高程從這里測(cè)起：中國(guó)水準(zhǔn)原點(diǎn)
本文參考《中國(guó)測(cè)繪史》第3卷、《陳俊勇院士文集》和作者《中國(guó)水準(zhǔn)原點(diǎn)與水準(zhǔn)零點(diǎn)》《珠穆朗瑪峰高程的精確測(cè)定》等相關(guān)資料編撰而成。版權(quán)歸作者老村長(zhǎng)所有。
高程從這里測(cè)起
—中國(guó)水準(zhǔn)原點(diǎn)
作者：老村長(zhǎng)
2020年3月28日于北京
高程，是測(cè)繪學(xué)中的一個(gè)名詞，就是人們平時(shí)所說的“海拔”或“高度”。那么，人們就會(huì)問，高程是從哪起算的？又是如何測(cè)量得到的？要搞清楚這些問題，需要了解水準(zhǔn)原點(diǎn)的基本概念。因?yàn)?，全?guó)各地包括珠穆朗瑪峰（簡(jiǎn)稱珠峰）的高程，都是以中華人民共和國(guó)水準(zhǔn)原點(diǎn)（簡(jiǎn)稱中國(guó)水準(zhǔn)原點(diǎn)或國(guó)家水準(zhǔn)原點(diǎn)）為起算依據(jù)測(cè)算得到的。
為使測(cè)算全國(guó)各地高程有一個(gè)統(tǒng)一的起算依據(jù)，首先需要確定一個(gè)高程的起算面。國(guó)際上，大多國(guó)家和地區(qū)都選取海水面的平均位置（稱平均海水面）作為高程起算面。為求定平均海水面，通常在沿海地區(qū)合適的位置設(shè)立若干個(gè)驗(yàn)潮站，對(duì)潮汐進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)，并記錄該處的海面位置。由于受海面地形的影響，在不同地點(diǎn)設(shè)立的驗(yàn)潮站觀測(cè)得到的平均海水面存在差異，所求得的平均海水面均不相同，因故就有不同的高程基準(zhǔn)。
民國(guó)時(shí)期，中國(guó)在東南部已建有一些驗(yàn)潮站，但驗(yàn)潮設(shè)備和條件大多簡(jiǎn)陋，驗(yàn)潮觀測(cè)資料多不連續(xù)。中華人民共和國(guó)成立后，除恢復(fù)和整理已有一些驗(yàn)潮站外，又陸續(xù)新建了若干驗(yàn)潮站。其中，在20世紀(jì)50年代初，具備一定條件并有驗(yàn)潮記錄的站，有坎門、吳淞、青島、葫蘆島、大連等。總參測(cè)繪局經(jīng)實(shí)地考察，認(rèn)為青島驗(yàn)潮站具備位置適中、地殼穩(wěn)定、交通便利、設(shè)備較好等條件，便確定以青島驗(yàn)潮站多年驗(yàn)潮資料推算的平均海水面，作為國(guó)家高程基準(zhǔn)面。
圖2：中華人民共和國(guó)水準(zhǔn)原點(diǎn)標(biāo)志（來自互聯(lián)網(wǎng)）
為了明顯而穩(wěn)固地將平均海水面的位置標(biāo)識(shí)出來，還需在適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)建立一個(gè)永久性的水準(zhǔn)點(diǎn)，作為一個(gè)國(guó)家高程的測(cè)算依據(jù)。這個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)，就稱為國(guó)家水準(zhǔn)原點(diǎn)。經(jīng)實(shí)地勘察，總參測(cè)繪局于1954年12月在青島觀觀象山建成中華人民共和國(guó)水準(zhǔn)原點(diǎn)（其外觀見圖1），并在原點(diǎn)附近選了兩個(gè)附點(diǎn)和3個(gè)參考點(diǎn)，加上青島驗(yàn)潮站，構(gòu)成完整的水準(zhǔn)原點(diǎn)網(wǎng)。為滿足東部國(guó)防地帶測(cè)繪急需，總參測(cè)繪局曾以青島大港驗(yàn)潮站1952～1953年驗(yàn)潮資料求得的平均海水面為高程基準(zhǔn)面，并測(cè)算得出水準(zhǔn)原點(diǎn)高出此面72.238米，臨時(shí)建立了1954年黃海高程系。但1956年黃海高程系建成后，該系統(tǒng)不再使用。
