我們究竟是如何測量珠峰的?

01 珠峰誕生

數千萬(wàn)年前，印度板塊與歐亞板塊碰撞擠壓，青藏高原逐漸隆起并形成“世界屋脊”。

1718年前后，在清康熙帝的派遣下，我國測量隊員帶著(zhù)銅鍍金矩度全圓儀、銅質(zhì)御制方矩象限儀等先進(jìn)儀器（現藏北京故宮）第一次測量了珠峰高程。

他們在《皇輿全覽圖》上標注其為“朱母郎馬阿林”，即珠穆朗瑪峰。但這次測量并沒(méi)有留下珠峰高程數據，也并不知道它是世界最高峰。
到了十九世紀中葉，英屬印度測量局對喜馬拉雅山脈進(jìn)行了廣泛調查與測量。在此過(guò)程中，他們發(fā)現并命名珠峰為Peak XV。之后，他們測量了珠峰高程并改名Mount Everest，珠峰的高度開(kāi)始為世人所知。

02 印度的遙測時(shí)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(jìn)行了首次測量，測得高程為8778m（一說(shuō)8783.7m）。當時(shí)的空氣污染并不嚴重，所以300km外也能觀(guān)測珠峰。
三角測量法中，首先要得到測點(diǎn)到珠峰頂的距離（下圖L3）,再測得珠峰頂的高度角（下圖β′），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(huì )產(chǎn)生誤差。因為距離遠，微小的角度誤差都會(huì )產(chǎn)生巨大的高度誤差。

第二，光線(xiàn)折射產(chǎn)生誤差。光線(xiàn)在通過(guò)不同密度介質(zhì)時(shí)會(huì )發(fā)生折射，而大氣層是一個(gè)上疏下密的圈層。

因此從數千米高的山峰反射到我們眼睛里的光線(xiàn)會(huì )產(chǎn)生明顯的折射，產(chǎn)生大氣折光差，從而對測量結果造成影響。

為獲得更準確的結果，之后數十年間，印度測量局又多次觀(guān)測珠峰，一是更靠近珠峰，二是引入折光系數修正測量結果。其計算出的珠峰高程8839.8~8882m不等。

但這樣的結果離精確還有很遠的距離，從其巨大的變動(dòng)幅度就可以看出。問(wèn)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(diǎn)的“水平面”顯然不在一個(gè)平面上。
這就需要天文測量來(lái)確定兩者的經(jīng)緯度和相對位置關(guān)系。通過(guò)測量?jì)傻赝惶焯?yáng)最高時(shí)的時(shí)間差來(lái)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(shí)際形狀并不規則。

我們所測量的“高程”是海拔，即相對于平均海水面的高度，在陸地區域則由海平面延伸形成大地水準面——假想的海平面。在這個(gè)面上重力位處處相等（重力等位面），水不會(huì )流動(dòng)。由于地球物質(zhì)分布不均，這個(gè)面本身是高低不平的。

為了應用方便，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(shí)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。

因為各地平均海水面并不一致，我國統一以青島觀(guān)象山的水準原點(diǎn)作為高程的起算點(diǎn)。該點(diǎn)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(guò)重力值確定當地的大地水準面。
      第三，垂線(xiàn)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(diǎn)的“垂線(xiàn)”并不在一條線(xiàn)上。
     因此，1921~1954年，印度又開(kāi)展了多次測量。經(jīng)過(guò)一系列技術(shù)改進(jìn)后，測得了比較精確的結果：8847.6m，但仍有明顯不足。主要問(wèn)題在于：

第一，沒(méi)有在珠峰樹(shù)立測量標識——覘（chān）標，不同測點(diǎn)觀(guān)測到的目標不一致。畢竟直到1953年人類(lèi)才首次成功登頂珠峰。

第二，珠峰頂覆蓋著(zhù)厚厚的冰雪，并不能算作珠峰本身。

 
   03 中國的趕超時(shí)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)土主權也有著(zhù)重要意義。新中國剛成立時(shí)，內地到西藏的陸路交通困難重重，經(jīng)海路繞道印度進(jìn)藏甚至更容易。

1966年，珠峰高程測量終于拉開(kāi)帷幕。

幾年內，中國在珠峰周?chē)M(jìn)行了一系列基礎測量工作，把測站點(diǎn)位推進(jìn)到距峰頂不足10km、海拔6000多m的珠峰腳下。

同時(shí)，通過(guò)釋放探空氣球，實(shí)測高空溫度、氣壓等數據，計算折光系數，提高了測量精度。最終測得珠峰高程為8849.75m，但缺陷是沒(méi)有樹(shù)立覘標。

1975年，中國開(kāi)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(shí)把重力點(diǎn)推進(jìn)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（不含結冰層）。
      20世紀90年代起，中外多次開(kāi)展了珠峰復測，并引入了先進(jìn)的GPS技術(shù)。GPS是全球導航衛星系統（GNSS）的一種，其利用人造衛星實(shí)現對地球點(diǎn)位的精確測量。

同時(shí)，利用雪深雷達對冰雪厚度進(jìn)行了探測。但幾次測量結果并不理想，中國未更新珠峰高程。
      因此，2005年中國再次對珠峰高程進(jìn)行了測量。此次測量有三套觀(guān)測方案同時(shí)進(jìn)行：

1.傳統的三角測距法觀(guān)測峰頂樹(shù)立的覘標與測距反射棱鏡；
      2.用現代空間大地測量法，將GPS架設在峰頂覘標頂部同軸觀(guān)測；
      3.利用雪深雷達組合GPS動(dòng)態(tài)定位技術(shù)觀(guān)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(dòng)，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(jìn)步，我們可以獲取更可靠的數據。
      然而，測量珠峰高程并不僅僅為了得到高度這一個(gè)數值，也是為了獲取珠峰區域一系列科學(xué)數據，這對于板塊運動(dòng)研究、冰川監測和生態(tài)保護等都十分重要。

雖然人類(lèi)的飛行技術(shù)已經(jīng)十分先進(jìn)，但要將測量?jì)x器送至近9000m的峰頂并開(kāi)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(zhuān)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(dòng)員登頂。

第二，GNSS測量將以中國的北斗系統為主，參考GPS等其他導航衛星系統。

第三，雪深雷達、重力儀等等一系列測量?jì)x器都將使用國產(chǎn)的，5G信號也覆蓋了珠峰北坡。

可以說(shuō)，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(lèi)對珠峰高程的求證
   是認識自然、追求真理的過(guò)程；
   是創(chuàng )新理論、改進(jìn)技術(shù)的過(guò)程；
   是突破極限、挑戰自我的過(guò)程；

而對于中國來(lái)說(shuō)，也是追趕與超越的過(guò)程。

我們攀登的是地球的最高峰，更是測繪科技的最高峰。