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高程,是测绘学中的一个名词,就是人们平时所说的“海拔”或“高度”。那么,人们就会问,高程是从哪起算的?又是如何测量得到的?要搞清楚这些问题,需要了解水准原点的基本概念。因为,全国各地包括珠穆朗玛峰(简称珠峰)的高程,都是以中华人民共和国水准原点(简称中国水准原点或国家水准原点)为起算依据测算得到的。

为使测算全国各地高程有一个统一的起算依据,首先需要确定一个高程的起算面。国际上,大多国家和地区都选取海水面的平均位置(称平均海水面)作为高程起算面。为求定平均海水面,通常在沿海地区合适的位置设立若干个验潮站,对潮汐进行长期观测,并记录该处的海面位置。由于受海面地形的影响,在不同地点设立的验潮站观测得到的平均海水面存在差异,所求得的平均海水面均不相同,因故就有不同的高程基准。

民国时期,中国在东南部已建有一些验潮站,但验潮设备和条件大多简陋,验潮观测资料多不连续。中华人民共和国成立后,除恢复和整理已有一些验潮站外,又陆续新建了若干验潮站。其中,在20世纪50年代初,具备一定条件并有验潮记录的站,有坎门、吴淞、青岛、葫芦岛、大连等。总参测绘局经实地考察,认为青岛验潮站具备位置适中、地壳稳定、交通便利、设备较好等条件,便确定以青岛验潮站多年验潮资料推算的平均海水面,作为国家高程基准面。

图2 中华人民共和国水准原点标志(来自互联网)

为了明显而稳固地将平均海水面的位置标识出来,还需在适当的地点建立一个永久性的水准点,作为一个国家高程的测算依据。这个水准点,就称为国家水准原点。经实地勘察,总参测绘局于1954年12月在青岛观观象山建成中华人民共和国水准原点(其外观见图1),并在原点附近选了两个附点和3个参考点,加上青岛验潮站,构成完整的水准原点网。为满足东部国防地带测绘急需,总参测绘局曾以青岛大港验潮站1952~1953年验潮资料求得的平均海水面为高程基准面,并测算得出水准原点高出此面72.238米,临时建立了1954年黄海高程系。但1956年黄海高程系建成后,该系统不再使用。

1956年4月,总参测绘局牵头以青岛大港验潮站1950~1 956年验潮资料求得的平均海水面(称1956年黄海平均海水面),作为国家高程基准面(水准零点),严密测算得到国家水准原点(见图2)相对于1956年黄海平均海水面的高程为72.289米。这样建立的国家高程基准,称为1956年黄海高程系。1956年黄海高程系的建立,彻底解决了旧中国高程系统长期不统一的状况,意义重大,影响深远。该基准建立后,在全国使用到1987年。新中国成立后测绘的第一代全国基本比例尺地形图,其高程值就是以1956年黄海高程系为基准测算得到的。

但是,由于求定1956年黄海平均海水面所依据的验潮资料时间较短,后又发现1950年和1952年的潮位记录中存在约20厘米的粗差,原因也无法查清。为进一步提高国家高程基准的精确性,中国采用青岛验潮站1952~1979年的验潮资料,用中数法计算得出新的黄海平均海水面为零点,于20世纪80年代建立了新的国家高程基准—1985国家高程基准,测算得到国家水准原点标志面的高程为72.260米。该基准自1988年1月1日开始在全国使用。

图3 建于青岛国家水准零点景区的水准测量雕塑(作者拍摄)

为使国家水准原点标志面的基准高程值传递到全国各地,满足各行各业建设使用高程基准的需要,军队和地方大地测量工作者采用精密水准测量(见图3)方法,历时25年(1951~1975年)在中国广阔的大地上布测了国家高程控制网(又称国家水准网),其中一等水准路线5万千米,二等水准路线19万千米,以及大量的三、四等水准路线。此后,对国家高程控制网进行了复测。可见,国家高程控制网的建立,是一项艰巨而又浩大的工程,是大地测量工作者不分寒暑,历时25年一步一步丈量完成的,并最终测算到珠穆朗玛峰。

