【儀表網(wǎng) 儀表科普】5月27日11時整，2020珠峰高程測量登山隊8名隊登頂成功。巔峰時刻，全民沸騰。他們是為精確測量世界的新高度而來！
 

 

　　據(jù)介紹，本次測量工作總體有五方面的技術(shù)突破，具體包括：一是依托北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，開展測量工作；二是完全利用國產(chǎn)測繪儀器裝備完成本次測量任務(wù)；三是應(yīng)用航空重力技術(shù)，提升測量精度；四是利用實景三維技術(shù)，直觀展示珠峰自然資源狀況；五是測繪隊員登頂觀測，獲取可靠測量數(shù)據(jù)。具體這五方面的技術(shù)突破是如何實現(xiàn)的，讓我們來細(xì)細(xì)分析一下。
 

　　一、依托北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)
 

　　其中，導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)衛(wèi)星測量是重要一環(huán)。在峰頂，GNSS接收機(jī)能通過衛(wèi)星獲取平面位置、峰頂雪面大地高等信息，而大地高與海拔之間有一定換算關(guān)系。
 

　　值得一提的是，2005年測量珠峰“身高”時，GNSS衛(wèi)星測量主要依賴GPS系統(tǒng)。今年將同時參考美國GPS、歐洲伽利略、俄羅斯格洛納斯和中國北斗這四大導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)，并且會以北斗的數(shù)據(jù)為主。
 

　　這是北斗系統(tǒng)在珠峰高程測量項目中應(yīng)用。登頂測量時，的GNSS接收機(jī)將依托北斗系統(tǒng)和珠峰地區(qū)以及外圍的GNSS監(jiān)測網(wǎng)聯(lián)機(jī)同步觀測，同時還可監(jiān)測相關(guān)地區(qū)的地殼運(yùn)動。
 

　　北斗系統(tǒng)是中國人自己發(fā)明的導(dǎo)航系統(tǒng)，北斗系統(tǒng)的區(qū)域增強(qiáng)功能，可以使亞太特別是中國區(qū)域可接收信號更精準(zhǔn)，可用性更高，盲區(qū)更少，同時也保證了數(shù)據(jù)不會外泄，可靠性更高，而將北斗導(dǎo)航運(yùn)用于珠峰測量也表示中國的導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)趨向成熟。
 

　　二、完全利用國產(chǎn)測繪儀器裝備完成本次測量任務(wù)
 

　　據(jù)悉，此次測量任務(wù)中，大量裝備國產(chǎn)化，無論是可靠性、精度等都比2005年有質(zhì)的提高。由于珠峰高程測量在環(huán)境下進(jìn)行，很多裝備都需特別改裝研制，尤其是在峰頂使用的裝備，必須能在低溫、低壓、低氧環(huán)境下使用。為此，多家國內(nèi)生產(chǎn)廠商與國測一大隊共同研制了多類特殊測量設(shè)備。
 

　　2005年，我國首先測得了珠峰的巖面高程和雪深數(shù)據(jù)，當(dāng)時使用的雪深雷達(dá)為意大利設(shè)備，而此次使用的雪深雷達(dá)要同時獲取位置信息和雪深數(shù)據(jù)，兼具衛(wèi)星大地測量和雷達(dá)系統(tǒng)的功能。同時，設(shè)備必須輕便、易攜。多家國外企業(yè)無法研發(fā)，終，一國內(nèi)廠家研發(fā)生產(chǎn)成功。
 

　　同時，配合北斗系統(tǒng)使用的GNSS接收機(jī)也是國產(chǎn)，并且是國產(chǎn)設(shè)備中精度較高的設(shè)備。能在世界高峰的高程測量中應(yīng)用北斗系統(tǒng)，是我們中國測繪人的驕傲。
 

　　此外，這次登山隊員帶的儀器大部分都是國產(chǎn)設(shè)備，比如天頂儀、重力儀、峰頂覘標(biāo)、用于三角交會測量的超長距離測距儀等均為國產(chǎn)儀器。我國新的測繪基準(zhǔn)體系建設(shè)成果也應(yīng)用于此次測量?？煽啃?、精度等都比2005年有質(zhì)的提高。
 

