是引入折光系數(shù)修正測量結(jié)果。其計算出的珠峰高程8839.8~8882m不等。
▽ 喜馬拉雅山的測量（1858，Andrew S. Waugh Col） | 制圖@王朝陽/可視化星球
但這樣的結(jié)果離精確還有很遠的距離，從其巨大的變動幅度就可以看出。問題出在哪里呢？
第一，地球近似橢球體。而橢球體的表面為曲面，遠達100多km的距離上珠峰和測量點的“水平面”顯然不在一個平面上。
這就需要天文測量來確定兩者的經(jīng)緯度和相對位置關(guān)系。通過測量兩地同一天太陽最高時的時間差來確定經(jīng)度，測量北極星的高度角即可確定緯度（北半球）。
第二，地球只是近似橢球體，其實際形狀并不規(guī)則。
我們所測量的“高程”是海拔，即相對于平均海水面的高度，在陸地區(qū)域則由海平面延伸形成大地水準面——假想的海平面。在這個面上重力位處處相等（重力等位面），水不會流動。由于地球物質(zhì)分布不均，這個面本身是高低不平的。
為了應(yīng)用方便，我們常用似大地水準面作為替代。網(wǎng)上被廣泛傳播的“地球真實的形狀”就是對大地水準面形狀的模擬，顯示了各地似大地水準面相對于橢球體的高度。
而要獲取各地相對于大地水準面的精確高度（海拔），需要水準測量和重力測量。
因為各地平均海水面并不一致，我國統(tǒng)一以青島觀象山的水準原點作為高程的起算點。該點的高程則由黃海多年平均海水面確定。
重力測量利用重力儀測量各地的重力加速度，通過重力值確定當(dāng)?shù)氐拇蟮厮疁拭妗?br>
第三，垂線偏差。即對于橢球體、大地水準面及似大地水準面，它們在同一點的“垂線”并不在一條線上。
因此，1921~1954年，印度又開展了多次測量。經(jīng)過一系列技術(shù)改進后，測得了比較精確的結(jié)果：8847.6m，但仍有明顯不足。主要問題在于：
第一，沒有在珠峰樹立測量標識——覘（chān）標，不同測點觀測到的目標不一致。畢竟直到1953年人類才首次成功登頂珠峰。
第二，珠峰頂覆蓋著厚厚的冰雪，并不能算作珠峰本身。
03 中國的趕超時代
精確測量珠峰的重任落到了中國。
由于珠峰位于中國邊境，因此測量珠峰高程對于維護領(lǐng)土主權(quán)也有著重要意義。新中國剛成立時，內(nèi)陸到西藏的陸路交通困難重重，經(jīng)海路繞道印度進藏甚至更容易。
1966年，珠峰高程測量終于拉開帷幕。
幾年內(nèi)，中國在珠峰周圍進行了一系列基礎(chǔ)測量工作，把測站點位推進到距峰頂不足10km、海拔6000多m的珠峰腳下。
同時，通過釋放探空氣球，實測高空溫度、氣壓等數(shù)據(jù)，計算折光系數(shù)，提高了測量精度。最終測得珠峰高程為8849.75m，但缺陷是沒有樹立覘標。
1975年，中國開展了第二次測量。這次測量最主要的突破就是首次登頂珠峰放置覘標，并探測雪深，同時把重力點推進到海拔7790m、距頂峰僅1.9km的地方。
這次得到的值正是大家熟知的8848.13m，精度±0.35m，而覆雪厚度為0.92m（不含結(jié)冰層）。
20世紀90年代起，中外多次開展了珠峰復(fù)測，并引入了先進的GPS技術(shù)。GPS是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）的一種，其利用人造衛(wèi)星實現(xiàn)對地球點位的精確測量。
同時，利用雪深雷達對冰雪厚度進行了探測。但幾次測量結(jié)果并不理想，中國未更新珠峰高程。
因此，2005年中國再次對珠峰高程進行了測量。此次測量有三套觀測方案同時進行：
1.傳統(tǒng)的三角測距法觀測峰頂樹立的覘標與測距反射棱鏡；
2.用現(xiàn)代空間大地測量法，將GPS架設(shè)在峰頂覘標頂部同軸觀測；
3.利用雪深雷達組合GPS動態(tài)定位技術(shù)觀測峰頂覆雪厚度與雪面地形。
最終測得的珠峰巖石面高程為8844.43m，精度±0.21m，冰雪厚度則為3.50m，是目前為止最可靠的結(jié)果。
既然我們已經(jīng)測得這么精確的珠峰高程，為什么15年后還要再測呢？
第一，地殼在不斷運動，珠峰高程也在變化之中，2015年尼泊爾發(fā)生的8.1級大地震也可能產(chǎn)生很大影響；
第二，國際上對于珠峰高程的認定存在差異；
第三，測量技術(shù)在進步，我們可以獲取更可靠的數(shù)據(jù)。
然而，測量珠峰高程并不僅僅為了得到高度這一個數(shù)值，也是為了獲取珠峰區(qū)域一系列科學(xué)數(shù)據(jù)，這對于板塊運動研究、冰川監(jiān)測和生態(tài)保護等都十分重要。
雖然人類的飛行技術(shù)已經(jīng)十分先進，但要將測量儀器送至近9000m的峰頂并開展測量仍然只能靠人力。2020年的今天，我們再次向頂峰發(fā)起沖擊。那么這次測量有什么新突破呢？
第一，這將是我國專業(yè)測繪人員首次登頂珠峰測高，更能保證測量精度，而以前是由登山運動員登頂。
第二，GNSS測量將以中國的北斗系統(tǒng)為主，參考GPS等其他導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)。
第三，雪深雷達、重力儀等等一系列測量儀器都將使用國產(chǎn)的，5G信號也覆蓋了珠峰北坡。
可以說，測量珠峰的歷史就是一部測繪理論技術(shù)發(fā)展完善的歷史。
人類對珠峰高程的求證
是認識自然、追求真理的過程；
是創(chuàng)新理論、改進技術(shù)的過程；
是突破極限、挑戰(zhàn)自我的過程；
而對于中國來說，也是追趕與超越的過程。
我們攀登的是地球的最高峰，更是測繪科技的最高峰。
-End-
撰稿 | 王朝陽
制圖 | 王朝陽 鄭伯容
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