蒋涛
12月8日，中国和尼泊尔两国联合对外宣布，经过两国团队的扎实工作，珠穆朗玛峰的最新高程为8848.86米。此次珠峰高程测量也是我国对珠峰展开的第四次大规模测绘和科考。
最新的珠峰高度是怎样测出的？人类测量珠峰的技术手段又经过了怎样的进步发展？本报特约2020珠峰高程测量技术协调组成员、中尼珠峰测量联合技术委员会成员蒋涛撰文向读者解答这些问题。
珠穆朗玛峰，简称珠峰，是喜马拉雅山脉的主峰，同时是世界海拔最高的山峰，位于中国与尼泊尔边境线上，北部在中国西藏定日县境内，南部在尼泊尔境内。
数千万年前，印度洋板块与亚欧大陆板块碰撞挤压，青藏高原逐渐隆起并形成“世界屋脊”，其中具代表性的山峰便是珠峰。
作为世界最高峰，珠峰的准确高度，素来为世人瞩目。那么，2020年珠峰高程测量是怎样进行的？其中的科学道理又是什么呢？
2020珠峰高程测量，我国采用了“综合运用GNSS卫星测量、水准测量、光电测距、雪深雷达测量、航空重力和遥感测量、似大地水准面精化和实景三维建模等多种传统和现代测绘技术，精确测定珠峰高程”的技术路线，并与尼泊尔扎实开展技术合作，最终确定了基于全球高程基准的珠峰雪面高程为8848.86米。具体的科学工作，可以分为以下六个层面。
建立GNSS坐标控制网
在珠峰地区建立全球导航卫星系统(GNSS)坐标控制网，测量队员分阶段开展高精度GNSS网观测，获取343个网点的三维坐标，这就建立了高精度的珠峰高程测量坐标起算基准。
将黄海高程基准值精确传递到珠峰脚下
在珠峰及周边地区布设高程控制网，开展水准测量，从位于西藏日喀则地区的国家一等水准点起测，测量队员利用精密水准仪，一站一站地将黄海高程基准值精确传递到珠峰脚下，一共完成了780多公里的水准测量，这都是需要测量队员依靠徒步测量的方式完成的。
首次在珠峰北侧开展航空重力测量
在珠峰及周边地区开展重力测量。精确测定珠峰高程需要建立珠峰地区的高精度大地水准面模型，进而需要分布均匀的高精度重力数据。一般的重力测量采用的是地面重力测量的方法，测绘人员携带重力仪进行实地测量，将仪器放置在某个测量点位上，测量一段时间就能得到这个点位的重力数据。珠峰地区平均海拔高度在5000米以上，地形地貌极端复杂，大部分区域无法开展地面重力测量，重力数据稀少，存在大量重力资料空白区。因此，我们在全世界首次在珠峰北侧地区开展航空重力测量，以解决重力数据空白问题，提升珠峰地区高程起算面的精度。
航空重力测量，顾名思义，就是把航空重力仪安装在飞机上，这相当于在飞机上安装一个感应地球重力的传感器，它能反映地面重力的变化。飞机按照事先设计好的测线在空中来回飞行，多条飞行测线形成一个密集的空中重力数据面。我们结合机载卫星动态定位、惯性导航和重力仪数据把空中重力值测出来。
此次珠峰北侧地区航空重力测量使用航空地质一号飞机，搭载先进的航空重力仪，飞行高度超过1万米，共获取航空重力测线总长度5635.2公里，覆盖面积达1.27万平方公里。珠峰本身地形复杂，数据资料不全，飞机在高海拔地区起飞，风又特别大，可以说是高风险、高难度的飞行。我们在反复咨询空军、民航和气象等部门的技术专家后，才下定决心在珠峰地区开展高风险、高难度的航空测量。
测量登山队员登顶开展峰顶测量
