給山峰測高有水準(zhǔn)測量、三角高程測量、衛(wèi)星測高等多種方法。掌握山峰高度，對工程建設(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。黨的二十大報告提出，堅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……每個生態(tài)元素的背后，都藏著動人的“生態(tài)密碼”。

【資料圖】

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)。

“會當(dāng)凌絕頂，一覽眾山小”“不識廬山真面目，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。“橫看成嶺側(cè)成峰，遠(yuǎn)近高低各不同”，當(dāng)我們在不同位置觀望山峰時，對其高度會有不同的視覺感受。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，就會覺得它的高度可能只有海拔高的一半左右。這是因為我們站的位置海拔就很高，視覺上感受到的是山的相對高度。另外，所處環(huán)境的地形地貌也會影響我們的視覺感受：站在一望無際的平地上仰望山峰，就會覺得山峰很高；在起伏不斷的山地上眺望山峰，就會覺得山峰沒有想象中那么高。

怎樣測量山峰的準(zhǔn)確高度呢？主要有3種辦法。

目前，山高測量中精度最高的屬水準(zhǔn)測量法。一般來說，從山腳下一個已知海拔高的點出發(fā)，利用水準(zhǔn)儀和兩把水準(zhǔn)尺測得相距不遠(yuǎn)兩點間的高差。由于水準(zhǔn)尺長度的限制和清晰讀數(shù)的要求，要一站一站地接續(xù)測量很多個高差，才能到達(dá)山頂。水準(zhǔn)測量精度高，誤差可控制在厘米級，甚至毫米級。但水準(zhǔn)測量進(jìn)度慢，即便是200米左右高度的山，沿上山路也需要測一天；如果碰到植被叢生沒有路的山，測量進(jìn)度就更加緩慢。因此，該方法只適合測量較低的山峰。

相比之下，三角高程測量法要簡單快捷得多。數(shù)年前，我們測量448.9米高的南京紫金山主峰，用的就是這個方法：在山腳下，利用安置在海拔高已知點上的全站儀，瞄準(zhǔn)安置在山頂?shù)睦忡R，可測得視線的高度角和距離，利用數(shù)學(xué)方法就能算出一個垂直高差。這個垂直高差加上已知點海拔高和全站儀高、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)確計算，導(dǎo)致山峰海拔高的測量誤差可達(dá)分米級，且山越高誤差越大。這個辦法雖然“多快好省”，但只適合測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)測量山峰高度，工作更加簡便且測量精度高，正在快速成為山高測量的主流方法。2020年，我國科學(xué)家測量珠穆朗瑪峰時就采用了此種方法。但與以往方法不同的是，這個方法直接測得的不是海拔高，而是叫做大地高。大地高需要減去一個叫作大地水準(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年珠峰測量中開展重力測量的重要原因。目前，北斗衛(wèi)星測高誤差已可控制在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)到毫米級精度，進(jìn)而有望全面替代水準(zhǔn)和三角高程山峰高度測量方法。

掌握山峰高度，對工程建設(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、施工的重要地理數(shù)據(jù)。另一方面，對于山峰及周邊區(qū)域的高程監(jiān)測，可用于地殼形變、板塊運動等演變機(jī)理的研究，以及地震、泥石流等自然災(zāi)害的預(yù)報。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、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）