作為世（shì）界最（zuì）高峰、 “地球第三極”，珠峰高程測量（liàng）不僅是測繪領（lǐng）域的大（dà）事，也是公眾關注的熱點（diǎn）。

　　受印度板塊與歐亞板塊碰撞影（yǐng）響，青藏高原屬於全球板塊運動劇烈（liè）地區之一，珠峰也處於整體隆起和漂移狀態，獲得（dé）珠峰隆起的具體（tǐ）數值一（yī）直是（shì）地球科學工作者關注的（de）重要科學（xué）問題。同時，珠峰高程測量數（shù）據可為研究青藏地區板塊運動、冰雪消融和環境變化等提供重要參考。精準的珠峰高程（chéng）測量成（chéng）果不僅是國家綜（zōng）合實力和科技發展水平的體現，更是國家主權的象征，具有重大國際影響和社會效益。

　　我國第三次珠峰高（gāo）程測量（liàng）使用了多種技術手段，包括水準測量（liàng）、全（quán）球導航衛星係統（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鬥）測量、三角高程測量、航空與峰頂重力測量，以及（jí）雪（xuě）深雷達測量（liàng）等。這樣的安排不僅有利於不（bú）同（tóng）測量手段結果間的檢核，更是為了綜合（hé）不同觀測（cè）技術以提升（shēng）高程解算結果精度。

　　不少公（gōng）眾也許會問，既然有了全新（xīn）的GNSS測量，為何還需要傳統的重力測量？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後（hòu），在峰頂豎立覘標，安裝GNSS天線，開展各項峰頂測量工（gōng）作。來源：新華社

　　身（shēn）高起算的（de）“大地水準麵”

　　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測量技術等。但無論使用哪一種技術，重力測量對高程結果的最後（hòu）確定至關重要。

　　要講清楚這個問題，得從高程（chéng）的基本定義出（chū）發（fā）。

　　何謂 “高度”？比方說（shuō），一塊紀念石碑上刻著珠峰高度8844.43米，這（zhè）是（shì）2005年我國官方發布的“珠峰高度”值。“高度（dù）”是通常的說法（fǎ），或（huò）者是口語的叫法，“高度”的專業稱謂是“高程（chéng）”，是指地表點沿鉛垂線方向到大地水準麵的距離，又稱“海拔高” 或“正高”。

　　這裏有一（yī）個“大地水準麵”的概念。它指與平均海水麵重合，並延伸到大陸內部的水準麵。大地水準麵是高程的“起算麵”或“基準麵”，我們所說的“珠（zhū）峰（fēng）高（gāo）度”就是相對於這個（gè）起（qǐ）算麵的高度（dù）值。

　　大地水（shuǐ）準麵是（shì）有物理（lǐ）含義的。在這個參考麵上，重力位是（shì）等值的，所以也稱為“等位麵”。也有（yǒu）一（yī）種說法，“高程”是相對於平均海平麵而言的，這就是它為什麽又被稱為 “海拔高”的原因。

　　沿（yán）用（yòng）至今的“國家高程基準”

　　目前，世界上還（hái）沒有一個十分精準的全球海平（píng）麵模型，這使得全球高程係統的（de）統一問題，一直是國際大地測量界（jiè）的難題。各國采用區域平均海平麵為（wéi）基（jī）準定義“海拔高”。

　　我（wǒ）國在確定（dìng）高程時，采（cǎi）用的是（shì）黃（huáng）海（hǎi）平均海平麵作為（wéi）參考麵。依據這個參（cān）考麵，國家測繪主管（guǎn）部門發布了“1985國家高程基準”，一直沿用至今。它是依據青（qīng）島驗潮站（zhàn）1952年至1979年的海潮記錄得到的海平麵（miàn）變化（huà）“平（píng）均（jun1）值”，又稱為“平均海（hǎi）平麵”。

　　珠峰高程（chéng）就（jiù）是（shì）峰頂相對於黃海平均海平麵的高差。傳統的珠峰高度（dù）測量采用水準測量，也就是從我國青島（dǎo）水（shuǐ）準原點（diǎn）開始，一路（lù）向西，就像測量（liàng）樓梯台階高度那樣逐段（duàn）測（cè）量，一直測到珠峰，采用高程傳遞（dì）方法獲（huò）得珠峰高度。

