如何精確測(cè)定珠峰高度課件

如何精確測(cè)定珠峰高程以2005年珠峰復(fù)測(cè)為例

根據(jù)《中華人民共和國(guó)測(cè)繪法》，經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)并授權(quán)，國(guó)家測(cè)繪局公布珠穆朗瑪峰高程新數(shù)據(jù)，即日起在行政管理、新聞傳播、對(duì)外交流、公開(kāi)出版的地圖、教材及社會(huì)公眾活動(dòng)中使用。

珠穆朗瑪峰高程數(shù)據(jù)為：

珠穆朗瑪峰峰頂巖石面海拔高程8844.43米。

參數(shù)：珠穆朗瑪峰峰頂巖石面高程測(cè)量精度±0.21米；峰頂冰雪深度3.50米。

原1975年公布的珠穆朗瑪峰高程數(shù)據(jù)停止使用。特此公告。

國(guó)家測(cè)繪局

二００五年十月九日

國(guó)家測(cè)繪局關(guān)于啟用珠穆朗瑪峰高程新數(shù)據(jù)的公告珠穆朗瑪峰高程測(cè)量紀(jì)念碑高程測(cè)量2005珠穆朗瑪峰■３月１０日國(guó)家測(cè)繪局組織的２００５年珠峰高程測(cè)量隊(duì)從西安出發(fā)?！觯吃拢保等盏竭_(dá)青海格爾木，開(kāi)始珠峰高程測(cè)量工作?！觯丛拢保踩諟y(cè)量隊(duì)員到達(dá)珠峰大本營(yíng)，建立珠峰高程測(cè)量營(yíng)地?！觯翟拢保比盏谝慌琼敎y(cè)量隊(duì)員出發(fā)，抵達(dá)海拔６５００米的前進(jìn)營(yíng)地?！觯翟拢保踩盏诙琼敎y(cè)量隊(duì)員出發(fā)，抵達(dá)海拔６５００米的前進(jìn)營(yíng)地。■５月２１日第一批登頂隊(duì)員到達(dá)８３００米突擊營(yíng)地，準(zhǔn)備沖頂。第二批隊(duì)員到達(dá)７７９０米營(yíng)地待命?！觯翟拢玻踩罩榉宸屙敎y(cè)量成功進(jìn)行。

■６月１２日全部野外測(cè)量數(shù)據(jù)送抵西安國(guó)家測(cè)繪局大地測(cè)量數(shù)據(jù)處理中心，隨即開(kāi)始了水準(zhǔn)測(cè)量、ＧＰＳ定位、三角測(cè)量、重力與大地水準(zhǔn)面、雷達(dá)測(cè)深等數(shù)據(jù)處理和計(jì)算工作。

■７月１８日國(guó)家測(cè)繪局和總參測(cè)繪局在北京聯(lián)合召開(kāi)了“２００５珠穆朗瑪峰高程測(cè)量”項(xiàng)目驗(yàn)收評(píng)審會(huì)議?！觯保霸拢谷論?jù)經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)并授權(quán)，國(guó)家測(cè)繪局正式公布２００５珠峰高程測(cè)量獲得的新數(shù)據(jù)。測(cè)量意義陜西省測(cè)繪局，李朋德副局長(zhǎng)第一，體現(xiàn)了我們國(guó)家的主權(quán)。第二，珠峰測(cè)量涉及到我們測(cè)繪的多方面的技術(shù)，這是發(fā)展新技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)集中體現(xiàn)，是對(duì)我國(guó)測(cè)繪科技水平的一次考驗(yàn)。第三，我們希望借此次珠峰復(fù)測(cè)，拉近測(cè)繪科學(xué)和公眾的距離，讓公眾了解測(cè)繪工作，關(guān)注測(cè)繪工作。第四，研究喜馬拉雅山脈幾十年內(nèi)的地質(zhì)變化，預(yù)計(jì)幾十年后的地質(zhì)變化。儀器簡(jiǎn)介1精密水準(zhǔn)儀德國(guó)蔡司NI002水準(zhǔn)儀產(chǎn)品簡(jiǎn)介精密水準(zhǔn)儀直讀0.05mm（直腿架）