珠穆朗玛峰(来自互联网)

位于中国与尼泊尔边境线上的珠穆朗玛峰(简称珠峰,图4),是喜马拉雅山脉的主峰,也是世界海拔最高的山峰。藏语中,“珠穆”是“女神”的意思,“朗玛”是“母象”的意思。因此,“珠穆朗玛”的意思是“大地之母”。现采用的珠峰高程值为8844.43米,就是中国大地测量工作者以国家水准原点为基准,于2005年经严密测算得到的。

测量珠峰高程,是人类认识地球的一个标志。早在1715年,中国就对珠峰地区进行过勘测,据此于1719年编制成《皇舆全览图》,正确标出了珠峰的位置和满文名称(来自百度百科)。1852年,外国人对珠峰高程进行过测量。此后,印度从南坡对珠峰高程进行过多次测量,但因测站高程较低,距珠峰太远,施测方案不够缜密,所测数据互差很大。直到1975年6月以后,国外大多采用印度1952~1954年测定的珠峰高程数据(峰顶雪面高8847.6米),而中国地图、书刊中有关珠峰高程的记录,一直沿用印度1902年的数据(8882米)。

图5:1975年5月测量人员进行珠峰高程测量作业(来自《中国人民解放军测绘历史资料》)

测量和公布国家领土的重要地理数据,是国家政府行使领土主权的一种体现。1966~1968年间,中国大地测量工作者对珠峰高程进行过一次测量,取得了第一手资料,但因未在珠峰顶端设立测量觇标,也未量取积雪厚度,测得的高程数据未予公布。随着国家天文大地网和高程控制网的布测完成,为精确测量珠峰高程创造了条件。1975年3~5月,经国务院批准,总参测绘局和国家测绘总局选调测绘技术人员49人,组成珠峰测量分队,编成10个测量小组,在国家登山队配合下,对珠峰高程进行了一次精确测量(见图5)。

1975年6月上旬,经军地大地测量计算人员严密计算,求得以1956年黄海高程基准起算的珠峰冰面高程为8848.13米(已扣除珠峰峰顶积雪深度0.92米),测量中误差为±0.35米。1975年7月23日,经国务院批准,新华社向全世界公布了这一数据。此后,中国对外宣传和出版的地图、书刊中,均公开采用这一数据,从而结束了长期沿用外国测量的珠峰高程数据的历史。国际上,许多国家和地区也陆续使用这一权威数据。

图6:邓小平等党和国家领导人接见国家登山队及珠峰测量分队人员合影(来自《中国人民解放军测绘历史资料》)

1975年珠峰高程的精确测量及其数据的产生,在中国乃至世界测绘史上创下了多项纪录,展现了中国测绘科技的新水平和大地测量的新成就,彰显了中国大地测量工作者勇攀测绘高峰的科学精神,得到了党和国家领导人的高度关注和充分肯定。1975年6月28日,邓小平、李先念等党和国家领导人,在北京接见国家登山队及珠峰测量分队人员,并亲切合影留念(图6)。

图7:2005年5月22日,登山测量人员把觇标竖立在珠峰顶部(来自互联网)

科学探索无止境。为了获得更高精度的珠峰高程数据,2005年5月国家测绘局对珠峰高程进行了复测(图7)。此次复测,综合运用了经典大地测量、GPS测量和现代物理探测等技术,经严密计算,得出以1985国家高程基准起算的珠峰岩面高程为8844.43米(已扣除珠峰冰雪厚度3.5米),测量中误差为±0.21米。

图8:建于青岛国家水准零点景区的珠峰高程石碑(作者拍摄)

2005年10月9日,国务院新闻办公室召开新闻发布会,公布这组“迄今为止国内乃至国际上历次珠峰高程测量中最为详尽、精确的数据”。此后,1975年测量的珠峰高程数据停止使用,开始使用新测定的珠峰高程值8844.43米。

文章来源:中国测绘学会

作者:老村长

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