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                    自主 創新 突破——硬核技術擔綱珠峰測高

                    2020-06-11

                    5月27日,2020珠峰高程測量登山隊成功登頂。随着峰頂測量、交會測量等峰頂會戰任務的完成,本次珠峰高程測量外業測量工作圓滿結束。

                      珠峰高程測量,核心關鍵技術的支持和保障至關重要。中國測繪科學研究院作爲牽頭單位負責測量的技術協調,還承擔了高程測量檢核計算、國産GNSS儀器選型測試、長距離測距儀研發與定制、實景三維推演和工作布局系統研制以及冰川變化遙感監測等任務。本次珠峰高程測量有哪些技術特色與技術創新?記者就此走訪了中國測繪科學研究院。

                      精确﹢周密,反複論證技術路線

                      2015年,尼泊爾發生8.1級别大地震,珠峰高度再次引起全世界關注。2019年3月,自然資源部啓動了2020珠峰高程測量前期準備工作。曾經在1968年、1975年和2005年曆次珠峰高程測量中發揮重要作用的中國測繪科學研究院,這次作爲2020珠峰高程測量的牽頭單位,擔起了珠峰高程測量技術協調和核心關鍵技術攻關的重任。

                      “珠峰高程測量曆來都是一項光榮而艱巨的任務,這次珠峰高程測量也是一場檢驗國家級科研隊伍戰鬥力的重大戰役。”2020珠峰高程測量技術協調組組長、中國測繪科學研究院大地測量與地球動力學研究所所長黨亞民說。

                      随即,根據自然資源部工作安排,成立了由中國測繪科學研究院牽頭,并由中國測繪科學研究院、國家基礎地理信息中心、陝西測繪地理信息局、武漢大學、中國地質大學(武漢)和自然資源部中國地質調查局自然資源航空物探遙感中心等單位24名專家組成的2020珠峰高程測量技術協調組,全面負責珠峰高程測量技術協調工作,編制技術方案,解決工程重大技術問題,組織内業數據處理和多部門檢核等工作,确保珠峰高程測量成果的高精度和高可靠性。

                      同時,該院抽調大地測量與地球動力學研究所、地球觀測與時空信息科學重點實驗室、國家光電測距儀檢測中心和院屬企業四維空間數碼公司等部門的精銳力量,組建珠峰高程測量攻關團隊,全面投入珠峰高程測量核心設備研發和關鍵技術攻關。

                      其中,最爲關鍵的是《2020珠峰高程測量實施方案》的編制。

                      珠峰高程測量是一項代表國家測繪科技發展水平的綜合性測繪工程,其核心目标是精确測定最新珠峰高度。據黨亞民介紹,圍繞這個核心目标,技術協調組曆時半年多,從技術角度對這一重大行動進行了全方位的謀劃與設計。

                      根據自然資源部的工作部署,此次珠峰測量一定要體現“自主”“創新”“突破”的技術特色,成果既要體現“高精度”,又要确保“可靠性”。爲此,在項目技術路線設計中,技術協調組就珠峰高程測量相關重大技術問題,展開廣泛調研,反複推證。其中,首次将地面重力測量推到峰頂,首次在珠峰地區開展航空重力測量,全面提升珠峰高程測量海拔起算面精度,首次以國産儀器爲主力擔當峰頂測量任務,成爲這次珠峰高程測量技術設計方案的主脈絡。

                      經過反複論證并經中國科學院院士陳俊勇、楊元喜等專家的嚴格把關,最終将2020珠峰高程測量的技術路線确定爲:綜合運用全球導航衛星系統(GNSS)測量、水準測量、光電測距、交會和三角高程測量、雪深雷達測量、重力測量、天文測量、衛星遙感、似大地水準面精化等多種傳統和現代測繪技術,精确測定珠峰高程。

                      傳統﹢現代,實現技術創新與突破

                      我國采用大地測量技術測量珠峰高程始于1966年。由于當時未能在珠峰峰頂設置觇标,且沒能量測覆雪深度,隻能觀測珠峰山頭進行交會,因此這次測量結果沒有正式公布。1975年,我國利用傳統大地測量技術,第一次精确測定并發布珠峰高程;2005年,我國跟進國際大地測量技術發展,采用現代大地測量技術,并利用雪深雷達測定珠峰冰雪深度,首次獲得了珠峰岩面高的高程。

