作為世界最高峰、 “地球第三極”，珠峰高程測量不僅是測繪領(lǐng)域的大事，也是公眾關(guān)注的熱點。

　　受印度板塊與歐亞板塊碰撞影響，青藏高原屬于全球板塊運動劇烈地區(qū)之一，珠峰也處于整體隆起和漂移狀態(tài)，獲得珠峰隆起的具體數(shù)值一直是地球科學工作者關(guān)注的重要科學問題。同時，珠峰高程測量數(shù)據(jù)可為研究青藏地區(qū)板塊運動、冰雪消融和環(huán)境變化等提供重要參考。精準的珠峰高程測量成果不僅是國家綜合實力和科技發(fā)展水平的體現(xiàn)，更是國家主權(quán)的象征，具有重大國際影響和社會效益。

　　我國第三次珠峰高程測量使用了多種技術(shù)手段，包括水準測量、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS，主要包括美國的GPS、歐洲的伽利略、俄羅斯的格洛納斯和我國的北斗）測量、三角高程測量、航空與峰頂重力測量，以及雪深雷達測量等。這樣的安排不僅有利于不同測量手段結(jié)果間的檢核，更是為了綜合不同觀測技術(shù)以提升高程解算結(jié)果精度。

　　不少公眾也許會問，既然有了全新的GNSS測量，為何還需要傳統(tǒng)的重力測量？珠峰高程測量究竟有多難？不妨讓我們從頭說起。

2020珠峰高程測量登山隊成功登頂后，在峰頂豎立覘標，安裝GNSS天線，開展各項峰頂測量工作。來源：新華社

　　身高起算的“大地水準面”

　　高程可通過不同測量方式得到，包括水準測量、三角高程測量、GNSS測量技術(shù)等。但無論使用哪一種技術(shù)，重力測量對高程結(jié)果的最后確定至關(guān)重要。

　　要講清楚這個問題，得從高程的基本定義出發(fā)。

　　何謂 “高度”？比方說，一塊紀念石碑上刻著珠峰高度8844.43米，這是2005年我國官方發(fā)布的“珠峰高度”值?！案叨取笔峭ǔ５恼f法，或者是口語的叫法，“高度”的專業(yè)稱謂是“高程”，是指地表點沿鉛垂線方向到大地水準面的距離，又稱“海拔高” 或“正高”。

　　這里有一個“大地水準面”的概念。它指與平均海水面重合，并延伸到大陸內(nèi)部的水準面。大地水準面是高程的“起算面”或“基準面”，我們所說的“珠峰高度”就是相對于這個起算面的高度值。

　　大地水準面是有物理含義的。在這個參考面上，重力位是等值的，所以也稱為“等位面”。也有一種說法，“高程”是相對于平均海平面而言的，這就是它為什么又被稱為 “海拔高”的原因。

　　沿用至今的“國家高程基準”

　　目前，世界上還沒有一個十分精準的全球海平面模型，這使得全球高程系統(tǒng)的統(tǒng)一問題，一直是國際大地測量界的難題。各國采用區(qū)域平均海平面為基準定義“海拔高”。

　　我國在確定高程時，采用的是黃海平均海平面作為參考面。依據(jù)這個參考面，國家測繪主管部門發(fā)布了“1985國家高程基準”，一直沿用至今。它是依據(jù)青島驗潮站1952年至1979年的海潮記錄得到的海平面變化“平均值”，又稱為“平均海平面”。

　　珠峰高程就是峰頂相對于黃海平均海平面的高差。傳統(tǒng)的珠峰高度測量采用水準測量，也就是從我國青島水準原點開始，一路向西，就像測量樓梯臺階高度那樣逐段測量，一直測到珠峰，采用高程傳遞方法獲得珠峰高度。

　　但這種測量方式不僅距離長，而且路徑十分復雜，每次能測量的距離十分有限，這導致高程傳遞誤差大，人力物力和時間成本十分昂貴。在極寒、地形極復雜、極度缺氧的珠峰地區(qū)，用水準測量方法直接測定珠峰高程，還不具備應(yīng)有的條件。

　　從多次珠峰高程測量來看，采用直接水準測量與測距高程導線測量，測得的高程僅到海拔6000多米的地方，海拔更高位置的測量使用的是三角高程測量技術(shù)。

　　理論上的“正常重力值”

　　在精密水準測量中，重力測量能起到至關(guān)重要的作用。

　　我們知道，由于大地水準面存在起伏，導致重力位水準面也不是標準球面。在精密水準測量中，如果沿不同測量路線測量兩個水準點間的高差，這會導致得到的高差結(jié)果不一致。

　　在一個大范圍區(qū)域開展精密水準測量，如果不加入重力改正，這些測量成果不具備嚴密性，就沒有實用價值。通過水準點上進行加密重力測量，獲得水準點上的實測重力值，再利用相鄰水準點重力異常值與實測高差完成重力異常改正，通過在精密水準測量數(shù)據(jù)處理中加入正常水準面不平行改正、重力異常改正（統(tǒng)稱“重力改正”），獲得最終的觀測高差，用其進行水準網(wǎng)平差，推算水準點的高程值，這樣就能確保精密水準成果的科學性、唯一性和嚴密性。

　　另外，應(yīng)該注意的是，地球并不是標準球形體，而是一個近似橢球體。為方便科學研究，歷史上德國科學家引入了一個理想橢球體來近似真實地球，又稱為“平均橢球體”或“參考橢球體”。

　　這個參考橢球體包含了地球所有質(zhì)量，其面上的重力可通過理論模擬獲得，行業(yè)領(lǐng)域?qū)⑦@個理論模擬稱為“正常重力值”。也就是說，一旦確定了橢球面上某點位置，就可以知道該點的幾何坐標和正常重力值——參考橢球面是處理大地測量成果而采用的與地球大小和形狀十分接近并進行定位的橢球表面。

　　來自導航衛(wèi)星的“大地高”

　　隨著科技快速發(fā)展，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）的成功應(yīng)用，為高程測量帶來革命性變化。在此次珠峰高程測量中，我國高精度北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)發(fā)揮著主力軍作用。

　　GNSS技術(shù)測量的是衛(wèi)星到地表測點的距離。由于衛(wèi)星到地心的距離可通過確定衛(wèi)星軌道得知，那么就容易得到地表測點到參考橢球面的距離，這一距離又被稱為“大地高”。

　　通常大地水準面與參考橢球面并不重合，兩者存在一定差異，利用GNSS技術(shù)不能直接確定測點到“大地水準面”的距離，也就無法測定“高程”或者“海拔高”。

　　“新身高”精度將達歷史最佳

　　此次珠峰頂?shù)亩c重力測量和北坡1.25萬平方公里的航空重力測量，將顯著提升珠峰地區(qū)大地水準面的精度，為高精度的珠峰高程測量提供歷史最好的海拔高程起算基準。因此，這次珠峰高程測量的精度將達“史上最高”。

　　簡言之，珠峰高程的測量取決于兩個關(guān)鍵因素：一個是珠峰峰頂測點位置到參考橢球面間的距離，即“大地高”；另一個是大地水準面到參考橢球面的差距，即 “大地水準面差距”或“高程異常”。GNSS測量技術(shù)確定“大地高”，重力測量技術(shù)確定“高程異?！薄?/span>

　　因此，“海拔高”實際就是“大地高”和“高程異?！敝?。這就是為什么用GNSS測量高程時一定要使用重力測量的原因。