NI002型水準(zhǔn)儀是精密水準(zhǔn)儀的一種，具有望遠(yuǎn)鏡放大倍數(shù)大，分辨率高，讀數(shù)誤差小，應(yīng)用于一、二等水準(zhǔn)測(cè)量和高精度的工程測(cè)量中，如建構(gòu)筑物的沉降觀測(cè)，大型橋梁工程的施工測(cè)量，荷載試驗(yàn)和大型精密設(shè)備安裝的水平基準(zhǔn)測(cè)量等。價(jià)格：55000元2GPS美國(guó)Trimble公司捐贈(zèng)GPS接收TrimbleR7

碼差分GPS定位

水平.±0.25m+1ppmRMS

垂直.±0.50m+1ppmRMS

WAAS差分定位精度3.一般<5m3DRMS

靜態(tài)和快速靜態(tài)GPS測(cè)量2

水平.±5mm+0.5ppmRMS

垂直.±5mm+1ppmRMS

動(dòng)態(tài)測(cè)量2

水平.±10mm+1ppmRMS

垂直.±20mm+1ppmRMS

初始化時(shí)間4.一般<10秒

初始化可靠性5.一般>99.9%觀測(cè)

先進(jìn)的TrimbleMaxwell?定制測(cè)量GNSS芯片

高精度的多相關(guān)器，用于GNSS偽距觀測(cè)

未經(jīng)過(guò)濾與平滑的偽距觀測(cè)數(shù)據(jù)，用于低噪聲、低多路徑誤差、低時(shí)域相

關(guān)和高動(dòng)態(tài)響應(yīng)

極低的GNSS載波相位觀測(cè)噪聲，1Hz帶寬內(nèi)的精度<1mm

支持以dB-Hz為單位的信噪比

Trimble成熟的低度角跟蹤技術(shù)

3全站儀經(jīng)緯儀徠卡TC2003全站儀▉世界上最高精度的全站儀：測(cè)角精度（一測(cè)回方向標(biāo)準(zhǔn)偏差）0.52，測(cè)距精度1mm+1ppm▉具有激光對(duì)點(diǎn)器；可加配EGL導(dǎo)向光；配備RCS遙控器可組成單人測(cè)量系統(tǒng)徠卡T3光學(xué)經(jīng)緯儀在本次測(cè)量選定的6個(gè)對(duì)峰頂占標(biāo)進(jìn)行交會(huì)測(cè)量的交會(huì)點(diǎn)中，全部使用的是徠卡的測(cè)量?jī)x器，即TC2003全站儀或T3光學(xué)經(jīng)緯儀。4雪深雷達(dá)探測(cè)儀當(dāng)時(shí)世界上只有兩臺(tái)（意大利），全部借給中國(guó)。測(cè)定的冰雪深度的精度是±0.1米5相對(duì)重力儀相對(duì)重力測(cè)量采用的主要有石英和金屬?gòu)椈芍亓x器。相對(duì)重力測(cè)量?jī)x器的核心部件為彈性優(yōu)良的金屬或者石英彈簧，以彈簧的伸縮變化測(cè)定重力的變化。

相對(duì)重力儀中的彈簧存在彈性疲勞現(xiàn)象，因而重力儀會(huì)產(chǎn)生“零點(diǎn)漂移”，即在重力不變的情況下，重力儀的讀數(shù)隨時(shí)間而變化?！傲泓c(diǎn)漂移”對(duì)重力儀的測(cè)量精度會(huì)有影響，通常只能在觀測(cè)中加以修正，而不能完全消除。

