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(guò)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(tīng)”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(guó)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(lái)，高大雄偉的山峰吸引著無(wú)數(shù)游人觀賞，文人墨客也留下了許多動(dòng)人的詩(shī)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?cè)诓煌恢糜^望山峰時(shí)，對(duì)其高度會(huì)有不同的視覺(jué)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(jué)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尉秃芨撸曈X(jué)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(jué)感受：站在一望無(wú)際的平地上仰望山峰，就會(huì)覺(jué)得山峰很高；在起伏不斷的山地上眺望山峰，就會(huì)覺(jué)得山峰沒(méi)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(lái)說(shuō)，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(méi)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(guó)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(kāi)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(lái)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(kāi)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(lèi)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）