                      各種新技術的引入使2020珠峰高程測量基準精度顯著提升,國産裝備亮相珠峰體現了自主創新的巨大力量,豐富的各類測量資料将爲珠峰自然資源監測提供有力保障。

                      與以往相比,此次珠峰高程測量實現了北鬥衛星導航系統高精度定位、航空重力測量與遙感、實景三維建模、厘米級似大地水準面精化等測繪高新技術的綜合運用,與5G技術融合,實現了測量數據快速傳輸,尤其高精度航空重力測量數據的應用,将顯著提升珠峰地區大地水準面的精度。除此之外,各種國産儀器裝備全面擔綱珠峰峰頂會戰,體現了“中國智造”的時代意義。尤爲重要的是,此次珠峰高程測量積累的豐富資料,如地殼運動監測、航空遙感、衛星遙感冰川變化監測成果,可爲珠峰地區地球科學研究、生态變化和自然資源調查監測提供有力的支持。

                      “2020珠峰高程測量既采用了高精度的衛星定位技術和先進的航空重力測量技術,也保留了傳統的三角交會和三角高程測量技術。傳統大地測量技術既可以作爲新的現代大地測量技術的檢核手段,也可以和現代大地測量技術有機結合,形成更爲可靠的珠峰高程測量成果。”黨亞民介紹。

                      航重﹢VR,高新技術首次亮相珠峰

                      珠峰高程測量是彰顯國家實力和綜合科技水平的舞台。

                      此次測量登山隊員曆史性地在珠峰峰頂停留了150多分鍾,成功實施了最爲完整、獲取數據最爲豐富的峰頂測量。

                      随着我國測繪技術和測繪儀器裝備發展水平的全面提升,2020珠峰高程測量成爲檢視我國測繪科技和測繪儀器裝備綜合發展水平的“最高”舞台。

                      過去十幾年,我國測繪裝備水平不斷跨越發展,新型儀器裝備層出不窮。這次登頂測量儀器設備中的重力儀、雪深雷達測量儀、GNSS接收機和天線、峰頂觇标以及交會測量用的長距離測距儀等,都是我國自主研發的測量裝備。按照自然資源部的工作安排,中國測繪科學研究院與多個國産儀器廠家合作開展了國産GNSS設備選型測試,最終選定珠峰測量所用設備,并成功完成珠峰峰頂各項測量任務。

                      在珠峰高程測量過程中,航空重力測量的應用引起社會廣泛關注。珠峰地區地形複雜險峻,很多區域無法開展地面重力測量,存在大量的重力資料空白區,極大地制約了珠峰地區似大地水準面模型的精度和分辨率。因此,技術協調組提出采用航空重力測量技術,采集珠峰地區航空重力數據的技術路線。中國測繪科學研究院與中國地質調查局自然資源航空物探遙感中心合作,反複推演,制訂了珠峰地區航空重力和遙感測量實施方案。并由中國地質調查局航空物探遙感中心牽頭,順利完成了珠峰地區的航空重力測量任務。

                      這是人類曆史上第一次在珠峰北側區域開展航空重力測量,獲取珠峰北側航空重力數據将大幅提升珠峰地區似大地水準面的精度。

                      中國測繪科學研究院還利用國産衛星遙感影像數據和三維實景建模技術,構建了珠峰實景三維模型,研制了珠峰實景三維推演和工作布局系統,既提供珠峰高程測量現場指揮使用,也爲測量登山隊的登山拉練和沖頂活動提供了支持。更爲重要的是,實景三維技術非常直觀地展示珠峰自然資源狀況,讓社會公衆全面了解珠峰高程測量的工作部署、登山路線和自然地理風貌,把珠峰高程測量中的科學内容轉化爲具有教育意義的科普産品。

                      “對我們來說,爲2020珠峰高程測量工作做好全方位技術支持和保障,是考驗,更是動力。”黨亞民告訴記者。

                      據了解,自1959年建院以來,中國測繪科學研究院大地測量與地球動力學研究所一直緻力于大地測量基礎理論研究與應用技術研發,在國家海島礁測繪、現代測繪基準建設、地球重力場與大地水準面确定、衛星定位導航與定軌、海洋測繪、人工激光觀測以及地球動力學研究等方面取得了豐碩成果,多次獲國家、省部級科技獎勵,解決了基礎測繪中諸多重大技術問題,爲推動我國大地測量理論和技術的發展發揮了重要作用。

                      “今後,我們還将在以往的工作基礎上,進一步開展國家高程基準建設與維持、全球高程基準統一、超高階地球重力場模型構建、陸海垂直基準建立與維持以及區域高程基準動态維持與應用服務等方面的基礎理論和應用技術研究工作。尤其是全球高程基準的建立,可以爲世界各國科學家開展珠峰高程測量科學研究提供唯一的全球基準。”黨亞民信心滿滿地說。


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