　　但這種（zhǒng）測量方式不僅距離長，而且路徑十分複雜，每（měi）次能測量（liàng）的距離十（shí）分有限（xiàn），這導（dǎo）致高程傳遞誤差大，人力物力和時間成（chéng）本十分昂貴。在極寒、地形極（jí）複雜、極度缺氧的（de）珠峰地區，用水準測量方法直接測定珠峰高程，還不具備應有的條件。

　　從多（duō）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（liàng），測得的高程僅到海拔6000多米的（de）地方，海拔更（gèng）高位置的測量使用的是三角高程測量技術。

　　理（lǐ）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重要（yào）的作用。

　　我們知道，由於大地水準麵存在起伏，導致重力位水準麵也不是標準球麵（miàn）。在精密水（shuǐ）準測量中，如果沿（yán）不（bú）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果不（bú）一致。

　　在一個大範圍區域（yù）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（jù）備嚴密性，就沒有實用價值。通過水準點上進（jìn）行加密重（chóng）力測量，獲得水準點上的實測重力值，再利用相（xiàng）鄰水準點重力異常值與實測高差完成重力（lì）異常改正，通（tōng）過在精密水（shuǐ）準測量數據處理中加入正常水準麵不平行改（gǎi）正、重力異常改正（統稱“重力改正”），獲得最終的觀測高差，用其進行水準網平差，推算水準點的高程值，這樣就能確保精密水準成果的科學（xué）性、唯（wéi）一性和嚴密（mì）性。

　　另外，應該注意的是，地球並（bìng）不是標準球形體，而是一個近似（sì）橢球體。為方便科學（xué）研究（jiū），曆史上德國科學家（jiā）引入了一個理想橢球體（tǐ）來近似真實地球（qiú），又稱為（wéi）“平均橢球體”或（huò）“參考橢球體”。

　　這個參考橢球體包含了地球所有質量，其麵上的重力可通過理論模擬（nǐ）獲得，行業領域將這個理論模擬稱為“正常重力值”。也就是說，一旦確定了（le）橢（tuǒ）球麵上某點位（wèi）置，就（jiù）可以知道該點的幾（jǐ）何坐標和正常重（chóng）力（lì）值——參考橢球麵是處（chù）理大地測量成（chéng）果而采用的與（yǔ）地（dì）球大小和形狀十分（fèn）接近並進（jìn）行定位的橢球表麵。

　　來自導航衛星的（de）“大地高”

　　隨著科技快速發展，全球導航（háng）衛（wèi）星係統（GNSS）的成功應用，為高程測量帶來革命（mìng）性變化（huà）。在此次珠峰高程測量中（zhōng），我國（guó）高精度北鬥衛星導航（háng）定位係統（tǒng）發揮著主力軍作用。

　　GNSS技術測量的是衛星（xīng）到地表測點的距離。由於衛（wèi）星到地心的距（jù）離可通過確定衛（wèi）星軌道得知，那麽就容易得到地表測點到參（cān）考橢球麵的距（jù）離，這一距離又被稱為“大地高”。

　　通常大地（dì）水（shuǐ）準麵（miàn）與參考橢球麵（miàn）並（bìng）不重合，兩者存在一定差異，利用GNSS技術不能直接確定測點（diǎn）到“大地水準麵”的（de）距（jù）離，也就無法測定（dìng）“高程”或者“海拔高（gāo）”。

　　“新身高”精度將達曆史最佳

　　此次（cì）珠峰頂（dǐng）的（de）定（dìng）點重力測量（liàng）和北坡1.25萬平方公裏（lǐ）的航空重力測量，將顯著提升珠峰地區大地水準麵的精度，為高精度的珠峰高程（chéng）測量提供曆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（shàng）最高（gāo）”。

　　簡言之，珠峰高程的測量取決於兩個關鍵因（yīn）素：一（yī）個是珠峰峰頂測點位置到（dào）參考橢球麵間的距離（lí），即“大地高”；另一個是大地水準麵到參考橢球麵的差距，即 “大地水準（zhǔn）麵差（chà）距”或“高程異常”。GNSS測量技術確定“大地高”，重力測（cè）量技術確定“高程異常”。

　　因此，“海拔高”實際就是“大地高（gāo）”和“高程（chéng）異常”之差。這就是為什麽用（yòng）GNSS測量高程時（shí）一定要使用重力測量的原因。