　　我國專家稱：本次登山隊將使用各種先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)，產(chǎn)生“有史以來精確的測量結(jié)果”。
 

　　三、應(yīng)用航空重力技術(shù)，提升測量精度
 

　　據(jù)了解，此次測量將運(yùn)用航空重力測量技術(shù)，提升測量精度。
 

　　重力測量即地球表面的重力加速度值，也是精確獲取高程測量成果的要素之一，可以對高程測量結(jié)果進(jìn)行有效改正。重力測量一般由測繪隊員操作設(shè)備在地面進(jìn)行。而今年增加的航空重力測量技術(shù)，即把一系列復(fù)雜的測量系統(tǒng)裝在飛機(jī)上，使飛機(jī)能在空中進(jìn)行連續(xù)測量，相當(dāng)于把重力測量儀帶上了天。
 

　　一般的重力測量采用的是地面重力測量的方法，測繪人員攜帶重力儀進(jìn)行實地測量，將儀器放置在某個測量點(diǎn)位上，測量一段時間就能得到這個點(diǎn)位的重力數(shù)據(jù)。但珠峰地區(qū)平均海拔在5000米以上，地形地貌極其復(fù)雜，絕大部分地方人員無法到達(dá)，存在大量的重力數(shù)據(jù)空白區(qū)，這就嚴(yán)重制約了海拔高程起算面的精準(zhǔn)度。
 

　　為了填補(bǔ)珠峰地區(qū)地面重力資料的空白，此次測量應(yīng)用了航空重力測量技術(shù)。把先進(jìn)的航空重力儀安裝在飛機(jī)上，這相當(dāng)于在飛機(jī)安裝的一個感應(yīng)地球重力的傳感器，它能反映地面重力的變化。飛機(jī)按照事先設(shè)計好的測線在1萬米左右的高度來回飛行，多條飛行測線形成一個密集的空中重力數(shù)據(jù)面。結(jié)合機(jī)載衛(wèi)星動態(tài)定位、慣性導(dǎo)航和重力儀數(shù)據(jù)把空中重力值測出來。
 

　　這樣，航空重力測量的結(jié)果結(jié)合地面重力測量的結(jié)果，再結(jié)合衛(wèi)星資料獲取的數(shù)據(jù)，通過物理大地測量的理論方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，把珠峰高程起算面精準(zhǔn)地確定出來后，就可以精確測定珠峰高程。根據(jù)估算，加入航空重力測量的數(shù)據(jù)后，起算面精準(zhǔn)度可以提高大約30%，珠峰峰頂高度的精準(zhǔn)度自然也會相應(yīng)提升。
 

　　四、利用實景三維技術(shù)，直觀展示珠峰自然資源狀況
 

　　此外，此次珠峰高程測量還應(yīng)用了實景三維技術(shù)。這主要是為了在登山過程中給測量登山隊提供指導(dǎo)，另外，也讓公眾能夠更直觀地看到珠峰地區(qū)的實景，更好地理解珠峰測量的過程和意義。其實從60年代起，中國科學(xué)工作者對珠峰地區(qū)進(jìn)行了全面考察，珠峰在古生物、自然地理、高4102山氣候以及現(xiàn)代冰川、地貌等多1653方面，都獲得了豐富的價值。
 

　　五、測繪隊員登頂觀測，獲取可靠測量數(shù)據(jù)
 

　　攀登珠峰是具有風(fēng)險的任務(wù)，高程測量為什么不能通過測繪技術(shù)和高科技設(shè)備，必須要靠人來完成？相關(guān)測繪專家表示，目前的技術(shù)手段尚無法確保測量型無人機(jī)或機(jī)器人在峰頂作業(yè)。
 

