如何給山峰測(cè)高?
給山峰測(cè)高有水準(zhǔn)測(cè)量、三角高程測(cè)量、衛(wèi)星測(cè)高等多種方法。掌握山峰高度,對(duì)工程建設(shè)、科學(xué)研究有著重要作用
編者按:山水林田湖草沙是相互依存、緊密聯(lián)系的生命共同體。黨的二十大報(bào)告提出,堅(jiān)持山水林田湖草沙一體化保護(hù)和系統(tǒng)治理,全方位、全地域、全過程加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)。高山、碧水、茂林、沃田、凈湖、綠草、黃沙……每個(gè)生態(tài)元素的背后,都藏著動(dòng)人的“生態(tài)密碼”。
即日起,本版“把自然講給你聽”欄目將持續(xù)關(guān)注山水林田湖草沙一體化保護(hù)和系統(tǒng)治理,將自然科普與生態(tài)保護(hù)有機(jī)結(jié)合,展示我國山水林田湖草沙生命共同體呈現(xiàn)出的勃勃生機(jī)。
“會(huì)當(dāng)凌絕頂,一覽眾山小”“不識(shí)廬山真面目,只緣身在此山中”……古往今來,高大雄偉的山峰吸引著無數(shù)游人觀賞,文人墨客也留下了許多動(dòng)人的詩句。
山峰的高度通常指海拔高,是以平均海水面為基準(zhǔn),到山頂?shù)拇怪本嚯x?!皺M看成嶺側(cè)成峰,遠(yuǎn)近高低各不同”,當(dāng)我們?cè)诓煌恢糜^望山峰時(shí),對(duì)其高度會(huì)有不同的視覺感受。珠穆朗瑪峰的海拔高度為8848.86米,而當(dāng)我們站在青藏高原上眺望珠峰,就會(huì)覺得它的高度可能只有海拔高的一半左右。這是因?yàn)槲覀冋镜奈恢煤0尉秃芨?,視覺上感受到的是山的相對(duì)高度。另外,所處環(huán)境的地形地貌也會(huì)影響我們的視覺感受:站在一望無際的平地上仰望山峰,就會(huì)覺得山峰很高;在起伏不斷的山地上眺望山峰,就會(huì)覺得山峰沒有想象中那么高。
怎樣測(cè)量山峰的準(zhǔn)確高度呢?主要有3種辦法。
目前,山高測(cè)量中精度最高的屬水準(zhǔn)測(cè)量法。一般來說,從山腳下一個(gè)已知海拔高的點(diǎn)出發(fā),利用水準(zhǔn)儀和兩把水準(zhǔn)尺測(cè)得相距不遠(yuǎn)兩點(diǎn)間的高差。由于水準(zhǔn)尺長(zhǎng)度的限制和清晰讀數(shù)的要求,要一站一站地接續(xù)測(cè)量很多個(gè)高差,才能到達(dá)山頂。水準(zhǔn)測(cè)量精度高,誤差可控制在厘米級(jí),甚至毫米級(jí)。但水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)度慢,即便是200米左右高度的山,沿上山路也需要測(cè)一天;如果碰到植被叢生沒有路的山,測(cè)量進(jìn)度就更加緩慢。因此,該方法只適合測(cè)量較低的山峰。
相比之下,三角高程測(cè)量法要簡(jiǎn)單快捷得多。數(shù)年前,我們測(cè)量448.9米高的南京紫金山主峰,用的就是這個(gè)方法:在山腳下,利用安置在海拔高已知點(diǎn)上的全站儀,瞄準(zhǔn)安置在山頂?shù)睦忡R,可測(cè)得視線的高度角和距離,利用數(shù)學(xué)方法就能算出一個(gè)垂直高差。這個(gè)垂直高差加上已知點(diǎn)海拔高和全站儀高、再減去山頂棱鏡高,就得到了山的海拔高。如果要進(jìn)一步提高準(zhǔn)確度,還需要進(jìn)行地球曲率和大氣折光改正。由于引起大氣折光的視線路徑上空氣密度、溫度變化難以掌握,大氣折光很難準(zhǔn)確計(jì)算,導(dǎo)致山峰海拔高的測(cè)量誤差可達(dá)分米級(jí),且山越高誤差越大。這個(gè)辦法雖然“多快好省”,但只適合測(cè)量精度要求不高的山峰。
利用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)測(cè)量山峰高度,工作更加簡(jiǎn)便且測(cè)量精度高,正在快速成為山高測(cè)量的主流方法。2020年,我國科學(xué)家測(cè)量珠穆朗瑪峰時(shí)就采用了此種方法。但與以往方法不同的是,這個(gè)方法直接測(cè)得的不是海拔高,而是叫做大地高。大地高需要減去一個(gè)叫作大地水準(zhǔn)面差距的值,才能得到海拔高。要想得到精確的大地水準(zhǔn)面差距,需要有嚴(yán)密的數(shù)學(xué)模型和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊葦?shù)據(jù),這也是在2020年珠峰測(cè)量中開展重力測(cè)量的重要原因。目前,北斗衛(wèi)星測(cè)高誤差已可控制在5厘米之內(nèi);隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,未來更可能達(dá)到毫米級(jí)精度,進(jìn)而有望全面替代水準(zhǔn)和三角高程山峰高度測(cè)量方法。
掌握山峰高度,對(duì)工程建設(shè)、科學(xué)研究有著重要作用。一方面,在山區(qū)的水利、道路、橋隧等工程建設(shè)中,準(zhǔn)確的山峰高度是工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工的重要地理數(shù)據(jù)。另一方面,對(duì)于山峰及周邊區(qū)域的高程監(jiān)測(cè),可用于地殼形變、板塊運(yùn)動(dòng)等演變機(jī)理的研究,以及地震、泥石流等自然災(zāi)害的預(yù)報(bào)。此外,準(zhǔn)確了解山峰的高度,還有利于科學(xué)家開展區(qū)域氣候氣象形成機(jī)理、生態(tài)環(huán)境演變規(guī)律研究,以及分析滄海桑田的變化趨勢(shì)、探索人類家園的未知奧秘。
(于先文 作者為東南大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師,記者姚雪青采訪整理)
版權(quán)聲明:凡注明“來源:中國西藏網(wǎng)”或“中國西藏網(wǎng)文”的所有作品,版權(quán)歸高原(北京)文化傳播有限公司。任何媒體轉(zhuǎn)載、摘編、引用,須注明來源中國西藏網(wǎng)和署著作者名,否則將追究相關(guān)法律責(zé)任。
- 用現(xiàn)代科學(xué)儀器“看清”百年樣式雷燙樣
- 到二○二五年基本建成北京國際科技創(chuàng)新中心
- 內(nèi)蒙古庫倫旗沙下暗藏三角錐扎車胎:系村民不滿耕地被軋所為
- 40個(gè)智慧城市時(shí)空大數(shù)據(jù)平臺(tái)建成
- 中國學(xué)者研究闡明:交通型空氣污染給呼吸系統(tǒng)帶來多種傷害
- “80后”青年的奮斗夢(mèng)想:用專業(yè)金融知識(shí)服務(wù)鄉(xiāng)村振興
- 首期中哈媒體沙龍?jiān)诨魻柟购献髦行呐e辦
- 貸款利率與理財(cái)收益率現(xiàn)“倒掛” 業(yè)內(nèi)稱套利空間較小
- 如雨燕般飛向遼闊
- 中哈兩國媒體合辦新聞資訊欄目 首次在哈薩克斯坦常態(tài)化落地開播