珠峰高程测量，最重要的是测量登山队员登顶开展峰顶测量，获取峰顶观测数据。2020年5月27日11时，中国测量登山队登顶成功后，在峰顶创纪录地停留了150分钟。在峰顶开展了测量觇标架设、GNSS测量、雪深雷达测量和地面重力测量，使用的都是国产仪器。
测量登山队员首次实现了峰顶北斗卫星定位，观测时间超过40分钟，峰顶点与珠峰地区9个GNSS地面测站组成峰顶GNSS联测网，进行GNSS同步观测。
测量登山队员利用国产重力仪，在世界上首次测量了珠峰峰顶重力观测值，这有助于提高珠峰高程起算面的精度。另外，采用国产地质雷达探测仪器测量了峰顶冰雪层厚度。
与此同时，地面测量人员从珠峰脚下的6个测站，利用自主研发的长测程测距仪照准峰顶觇标反射棱镜进行交会观测，最长测距接近19公里，交会观测数据主要为峰顶GNSS测量数据提供独立检核。
在珠峰峰顶这样一个极寒、极低气压的高海拔环境中成功完成测量，这很好地说明了国产测量仪器的长足进步。
珠峰测量数据处理分析
所有测量数据获取完毕并经过质量检查后，进入珠峰测量数据处理分析阶段。概括而言，珠峰高程测量数据处理的核心是通过严密计算得到珠峰的“顶”和“底”的精确位置。
对GNSS控制网、峰顶GNSS联测网和交会测量数据进行处理，可以得到珠峰峰顶觇标点的三维空间坐标，即纬度、经度和大地高。数据处理结果表明：利用GNSS测量数据计算的珠峰大地高与交会测量确定的结果，仅相差2.6厘米，考虑到两种技术手段相互独立，这个量级的差异是非常小的；根据误差理论，GNSS测量获取的珠峰大地高结果精度达到了毫米级。这就实现了珠峰“顶”的高精度测定。
接下来要精确计算珠峰“底”的位置，科学家基于物理大地测量的理论方法进行数据处理，联合航空重力、地面重力、高分辨率地形和其它数据，结合GNSS和水准测量数据，建立珠峰地区的大地水准面模型，这就相当于把珠峰高程起算面，也就是黄海高程基准面这个“底”精准地确定出来了。结果表明，加入航空重力测量数据后，珠峰高程起算面精度达到了4.8厘米，相比没有航空重力测量数据时，精度提高了近40%，这意味着珠峰海拔高程的精准度也会相应提升。
精准确定了珠峰的“顶”和“底”，珠峰峰顶的大地高减去大地水准面差距，就能获取精确的珠峰高程值。
中尼合作开展数据处理
2020珠峰高程测量的总体目标是落实中尼联合声明，实现中尼两国共同宣布珠峰高程。中尼双方成立了中尼珠峰测量联合技术委员会，合作开展了数据处理。
高程基准是珠峰高程测量的关键要素，中国和尼泊尔都有自己国家法定的高程基准，中国是黄海平均海平面，尼泊尔是印度洋平均海平面。按照国际合作惯例，国际合作中通常采用共同高程基准，而不采用某一方的高程基准。
中尼联合技术委员会经过技术会谈最终商定：根据国际大地测量协会发布的关于全球高程基准(IHRS)的定义和参数，联合地面重力、航空重力及其它数据建立珠峰地区重力大地水准面，这是全球高程基准在珠峰地区的具体实现，作为中尼共同宣布珠峰高程的起算面。
选定了高程基准后，中尼在数据处理阶段，逐项对中间数据和结果进行了细致比对和反复检核，双方数据和结果一致性很好，最终双方技术团队共同确定基于全球高程基准的珠峰雪面高程为8848.86米。
此外，在2020珠峰高程测量工作中，我国还开展了珠峰地区航空遥感测量、实景三维模型构建和冰川变化监测等工作。2020珠峰测量获取的丰富观测数据成果，将为珠峰地区的生态环境保护修复、自然资源管理、地质研究与调查等领域提供宝贵的第一手观测资料。