從海拔5200米的大本營(yíng)出發(fā)前往前進(jìn)營(yíng)地的測(cè)量登山隊(duì)全體隊(duì)員，將在海拔6500米到8300米之間，每隔500米進(jìn)行一次重力梯度測(cè)量。6覘標(biāo)氣象儀器其他儀器此次新設(shè)計(jì)、制造的覘標(biāo)使用優(yōu)質(zhì)的航空鋁合金，全重為4.6公斤，立于冰雪面以上部分高2．5米，冰雪面以下部分長(zhǎng)0．73米。這個(gè)覘標(biāo)矗立于珠峰峰頂，可以作為測(cè)量人員的標(biāo)志性參照物。筆直挺拔的覘標(biāo)上裝有GPS接收天線、6塊反射棱鏡、經(jīng)緯儀照準(zhǔn)標(biāo)籠及自動(dòng)氣象儀等多種測(cè)量設(shè)備從開(kāi)始設(shè)計(jì)到最終完成，這根小小的覘標(biāo)共耗費(fèi)了10萬(wàn)元。為了獲取峰頂?shù)臍庀髷?shù)據(jù)，我們?cè)诘琼數(shù)漠?dāng)天，于珠峰大本營(yíng)，釋放了五個(gè)探空氣球，獲取了珠峰鄰近地區(qū)的高空氣象數(shù)據(jù)（包括不同高度、不同時(shí)間的大氣溫度、氣壓、風(fēng)速等氣象信息），削弱了大氣及其變化所引起的測(cè)量誤差，大大提高了測(cè)量數(shù)據(jù)的精度。珠峰的高程：海拔高或正常高高程測(cè)量原理正常高：H正常大地高：H高程異常：ξH=H正常+ξ高程的定義是某地表點(diǎn)在地球引力方向上高度，也就是重心所在地球引力線的高度。這句話的意思是，地球上每個(gè)點(diǎn)高程的方向都是不同的。青島水準(zhǔn)零點(diǎn)我國(guó)現(xiàn)在用的“1985國(guó)家高程基準(zhǔn)”中，采用的是青島驗(yàn)潮站的18年長(zhǎng)期觀測(cè)結(jié)果計(jì)算出來(lái)的平均黃海海水面，作為我國(guó)統(tǒng)一的高程起算基準(zhǔn)面，也就是海拔零起始面。因此，珠峰的高程實(shí)際上就是在珠峰的重力線方向上相對(duì)于青島黃海海平面的高度。經(jīng)過(guò)我國(guó)幾代測(cè)量人員的不懈努力，已經(jīng)取得西藏拉孜縣相對(duì)青島水準(zhǔn)原點(diǎn)的精確高度。因此，在此次珠峰復(fù)測(cè)行動(dòng)中，起算面就不必是青島了，而是拉孜。測(cè)量隊(duì)員們從拉孜開(kāi)始，徒步向珠峰測(cè)量，路程約500公里，測(cè)量站超過(guò)10000個(gè)。第一階段：海拔5300米之前——水準(zhǔn)測(cè)量法最多60米為一個(gè)測(cè)量站

二、三等水準(zhǔn)路線布測(cè)了397公里，主要是將國(guó)家高程基準(zhǔn)：一等水準(zhǔn)點(diǎn)高程作為起算點(diǎn)，引入珠峰的臨近點(diǎn)。形成水準(zhǔn)環(huán)線和支線，以提高測(cè)量精度。水準(zhǔn)測(cè)量最高海拔是5300米，5300米—5600米的困難地區(qū)采用高程導(dǎo)線的方法傳遞高程。登頂隊(duì)員水準(zhǔn)隊(duì)員重力，GPS隊(duì)員重力測(cè)量96點(diǎn)，包括GPS點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)、登山路線點(diǎn)的重力測(cè)量。精確測(cè)定珠峰的高程，必須具有該地區(qū)較詳盡的重力資料，用以改善GPS技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)所測(cè)定的高程精度。第二階段：海拔5600米以后—6點(diǎn)聯(lián)測(cè)確保精度交會(huì)峰頂六個(gè)交會(huì)點(diǎn)的水平角與垂直角觀測(cè)、電磁波測(cè)距、氣象數(shù)據(jù)采集、20公里導(dǎo)線。目的是采用傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)手段將交會(huì)點(diǎn)高程聯(lián)測(cè)到珠峰峰頂。從測(cè)量技術(shù)上講，僅有峰頂?shù)臏y(cè)量數(shù)據(jù)無(wú)法精確測(cè)定珠峰的高程，我們還必須盡量多地選取可以與珠峰峰頂通視的交會(huì)點(diǎn)。同時(shí)，角度測(cè)量和電磁波測(cè)距受氣象因素的影響非常大，在觀測(cè)期間必須詳細(xì)記錄氣象數(shù)據(jù)。5月22日11：08登頂成功，11：50豎起紅色覘標(biāo)

上午11時(shí)零8分，珠峰登山測(cè)量隊(duì)長(zhǎng)小嘉布率先成功登上珠峰頂峰。來(lái)自西藏登山隊(duì)的小加布、普布和西藏登山學(xué)校的阿旺給噸和多吉格桑等4名中國(guó)測(cè)量登山隊(duì)隊(duì)員，由4名夏爾巴協(xié)助和另外16名登山隊(duì)員及高山協(xié)作人員共24人組成A組，于當(dāng)天凌晨3時(shí)30分自8300米突擊營(yíng)地出發(fā)，經(jīng)過(guò)歷時(shí)7個(gè)半小時(shí)艱苦卓絕的攀登，于11時(shí)零8分第一名隊(duì)員登上珠峰頂峰。

