8848.86米的珠峰新高是如何算出來的？

12月8日，我國與尼泊爾共同宣布珠穆朗瑪峰的最新高程——8848.86米，世界第一高峰的雪面高程數字就此刷新。

這一數字是如何得出的？本次珠峰測量項目內業數據處理總負責人、自然資源部大地測量數據處理中心主任郭春喜接受澎湃新聞記者採訪，對這一新高數據的測算方法進行了深入解析。

珠峰高程並非只有一個

珠峰高程即珠峰海拔高。受地球板塊運動和地震等因素的影響，珠峰地區環境持續發生變化，我國在不同時期對珠峰地區進行科學考察並發布珠峰高程。

在測繪科技工作者眼中，珠穆朗瑪峰的高程並不是只有一個，而是有“雪面大地高”“雪面正常高”“雪面海拔高”“岩石面海拔高”這四個高程。2005年，我國公布的8844.43米就是經過嚴密解算，最終獲取的當時的珠峰峰頂岩石面海拔高。而珠峰高程數據處理也是圍繞這四個高程的精確解算進行的。

“像給孩子量身高一樣，要給珠峰這個大個子量身高，首先要確定哪裡是量測的起始面。”郭春喜說，我們平時所說的高度，一般是指某物高出地面多少，而高程即正常高或正高（海拔高）是指某物基於平均海水面的高度。

郭春喜解釋，地球表面地形起伏巨大，科學家們假設靜止的海水面將大陸延伸把地球包裹起來，形成大地水準面。珠峰海拔高就是指峰頂到大地水準面的距離。

然而，由於大地水準面確定涉及到地球內部實測重力，人們又無法通過地面測量獲得地球內部的重力值，科學家們就又找了一個輔助面似大地水準面，這個面在海洋面上與大地水準面重合，在大陸地區與大地水準面接近但不完全重合，在我國最大差只有數米。

“由於加入了可計算獲得的正常重力值，測量人員就可以用幾何的辦法直接測定地球上某一點到似大地水準面的距離，於是珠峰又有了一個從峰頂雪面到似大地水準面的‘雪面正常高’。”郭春喜說。

外業測量內業歸算

無論大地水準面還是似大地水準面，雖然比較準確的描繪了地球的形狀，但因為表面很不規則，表達兩點之間的坐標難度很大。為了方便計算測量成果，科學家們就引入了一個與實際地球大小、形狀接近的參考橢球面。

郭春喜介紹，參考橢球面是一個和大地水準面吻合度最好的規則面，其相對大地水準面的起伏不超過200米。可以將地面上一切觀測元素都歸算到這個橢球面上計算，從地面一點到橢球面的距離稱為“大地高”。“在實踐中，地形圖上標出的高度是海拔高，GNSS測出的高度是大地高。從珠峰峰頂雪面到橢球面的距離就是‘雪面大地高’。”

“要想得到珠峰的精確高度，我們需要將外業測量隊員直接采集到的各類原始觀測數據，進行改正與歸算。”他介紹，這些改正與歸算，不僅有一套嚴密的科學邏輯與程序，更要基於我國長期建設並維護的大地、高程、重力測繪基準網數據。

以高程控制網數據處理中水準測量數據為例，外業觀測到的水準數據主要是地面兩點間的高差、距離和測站數。數據處理需要對尺長、正常水準面不平行、重力異常、固體潮加以改正，再利用我國已建成的高程基準網進行網平差，最終得到這些點的正常高。

具體的數據處理流程是：首先，利用現代GNSS測量、傳統三角高程測量數據處理獲得珠峰地區基準網、區域框架網、局部控制網及峰頂聯測網的平面位置，確定珠峰峰頂雪面大地高。然後，利用精密水準測量與測距高程導線獲取各級GNSS控制網點正常高。

其次，基於珠峰地區高分辨率的數字高程模型數據、歷年來加密重力測量數據、本次新測的航空重力數據、國內外超高階重力場模型數據，利用現代似大地水準面確定理論與移去-恢復技術，獲得珠峰地區高精度重力似大地水準面。通過GNSS水準融合，獲得珠峰地區高精度似大地水準面成果及峰頂高程異常，峰頂大地高減去峰頂高程異常獲得珠峰峰頂雪面正常高。

最後，通過推算得到峰頂到峰底的平均重力與平均正常重力，再經過嚴密正常高與正高轉換，獲得珠峰頂的雪面正高，即珠峰峰頂雪面海拔高。利用冰雪厚度雷達測量獲取峰頂的雪面厚度，把峰頂雪面海拔高轉換為峰頂岩石面海拔高，也就是俗稱的“珠峰高程”。

1.44億條數據嚴密計算

澎湃新聞記者還了解到，此次水準測量，從日喀則國家一等水準點向珠峰腳下布測了數條水準線路，並且首次將國家高程基準傳遞至中國與尼泊爾邊界。

不僅如此，在此次珠峰測量過程中，人類首次實現了實測珠峰峰頂重力值，還採用航空重力測量，連片測量了人類無法涉足區域的重力值。

郭春喜介紹，此次數據處理收集了珠峰及鄰近地區一百多萬平方公里最新地形數據，總量達1.44億條。

2020年5月27日11時，我國測量登山隊員在珠峰峰頂架起紅色覘標，珠峰腳下六個交會點的測量隊員實測的交會點到峰頂覘標點的斜邊距離，即垂直角度，由此可以計算出峰頂覘標點相對交會點的高度差，加上已知交會點的大地高，就得到珠峰雪面大地高。

此時，峰頂GNSS接收機接收以北斗衛星為主的各衛星導航系統數據，再用專業數據處理軟體計算出峰頂平面位置和大地高。

這一成果與傳統交會測量取得的成果進行校驗與融合，待外業觀測數據匯交到自然資源部大地測量數據處理中心。近50名專業技術人員經過一系列嚴密計算，獲得了珠峰峰頂到橢球面的精準距離，建立起珠峰地區1萬平方公里的大地水準面模型，計算出珠峰地區大地水準面與橢球面的差距，得到了基於我國國家高程基準的珠峰峰頂雪面海拔高。將這一成果與尼泊爾測量結果進一步融合，最終得到基於全球高程基準的珠峰峰頂雪面海拔高——8848.86。