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“会当凌绝顶，一览众山小”“不识庐山真面目，只缘身在此山中”……古往今来，高大雄伟的山峰吸引着无数游人观赏，文人墨客也留下了许多动人的诗句。 山峰的高度通常指海拔高，是以平均海水面为基准，到山顶的垂直距离。“横看成岭侧成峰，远近高低各不同”，当我们在不同位置观望山峰时，对其高度会有不同的视觉感受。珠穆朗玛峰的海拔高度为8848.86米，而当我们站在青藏高原上眺望珠峰，就会觉得它的高度可能只有海拔高的一半左右。这是因为我们站的位置海拔就很高，视觉上感受到的是山的相对高度。另外，所处环境的地形地貌也会影响我们的视觉感受：站在一望无际的平地上仰望山峰，就会觉得山峰很高；在起伏不断的山地上眺望山峰，就会觉得山峰没有想象中那么高。 怎样测量山峰的准确高度呢？主要有3种办法。 目前，山高测量中精度最高的属水准测量法。一般来说，从山脚下一个已知海拔高的点出发，利用水准仪和两把水准尺测得相距不远两点间的高差。由于水准尺长度的限制和清晰读数的要求，要一站一站地接续测量很多个高差，才能到达山顶。水准测量精度高，误差可控制在厘米级，甚至毫米级。但水准测量进度慢，即便是200米左右高度的山，沿上山路也需要测一天；如果碰到植被丛生没有路的山，测量进度就更加缓慢。因此，该方法只适合测量较低的山峰。 相比之下，三角高程测量法要简单快捷得多。数年前，我们测量448.9米高的南京紫金山主峰，用的就是这个方法：在山脚下，利用安置在海拔高已知点上的全站仪，瞄准安置在山顶的棱镜，可测得视线的高度角和距离，利用数学方法就能算出一个垂直高差。这个垂直高差加上已知点海拔高和全站仪高、再减去山顶棱镜高，就得到了山的海拔高。如果要进一步提高准确度，还需要进行地球曲率和大气折光改正。由于引起大气折光的视线路径上空气密度、温度变化难以掌握，大气折光很难准确计算，导致山峰海拔高的测量误差可达分米级，且山越高误差越大。这个办法虽然“多快好省”，但只适合测量精度要求不高的山峰。 利用北斗卫星导航定位技术测量山峰高度，工作更加简便且测量精度高，正在快速成为山高测量的主流方法。2020年，我国科学家测量珠穆朗玛峰时就采用了此种方法。但与以往方法不同的是，这个方法直接测得的不是海拔高，而是叫做大地高。大地高需要减去一个叫作大地水准面差距的值，才能得到海拔高。要想得到精确的大地水准面差距，需要有严密的数学模型和当地的重力加速度等数据，这也是在2020年珠峰测量中开展重力测量的重要原因。目前，北斗卫星测高误差已可控制在5厘米之内；随着科学技术的进一步发展，未来更可能达到毫米级精度，进而有望全面替代水准和三角高程山峰高度测量方法。 掌握山峰高度，对工程建设、科学研究有着重要作用。一方面，在山区的水利、道路、桥隧等工程建设中，准确的山峰高度是工程规划、设计、施工的重要地理数据。另一方面，对于山峰及周边区域的高程监测，可用于地壳形变、板块运动等演变机理的研究，以及地震、泥石流等自然灾害的预报。此外，准确了解山峰的高度，还有利于科学家开展区域气候气象形成机理、生态环境演变规律研究，以及分析沧海桑田的变化趋势、探索人类家园的未知奥秘。 |