11時(shí)38分49秒，冰雪雷達(dá)探測(cè)儀和裝在上面的GPS接收機(jī)開(kāi)始工作，記錄GPS和雷達(dá)數(shù)據(jù)。接著在峰頂雪面高處安裝豎立覘標(biāo)，11時(shí)43分55秒覘標(biāo)頂端GPS開(kāi)始觀測(cè)，11時(shí)50分覘標(biāo)成功豎立在峰頂。11時(shí)59分登山測(cè)量隊(duì)員開(kāi)始拖動(dòng)雪深雷達(dá)探測(cè)儀進(jìn)行剖面測(cè)量工作，探測(cè)珠峰頂峰的冰雪厚度，12時(shí)18分24秒結(jié)束，有效記錄38分55秒數(shù)據(jù)。GPS觀測(cè)于12時(shí)19分33秒結(jié)束，有效觀測(cè)時(shí)間35分38秒。GPS雪深三角高程峰頂數(shù)據(jù)GPS數(shù)據(jù)雷達(dá)探測(cè)儀數(shù)據(jù)覘標(biāo)位置數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理技術(shù)特點(diǎn)采用國(guó)際上最新的TRF2000框架,充分利用國(guó)內(nèi)外的GPS連續(xù)運(yùn)行站以提高整網(wǎng)的精度。考慮到珠峰地區(qū)的高差與重力異常值均較大,三等水準(zhǔn)路線加入了重力異常改正。為確保高程成果的精度與可靠性,對(duì)水準(zhǔn)高程起算點(diǎn)I薩拉40基進(jìn)行了檢測(cè),分析了I薩拉40基相對(duì)于青島水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程中誤差。收集了珠峰地區(qū)SRTM3,1:5萬(wàn)DEM及全球GTOPO30數(shù)據(jù),能夠精確地確定珠峰地區(qū)的數(shù)字地形模型,減少地形誤差對(duì)重力場(chǎng)精細(xì)結(jié)構(gòu)、區(qū)域大地水準(zhǔn)面精化的影響。收集了2700余個(gè)珠峰地區(qū)及國(guó)外相鄰地區(qū)重力點(diǎn)成果,提高了珠穆朗瑪峰地區(qū)重力數(shù)據(jù)的分布密度與分辨率。使用珠峰周邊地區(qū)重力數(shù)據(jù)以及地形數(shù)據(jù),選擇EGM96作為基礎(chǔ)模型,采用移去一恢復(fù)技術(shù),率先完成了珠峰地區(qū)分辨率為2.5’X2.5’高精度似大地水準(zhǔn)面的確定。用高精度動(dòng)態(tài)GPS定位技術(shù)結(jié)合雷達(dá)探測(cè)技術(shù),測(cè)定了冰雪層厚度,確定了峰頂局部地域雪下巖石面高程起伏。成果2005珠穆朗瑪峰高程復(fù)測(cè)是一項(xiàng)綜合運(yùn)用GPS、精密水準(zhǔn)測(cè)量、大地水準(zhǔn)面精化、重力測(cè)量、雷達(dá)測(cè)深、氣象探測(cè)及地學(xué)理論等大地測(cè)量各種相關(guān)技術(shù)的國(guó)家基礎(chǔ)測(cè)繪項(xiàng)目,經(jīng)內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理取得了重要的可靠的成果。2005年7月18日通過(guò)了由國(guó)家測(cè)繪局和總參測(cè)繪局組織的項(xiàng)目驗(yàn)收。1mm+1ppm是人們通常對(duì)1mm+1ppm×D(公里）的縮寫(xiě)，它反映的是全站儀或者測(cè)距儀的標(biāo)稱測(cè)距精度。其中:1mm，代表儀器的固定誤差，主要是由儀器加常數(shù)的測(cè)定誤差、對(duì)中誤差、測(cè)相誤差造成的，固定誤差與測(cè)量的距離沒(méi)有關(guān)系。即不管測(cè)量的實(shí)際距離多遠(yuǎn)，全站儀都將存在不大于該值的固定誤差。1ppm×D公里代表比