1956年4月，總參測(cè)繪局牽頭以青島大港驗(yàn)潮站1950～1 956年驗(yàn)潮資料求得的平均海水面（稱1956年黃海平均海水面），作為國(guó)家高程基準(zhǔn)面（水準(zhǔn)零點(diǎn)），嚴(yán)密測(cè)算得到國(guó)家水準(zhǔn)原點(diǎn)（見圖2）相對(duì)于1956年黃海平均海水面的高程為72.289米。這樣建立的國(guó)家高程基準(zhǔn)，稱為1956年黃海高程系。1956年黃海高程系的建立，徹底解決了舊中國(guó)高程系統(tǒng)長(zhǎng)期不統(tǒng)一的狀況，意義重大，影響深遠(yuǎn)。該基準(zhǔn)建立后，在全國(guó)使用到1987年。新中國(guó)成立后測(cè)繪的第一代全國(guó)基本比例尺地形圖，其高程值就是以1956年黃海高程系為基準(zhǔn)測(cè)算得到的。
但是，由于求定1956年黃海平均海水面所依據(jù)的驗(yàn)潮資料時(shí)間較短，后又發(fā)現(xiàn)1950年和1952年的潮位記錄中存在約20厘米的粗差，原因也無法查清。為進(jìn)一步提高國(guó)家高程基準(zhǔn)的精確性，中國(guó)采用青島驗(yàn)潮站1952～1979年的驗(yàn)潮資料，用中數(shù)法計(jì)算得出新的黃海平均海水面為零點(diǎn)，于20世紀(jì)80年代建立了新的國(guó)家高程基準(zhǔn)—1985國(guó)家高程基準(zhǔn)，測(cè)算得到國(guó)家水準(zhǔn)原點(diǎn)標(biāo)志面的高程為72.260米。該基準(zhǔn)自1988年1月1日開始在全國(guó)使用。
圖3：建于青島國(guó)家水準(zhǔn)零點(diǎn)景區(qū)的水準(zhǔn)測(cè)量雕塑（作者拍攝）
為使國(guó)家水準(zhǔn)原點(diǎn)標(biāo)志面的基準(zhǔn)高程值傳遞到全國(guó)各地，滿足各行各業(yè)建設(shè)使用高程基準(zhǔn)的需要，軍隊(duì)和地方大地測(cè)量工作者采用精密水準(zhǔn)測(cè)量（見圖3）方法，歷時(shí)25年（1951～1975年）在中國(guó)廣闊的大地上布測(cè)了國(guó)家高程控制網(wǎng)（又稱國(guó)家水準(zhǔn)網(wǎng)），其中一等水準(zhǔn)路線5萬千米，二等水準(zhǔn)路線19萬千米，以及大量的三、四等水準(zhǔn)路線。此后，對(duì)國(guó)家高程控制網(wǎng)進(jìn)行了復(fù)測(cè)。可見，國(guó)家高程控制網(wǎng)的建立，是一項(xiàng)艱巨而又浩大的工程，是大地測(cè)量工作者不分寒暑，歷時(shí)25年一步一步丈量完成的，并最終測(cè)算到珠穆朗瑪峰。
圖4：珠穆朗瑪峰（來自互聯(lián)網(wǎng)）
位于中國(guó)與尼泊爾邊境線上的珠穆朗瑪峰（簡(jiǎn)稱珠峰，圖4），是喜馬拉雅山脈的主峰，也是世界海拔最高的山峰。藏語中，“珠穆”是“女神”的意思，“朗瑪”是“母象”的意思。因此，“珠穆朗瑪”的意思是“大地之母”。現(xiàn)采用的珠峰高程值為8844.43米，就是中國(guó)大地測(cè)量工作者以國(guó)家水準(zhǔn)原點(diǎn)為基準(zhǔn)，于2005年經(jīng)嚴(yán)密測(cè)算得到的。
測(cè)量珠峰高程，是人類認(rèn)識(shí)地球的一個(gè)標(biāo)志。早在1715年，中國(guó)就對(duì)珠峰地區(qū)進(jìn)行過勘測(cè)，據(jù)此于1719年編制成《皇輿全覽圖》，正確標(biāo)出了珠峰的位置和滿文名稱（來自百度百科）。1852年，外國(guó)人對(duì)珠峰高程進(jìn)行過測(cè)量。此后，印度從南坡對(duì)珠峰高程進(jìn)行過多次測(cè)量，但因測(cè)站高程較低，距珠峰太遠(yuǎn)，施測(cè)方案不夠縝密，所測(cè)數(shù)據(jù)互差很大。直到1975年6月以后，國(guó)外大多采用印度1952～1954年測(cè)定的珠峰高程數(shù)據(jù)（峰頂雪面高8847.6米），而中國(guó)地圖、書刊中有關(guān)珠峰高程的記錄，一直沿用印度1902年的數(shù)據(jù)（8882米）。
圖5：1975年5月測(cè)量人員進(jìn)行珠峰高程測(cè)量作業(yè)（來自《中國(guó)人民解放軍測(cè)繪歷史資料》）