　　早期的珠峰測繪多在無人登頂?shù)那闆r下進(jìn)行，傳統(tǒng)的交會測量和三角高程測量有可能出現(xiàn)偏差。珠峰峰頂并不是一個點(diǎn)，而是一個20多平方米的平面。從山腳下的各觀測點(diǎn)瞄準(zhǔn)峰頂測量，目標(biāo)點(diǎn)難以一致。因此，必須由人將覘標(biāo)帶上峰頂。有了覘標(biāo)，在山腳下布設(shè)的觀測點(diǎn)就能更精確地照準(zhǔn)峰頂?shù)臏y量目標(biāo)，從而測得精確的角度和距離。
 

　　衛(wèi)星遙感影像，目前主要用于地表的監(jiān)測，它可以獲得地表的一些信息。但就目前來說它的精度還是不夠，大概能得到的高程方面的精度是兩米，另外就是它測的也是雪面的高度，因為沒有人工到峰頂上去，它就沒有雪深的測量，用衛(wèi)星遙感影像來珠峰測量精度是不夠的。
 

　　另外，在珠峰頂上作業(yè)對直升機(jī)的要求是非常高的，要把測量隊員放下來，把測量設(shè)備、測量儀器從飛機(jī)上卸下來。珠峰頂上的地方非常小，飛機(jī)是不能降落的，而且在運(yùn)動過程中，飛機(jī)的螺旋所引起的風(fēng)有可能會引起冰雪的崩塌。
 

　　因此讓測繪隊員親自登頂，可以獲得可靠的測量數(shù)據(jù)。
 

　　12大相關(guān)高科技科普
 

　　看了以上的黑科技，大家不禁想給我們國家一個大大的贊，雖然以前已對珠峰測量過很多次了，但為了結(jié)束上珠峰高程不統(tǒng)一的混亂局面，也為了堅守我國國人精益求精的精神，我們再次用高科技政征服了珠峰，征服了世界！
 

　　不過，看著這么多五花八門的高科技，會不會有些人表示一臉問號，好像聽過，但從來沒有見過，因此小編就搜集了一些相關(guān)資料來解解惑，一起來看看吧！
 

　　1.導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)
 

　　GNSS的全稱是導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System)，它是泛指所有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，包括的、區(qū)域的和增強(qiáng)的，如美國的GPS、俄羅斯的Glonass、歐洲的Galileo、中國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，以及相關(guān)的增強(qiáng)系統(tǒng)，如美國的WAAS(廣域增強(qiáng)系統(tǒng))、歐洲的EGNOS(歐洲靜地導(dǎo)航重疊系統(tǒng))和日本的MSAS(多功能運(yùn)輸衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng))等，還涵蓋在建和以后要建設(shè)的其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。GNSS系統(tǒng)是個多系統(tǒng)、多層面、多模式的復(fù)雜組合系統(tǒng)。
 

　　2.GNSS接收機(jī)
 

　　就是能夠接收GNSS系統(tǒng)信號的接收機(jī)。
 

　　GNSS接收機(jī)可以根據(jù)用途、工作原理、接收頻率等進(jìn)行不同的分類。
 

　　3.GPS系統(tǒng)
 

　　定位系統(tǒng)(英語：Global Positioning System，通常簡稱GPS)，又稱衛(wèi)星定位系統(tǒng)，是一個中距離圓型軌道衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。它可以為地球表面絕大部分地區(qū)(98%)提供準(zhǔn)確的定位、測速和高精度的時間標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)由美國國防部研制和維護(hù)，可滿足位于任何地方或近地空間的軍事用戶連續(xù)精確的確定三維位置、三維運(yùn)動和時間的需要。
 

　　4.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)
 

　　中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(英文名稱：BeiDou Navigation Satellite System，簡稱BDS)是中國自行研制的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，也是繼GPS、GLONASS之后的第三個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)和美國GPS、俄羅斯GLONASS、歐盟GALILEO，是聯(lián)合國衛(wèi)星導(dǎo)航委員會已認(rèn)定的供應(yīng)商。
 

　　5.雪深雷達(dá)
 

　　即用雷達(dá)技術(shù)探測積雪表面到達(dá)地面的垂直深度的一種技術(shù)，主要使用雪深雷達(dá)探測儀。
 

　　6.天頂儀
 

　　天頂儀(Zenith telescope)，精密測定緯度和緯度變化的儀器。這種儀器用于太爾各特法觀測星對中天天頂距之差來測定天文緯度。一般安裝在固定臺站。它是緯度站的主要觀測儀器。
 

