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自主 创新 突破——硬核技术担纲珠峰测高
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2020-06-01 18:26:00     来源:中国自然资源报     浏览次数:

交会测量现场


5月27日,2020珠峰高程测量登山队成功登顶。随着峰顶测量、交会测量等峰顶会战任务的完成,本次珠峰高程测量外业测量工作圆满结束。

珠峰高程测量,核心关键技术的支持和保障至关重要。中国测绘科学研究院作为牵头单位负责测量的技术协调,还承担了高程测量检核计算、国产GNSS仪器选型测试、长距离测距仪研发与定制、实景三维推演和工作布局系统研制以及冰川变化遥感监测等任务。本次珠峰高程测量有哪些技术特色与技术创新?记者就此走访了中国测绘科学研究院。

精确﹢周密,反复论证技术路线

2015年,尼泊尔发生8.1级别大地震,珠峰高度再次引起全世界关注。2019年3月,自然资源部启动了2020珠峰高程测量前期准备工作。曾经在1968年、1975年和2005年历次珠峰高程测量中发挥重要作用的中国测绘科学研究院,这次作为2020珠峰高程测量的牵头单位,担起了珠峰高程测量技术协调和核心关键技术攻关的重任。

“珠峰高程测量历来都是一项光荣而艰巨的任务,这次珠峰高程测量也是一场检验国家级科研队伍战斗力的重大战役。”2020珠峰高程测量技术协调组组长、中国测绘科学研究院大地测量与地球动力学研究所所长党亚民说。

随即,根据自然资源部工作安排,成立了由中国测绘科学研究院牵头,并由中国测绘科学研究院、国家基础地理信息中心、陕西测绘地理信息局、武汉大学、中国地质大学(武汉)和自然资源部中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心等单位24名专家组成的2020珠峰高程测量技术协调组,全面负责珠峰高程测量技术协调工作,编制技术方案,解决工程重大技术问题,组织内业数据处理和多部门检核等工作,确保珠峰高程测量成果的高精度和高可靠性。

同时,该院抽调大地测量与地球动力学研究所、地球观测与时空信息科学重点实验室、国家光电测距仪检测中心和院属企业四维空间数码公司等部门的精锐力量,组建珠峰高程测量攻关团队,全面投入珠峰高程测量核心设备研发和关键技术攻关。

其中,最为关键的是《2020珠峰高程测量实施方案》的编制。

珠峰高程测量是一项代表国家测绘科技发展水平的综合性测绘工程,其核心目标是精确测定最新珠峰高度。据党亚民介绍,围绕这个核心目标,技术协调组历时半年多,从技术角度对这一重大行动进行了全方位的谋划与设计。

根据自然资源部的工作部署,此次珠峰测量一定要体现“自主”“创新”“突破”的技术特色,成果既要体现“高精度”,又要确保“可靠性”。为此,在项目技术路线设计中,技术协调组就珠峰高程测量相关重大技术问题,展开广泛调研,反复推证。其中,首次将地面重力测量推到峰顶,首次在珠峰地区开展航空重力测量,全面提升珠峰高程测量海拔起算面精度,首次以国产仪器为主力担当峰顶测量任务,成为这次珠峰高程测量技术设计方案的主脉络。

经过反复论证并经中国科学院院士陈俊勇、杨元喜等专家的严格把关,最终将2020珠峰高程测量的技术路线确定为:综合运用全球导航卫星系统(GNSS)测量、水准测量、光电测距、交会和三角高程测量、雪深雷达测量、重力测量、天文测量、卫星遥感、似大地水准面精化等多种传统和现代测绘技术,精确测定珠峰高程。

传统﹢现代,实现技术创新与突破

我国采用大地测量技术测量珠峰高程始于1966年。由于当时未能在珠峰峰顶设置觇标,且没能量测覆雪深度,只能观测珠峰山头进行交会,因此这次测量结果没有正式公布。1975年,我国利用传统大地测量技术,第一次精确测定并发布珠峰高程;2005年,我国跟进国际大地测量技术发展,采用现代大地测量技术,并利用雪深雷达测定珠峰冰雪深度,首次获得了珠峰岩面高的高程。

