珠峰高程测量登山队队员在峰顶开展测量工作。图自新华社
“父母要定期给自己不断成长的子女量量身高，是理所应当的。人类要不断深入地认识自然，中国人要不断深入地认识自己的国土。”中科院院士、大地测量学家陈俊勇用通俗易懂的比喻，道出了珠峰测量的意义。
5月27日，2020珠峰高程测量登山队成功登顶珠穆朗玛峰，完成测绘作业，获取各项相关数据。此前，中国曾多次组织珠峰高程测量，并于1975年、2005年两次公布珠峰高程精确数据。相比这两次，今年的测量运用了更多的高科技设备，但高程测量的原理其实很简单，中学课本里都有。
找一把大尺子
量物体高度最简单粗暴的方法，当然是拿把尺子直接量。医生给孩子做体检的时候就是这样量身高的——站上身高秤，双腿并拢、身体挺直，卡尺下降到头部，读出读数，一次测量就完成啦。
这种测量方式，简单、直接，然而缺点也很明显：受制于尺子的长度，超过刻度的就没办法直接测量了。例如，老式的拉杆式身高秤，最长刻度一般才两米，要是姚明去体检，那可就难了。
要给姚明量身高，得想办法找一把更长的尺子。较新型的身高秤，用超声波来做“尺子”。利用传感器发送脉冲，同时启动计时，直至接收传感器接收后，计数停止。超声波的速度乘以时间，就相当于测量的距离，也就是人体的身高。
用超声波做尺，量身高绰绰有余，还可以给树木、楼房等物体测量高度。但是超声波会衰减，因此测量的高度也是有限的。目前常见的超声波测高仪，一般的测量范围为几十米，极限距离可达几百米甚至上千米，但要测量珠穆朗玛峰，那还差的很远。
还有没有更大更长的尺子？有的，那就是激光。激光测距的原理，和超声波测距是一样的，但是激光的单向性强，能量极大，测距范围要远的多。月亮到地球的精确距离，就是通过激光测距完成的。
中国天琴计划测量地月距离使用的激光测距台。图片来自中山大学
连地月距离都能测，理论上说，激光这把尺子的刻度够大，用它测量珠峰高度是可行的。可是，“高度”和“距离”是有差别的，高度特指从顶点到基准面的垂直距离。珠峰是一座山，激光可没办法穿墙。所以，激光可以用，但没办法直接测量珠峰。
不能量，可以算
没有超声波测距仪，所以中学生们要根据影子来计算树木的高度，其中用到了三角函数的原理。在珠峰测量中，同样用到了三角函数，称为三角高程测量。
如上图所示，在已知高度的点位上架设仪器，观测架设在珠峰峰顶的觇标，获得水平距离和竖直角度后，就能用三角函数算出两点之间的高度差。图片来自网络
三角高程测量原理，图片来自网络
如果不是珠峰这么高的山峰，更常见的测量方法是水准测量，利用水准仪和水准尺来测量高差。水准仪是一种观测时视线水平的仪器，外形像一个安置在三角架上的望远镜，在建筑和市政工程中很常见。
将水准仪架设在未知点和已知点之间，两个点上各竖直放置一把同规格的水准尺，这样从水准仪的水平视线看过去就能计算出两把水准尺的刻度差，进而获得两点间高差。由此，从规定的水准原点出发，可以得出任意一点的高度。通俗点说，一把尺子的长度不够，就多找几把尺子，拼出总长度。
水准测量原理，图片来自网络
中国的水准原点位于青岛，珠峰高程测量通常以西藏日喀则市的高程基准点作为起算点。珠峰高程测量从日喀则起步，一步步向峰顶进行。但山体上环境恶劣，不再适用水准测量。因此，测绘人员在海拔6000米左右确定若干交会点，再通过三角高程交会测量，测出珠峰海拔高度。
一些辅助方法
除了上述较为精确的测量方法，还有一些辅助方式用于高程测量。例如，现在许多手机都可以显示实时海拔高度，其数据来源于内置的气压传感器。气压随着高度上升而下降，因此，根据气压可以估算出大致的高度。
1958年至1960年，测绘工作者曾经用水银气压计测定基线端丘高程，并进行天文观测，获得珠峰的高度为8882米。然而，这个高度不太准确，因为水银气压计测量时会存在较大误差。
此次珠峰测量，卫星遥感测量是重要一环。在峰顶，GNSS（全球导航卫星系统）接收机能通过卫星获取平面位置、峰顶雪面大地高等信息。测量将同时参考美国GPS、欧洲伽利略、俄罗斯格洛纳斯和中国北斗这四大全球导航卫星系统，并且会以北斗的数据为主。这是北斗系统在珠峰高程测量项目中首次应用。
北斗卫星导航系统示意图，图片来自网路
但卫星遥感测量精度不够，高程方面的精度大概仅为两米。另外，它也只能测得雪面高度。因为没有人力到峰顶上去的话，无法测得雪深。
空中测量任务则由“航空地质一号”完成，包括航空重力和遥感测量，它能够快速、高效、高精度地获得珠峰高程的关键数据。其中，航空重力测量数据能够解算出更高精度的大地水准面（即海拔高程系统的起算面）测量结果，航空遥感数据能够获得大范围、高精度的三维地形测量结果。
航空地质一号飞机。图片来自人民日报
综合运用各种测量方法，珠穆朗玛峰的高程能够更精确地被测定。
珠峰长高了吗？
喜马拉雅山脉是地球板块碰撞的结果，碰撞的过程仍未结束，珠穆朗玛峰也还在逐年长高。但是，受到地震的影响，珠峰也出现过高度下降的情况。
得益于5G网络，此次珠峰登顶的测量数据，能够实时传输给后方的计算中心。再经过2至3个月的周密计算，我们就可以知道珠峰的最新身高了。它长高了，还是变矮了，让我们拭目以待。
*部分素材综合新华社、《中国新闻周刊》报道
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