　　7.重力儀
 

　　重力儀，及重力加速度儀，是確定重力加速度的測量儀器。分為重力儀和相對重力儀，前者測定地球表面上一點(diǎn)的重力值，其精度目前可達(dá)到十幾微伽(μCal)；后者用于測定地球表面上兩點(diǎn)間重力值的差值，其精度目前也能達(dá)到10～20μGal，重力儀通常指相對重力儀。
 

　　8.測距儀
 

　　測距儀，是指一種測定飛機(jī)和地面應(yīng)答臺之間斜距的無線電導(dǎo)航設(shè)備。它由機(jī)載詢問機(jī)和地面應(yīng)答臺組成。利用測定電波從飛機(jī)到電臺之間往返所需時間來決定兩者之間距離的方法。航空上采用1000MHz附近的脈沖波詢問和回答，其作用距離約500km，供航路上使用。此外，為了進(jìn)近著陸時和微波著陸系統(tǒng)配合，又發(fā)展了精密測距儀，利用上升速率更快的脈沖前沿的波形，提高精度，其作用距離約40km。兩種測距儀的工作頻率相同，可以兼容工作。
 

　　9.航空重力測量
 

　　把航空重力測量系統(tǒng)裝在飛機(jī)上進(jìn)行連續(xù)測量的—種重力測量方法。它不受地面交通條件的限制，工作效率較高。航空重力測量的原理、方法和儀器與海洋重力測量基本相同，但飛機(jī)上儀器所受的干擾加速度比船上要大幾倍到幾十倍，而且周期很長?？罩械膶?dǎo)航定位、航高、航速等測量要求也高，厄缶改正誤差很大；靜力重力儀要附加更強(qiáng)的阻尼易造成重力異常的畸變；且成本較高。
 

　　10.慣性導(dǎo)航
 

　　慣性導(dǎo)航(inertial navigation) 通過測量飛行器的加速度，并自動進(jìn)行積分運(yùn)算，獲得飛行器瞬時速度和瞬時位置數(shù)據(jù)的技術(shù)。組成慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)備都安裝在運(yùn)載體內(nèi)，工作時不依賴外界信息，也不向外界輻射能量，不易受到干擾，是一種自主式導(dǎo)航系統(tǒng)。
 

　　11.實景三維技術(shù)
 

　　運(yùn)用數(shù)碼相機(jī)對現(xiàn)有場景進(jìn)行多角度環(huán)視拍攝然后進(jìn)行后期縫合并加載播放程序來完成的一種三維虛擬展示技術(shù)。
 

　　12.交會測量
 

　　交會測量(intersection survey)是根據(jù)多個已知點(diǎn)的平面坐標(biāo)(或高程)，通過測定已知點(diǎn)到某待定點(diǎn)的方向或(和)距離(或測定其豎直角)，以推求此待定點(diǎn)平面坐標(biāo)(或高程)的測量技術(shù)和方法。以確定待定點(diǎn)平面坐標(biāo)為目的者，稱平面交會測量；以確定待定點(diǎn)高程者，稱高程交會測量；以確定待定點(diǎn)三維坐標(biāo)的，稱空間交會測量；若僅在已知點(diǎn)設(shè)站進(jìn)行觀測稱前方交會，僅在待定點(diǎn)設(shè)站進(jìn)行觀測稱后方交會，既在待定點(diǎn)設(shè)站又在個別已知點(diǎn)設(shè)站進(jìn)行觀測稱側(cè)方交會。
 

　　13.三角高程測
 

　　三角高程測量是指通過觀測兩個控制點(diǎn)的水平距離和天頂距(或高度角)求定兩點(diǎn)間高差的方法。它觀測方法簡單，受地形條件限制小，是測定大地控制點(diǎn)高程的基本方法。
 

　　(原標(biāo)題：珠峰測量背后的13大相關(guān)高科技，你知道多少？)