珠穆朗玛峰最新高程的测算“秘密”

发布时间:20-12-0907:23

12月8日,珠穆朗玛峰最新“身高”数据——8848.86米公布。

1975年,我国对珠穆朗玛峰进行首次测量,并向世界公布珠峰海拔高程为8848.13米。2005年,我国首次在珠峰高程测量中尝试测量峰顶冰雪高度,测得珠峰峰顶岩石面海拔高程为8844.43米。2020珠峰高程测量是继2005年之后,我国时隔15年再次为世界最高峰测量“身高”。这组高程测量数据,不仅是中国和尼泊尔两国开展科研合作的新成果,也展示了我国测绘技术的发展成果,对于珠峰地区的自然资源管理、生态环境保护、基础建设等具有重大意义。

此次珠峰高程测量中,自然资源部第一大地测量队(简称“国测一大队”)主要承担了珠峰区域的外围测绘和登顶测量任务。5月27日,测量登山队队员成功登顶,按照计划开展测量工作。登顶测量中,队员在峰顶停留了150分钟,创造了中国人在珠峰峰顶停留时长新纪录。“我们背负着只能成功不能失败的国家使命,每一位队员都为之付出了巨大的努力和牺牲。”国测一大队队长李国鹏说。

2020珠峰高程测量数据处理工作主要由自然资源部大地测量数据处理中心(陕西省第四测绘工程院)承担。“我们从2019年4月份起,就开始着手收集整个珠峰区域近三年的高程、GNSS和重力等数据,进行初步的整理分析。”自然资源部大地测量数据处理中心主任郭春喜说,“前期,我们用2005年的数据不断进行模拟测算,以提高测算流程、软件、方法等的科学性。”

该中心抽调了46名技术骨干,组成7个专项任务实施小组,承担数据测算处理工作。

郭春喜介绍,此次珠峰高程测量既应用了水准、三角、天文、重力等传统大地测量技术,又结合了卫星定位、探测雷达等现代技术,与2005年相比,此次数据测算处理有七大创新。

中国和尼泊尔两国数据首次进行融合

由于中国和尼泊尔的大地水准面分别在黄海和印度洋两个不同海平面,起算点不同,所以以往两国的珠峰高程测量数据分别发布,公布的珠峰“身高”略微不同。

此次,两国将测量计算成果进行了比对融合,特别是首次联合构建了珠峰地区全球高程基准,并首次实现联合发布珠峰新高度。

首次应用北斗卫星导航系统

2020珠峰高程测量,实现了第一次在珠峰峰顶使用国产GNSS接收机,收集北斗卫星观测数据。自然资源部大地测量数据处理中心数据三室负责人蒋光伟说:“北斗卫星在珠峰区域的分布数量是GPS卫星数量的一倍,收集了更长时间、更多的卫星观测数据。”

这是我国自主研制、拥有完全自主知识产权的北斗卫星导航系统首次应用于珠峰峰顶大地高的计算,验证了该系统在珠峰地区能够获取高精度的大地高成果。

此次数据处理,同时实现了北斗卫星和GPS等其他卫星观测数据的融合,获取了峰顶雪面精度±0.9cm大地高成果,与2005年的成果相比,精度提高了2.1cm。

首次结合应用5G和北斗卫星导航系统

2020珠峰高程测量中,测绘队员收集数据时,首次使用5G技术,并与北斗卫星导航系统相结合,利用通信专网和北斗数据信息化管理平台,在登顶测量前进行多次在线采集、数据预分析实验,实现了高寒、高海拔环境下北斗二号和北斗三号卫星信号同时接收、实时解析和质量预评估。

“试验应用5G技术,给我们收集了更多数据,提高了数据处理精度和效率。”郭春喜说。

大量采用自主研发软件

2020珠峰高程测量数据处理中,自然资源部大地测量数据处理中心除常规使用的国外数据处理软件外,也大量使用了自主研发的数据处理软件,以提高数据处理的精度。

这些软件是陕西省测绘地理信息局基于地理空间大数据中心资源与云计算技术提高数据处理效率研发的,能适应不同环境,能处理具有不同区域特点的数据。

首次运用“对算”方式

郭春喜介绍,此次数据处理工作中,该中心把国内外不同GNSS数据处理软件的计算成果、2020年的计算成果与2005年的计算成果、传统大地测量技术测量的成果和现代大地测量技术测量的成果等进行了比对。

“通俗地说,就是用不同的软件和计算方法处理同样的观测数据,观察结果是否一致,用这样的‘对算’保证数据的精准,是首次在珠峰高程测量数据处理中应用这样的方式。”郭春喜说。

国产测绘仪器数据全面担纲

2020年珠峰高程测量中,国产测绘仪器装备全面担纲本次任务。据了解,国产长测程全站仪、峰顶觇标集成GNSS接收机、北斗高精度定位设备等的使用,使得三角高程测量的大地高与GNSS成果的差异由2005年的29cm缩小至2.6cm;国产重力仪首次登顶实测峰顶重力值,同时融入国产航空重力仪1.25万平方公里的重力测量数据,建立了精度为±4.8cm的珠峰地区重力似大地水准面模型。与仅用地面重力数据建立的模型相比,这个模型使精度提高了3.0cm。

建立了珠峰地区高精度似大地水准面精化模型

此次数据处理中,自然资源部大地测量数据处理中心利用超高阶次的地球重力场模型,采用科学先进的似大地水准面精化理论技术,根据不同数据特点,排列组合出上千种重力水准面模型,进行试算并结合实测值优中选优,实现珠峰及周边地区重力水准面精度(±4.8cm)比2005年(±14.6cm)提升了2倍,似大地水准面模型分辨率从2.5′提升到1.5′。

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