測(cè)量和公布國(guó)家領(lǐng)土的重要地理數(shù)據(jù)，是國(guó)家政府行使領(lǐng)土主權(quán)的一種體現(xiàn)。1966～1968年間，中國(guó)大地測(cè)量工作者對(duì)珠峰高程進(jìn)行過一次測(cè)量，取得了第一手資料，但因未在珠峰頂端設(shè)立測(cè)量覘標(biāo)，也未量取積雪厚度，測(cè)得的高程數(shù)據(jù)未予公布。隨著國(guó)家天文大地網(wǎng)和高程控制網(wǎng)的布測(cè)完成，為精確測(cè)量珠峰高程創(chuàng)造了條件。1975年3～5月，經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，總參測(cè)繪局和國(guó)家測(cè)繪總局選調(diào)測(cè)繪技術(shù)人員49人，組成珠峰測(cè)量分隊(duì)，編成10個(gè)測(cè)量小組，在國(guó)家登山隊(duì)配合下，對(duì)珠峰高程進(jìn)行了一次精確測(cè)量（見圖5）。
1975年6月上旬，經(jīng)軍地大地測(cè)量計(jì)算人員嚴(yán)密計(jì)算，求得以1956年黃海高程基準(zhǔn)起算的珠峰冰面高程為8848.13米（已扣除珠峰峰頂積雪深度0.92米），測(cè)量中誤差為±0.35米。1975年7月23日，經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，新華社向全世界公布了這一數(shù)據(jù)。此后，中國(guó)對(duì)外宣傳和出版的地圖、書刊中，均公開采用這一數(shù)據(jù)，從而結(jié)束了長(zhǎng)期沿用外國(guó)測(cè)量的珠峰高程數(shù)據(jù)的歷史。國(guó)際上，許多國(guó)家和地區(qū)也陸續(xù)使用這一權(quán)威數(shù)據(jù)。
圖6：鄧小平等黨和國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人接見國(guó)家登山隊(duì)及珠峰測(cè)量分隊(duì)人員合影（來自《中國(guó)人民解放軍測(cè)繪歷史資料》）
1975年珠峰高程的精確測(cè)量及其數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，在中國(guó)乃至世界測(cè)繪史上創(chuàng)下了多項(xiàng)紀(jì)錄，展現(xiàn)了中國(guó)測(cè)繪科技的新水平和大地測(cè)量的新成就，彰顯了中國(guó)大地測(cè)量工作者勇攀測(cè)繪高峰的科學(xué)精神，得到了黨和國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人的高度關(guān)注和充分肯定。1975年6月28日，鄧小平、李先念等黨和國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人，在北京接見國(guó)家登山隊(duì)及珠峰測(cè)量分隊(duì)人員，并親切合影留念（圖6）。
圖7：2005年5月22日，登山測(cè)量人員把覘標(biāo)豎立在珠峰頂部（來自互聯(lián)網(wǎng)）
科學(xué)探索無止境。為了獲得更高精度的珠峰高程數(shù)據(jù)，2005年5月國(guó)家測(cè)繪局對(duì)珠峰高程進(jìn)行了復(fù)測(cè)（圖7）。此次復(fù)測(cè)，綜合運(yùn)用了經(jīng)典大地測(cè)量、GPS測(cè)量和現(xiàn)代物理探測(cè)等技術(shù)，經(jīng)嚴(yán)密計(jì)算，得出以1985國(guó)家高程基準(zhǔn)起算的珠峰巖面高程為8844.43米（已扣除珠峰冰雪厚度3.5米），測(cè)量中誤差為±0.21米。
圖8：建于青島國(guó)家水準(zhǔn)零點(diǎn)景區(qū)的珠峰高程石碑（作者拍攝）
2005年10月9日，國(guó)務(wù)院新聞辦公室召開新聞發(fā)布會(huì)，公布這組“迄今為止國(guó)內(nèi)乃至國(guó)際上歷次珠峰高程測(cè)量中最為詳盡、精確的數(shù)據(jù)”。此后，1975年測(cè)量的珠峰高程數(shù)據(jù)停止使用，開始使用新測(cè)定的珠峰高程值8844.43米。
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