各种新技术的引入使2020珠峰高程测量基准精度显著提升,国产装备亮相珠峰体现了自主创新的巨大力量,丰富的各类测量资料将为珠峰自然资源监测提供有力保障。

与以往相比,此次珠峰高程测量实现了北斗卫星导航系统高精度定位、航空重力测量与遥感、实景三维建模、厘米级似大地水准面精化等测绘高新技术的综合运用,与5G技术融合,实现了测量数据快速传输,尤其高精度航空重力测量数据的应用,将显著提升珠峰地区大地水准面的精度。除此之外,各种国产仪器装备全面担纲珠峰峰顶会战,体现了“中国智造”的时代意义。尤为重要的是,此次珠峰高程测量积累的丰富资料,如地壳运动监测、航空遥感、卫星遥感冰川变化监测成果,可为珠峰地区地球科学研究、生态变化和自然资源调查监测提供有力的支持。

“2020珠峰高程测量既采用了高精度的卫星定位技术和先进的航空重力测量技术,也保留了传统的三角交会和三角高程测量技术。传统大地测量技术既可以作为新的现代大地测量技术的检核手段,也可以和现代大地测量技术有机结合,形成更为可靠的珠峰高程测量成果。”党亚民介绍。

航重﹢VR,高新技术首次亮相珠峰

珠峰高程测量是彰显国家实力和综合科技水平的舞台。

此次测量登山队员历史性地在珠峰峰顶停留了150多分钟,成功实施了最为完整、获取数据最为丰富的峰顶测量。

随着我国测绘技术和测绘仪器装备发展水平的全面提升,2020珠峰高程测量成为检视我国测绘科技和测绘仪器装备综合发展水平的“最高”舞台。

过去十几年,我国测绘装备水平不断跨越发展,新型仪器装备层出不穷。这次登顶测量仪器设备中的重力仪、雪深雷达测量仪、GNSS接收机和天线、峰顶觇标以及交会测量用的长距离测距仪等,都是我国自主研发的测量装备。按照自然资源部的工作安排,中国测绘科学研究院与多个国产仪器厂家合作开展了国产GNSS设备选型测试,最终选定珠峰测量所用设备,并成功完成珠峰峰顶各项测量任务。

在珠峰高程测量过程中,航空重力测量的应用引起社会广泛关注。珠峰地区地形复杂险峻,很多区域无法开展地面重力测量,存在大量的重力资料空白区,极大地制约了珠峰地区似大地水准面模型的精度和分辨率。因此,技术协调组提出采用航空重力测量技术,采集珠峰地区航空重力数据的技术路线。中国测绘科学研究院与中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心合作,反复推演,制订了珠峰地区航空重力和遥感测量实施方案。并由中国地质调查局航空物探遥感中心牵头,顺利完成了珠峰地区的航空重力测量任务。

这是人类历史上第一次在珠峰北侧区域开展航空重力测量,获取珠峰北侧航空重力数据将大幅提升珠峰地区似大地水准面的精度。

中国测绘科学研究院还利用国产卫星遥感影像数据和三维实景建模技术,构建了珠峰实景三维模型,研制了珠峰实景三维推演和工作布局系统,既提供珠峰高程测量现场指挥使用,也为测量登山队的登山拉练和冲顶活动提供了支持。更为重要的是,实景三维技术非常直观地展示珠峰自然资源状况,让社会公众全面了解珠峰高程测量的工作部署、登山路线和自然地理风貌,把珠峰高程测量中的科学内容转化为具有教育意义的科普产品。

“对我们来说,为2020珠峰高程测量工作做好全方位技术支持和保障,是考验,更是动力。”党亚民告诉记者。

据了解,自1959年建院以来,中国测绘科学研究院大地测量与地球动力学研究所一直致力于大地测量基础理论研究与应用技术研发,在国家海岛礁测绘、现代测绘基准建设、地球重力场与大地水准面确定、卫星定位导航与定轨、海洋测绘、人工激光观测以及地球动力学研究等方面取得了丰硕成果,多次获国家、省部级科技奖励,解决了基础测绘中诸多重大技术问题,为推动我国大地测量理论和技术的发展发挥了重要作用。

“今后,我们还将在以往的工作基础上,进一步开展国家高程基准建设与维持、全球高程基准统一、超高阶地球重力场模型构建、陆海垂直基准建立与维持以及区域高程基准动态维持与应用服务等方面的基础理论和应用技术研究工作。尤其是全球高程基准的建立,可以为世界各国科学家开展珠峰高程测量科学研究提供唯一的全球基准。”党亚民信心满满地说。


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责任编辑:王亚楠

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