高程從這里測起：中國水準原點(diǎn)
本文參考《中國測繪史》第3卷、《陳俊勇院士文集》和作者《中國水準原點(diǎn)與水準零點(diǎn)》《珠穆朗瑪峰高程的精確測定》等相關(guān)資料編撰而成。版權歸作者老村長(cháng)所有。
高程從這里測起
—中國水準原點(diǎn)
作者：老村長(cháng)
2020年3月28日于北京
高程，是測繪學(xué)中的一個(gè)名詞，就是人們平時(shí)所說(shuō)的“海拔”或“高度”。那么，人們就會(huì )問(wèn)，高程是從哪起算的？又是如何測量得到的？要搞清楚這些問(wèn)題，需要了解水準原點(diǎn)的基本概念。因為，全國各地包括珠穆朗瑪峰（簡(jiǎn)稱(chēng)珠峰）的高程，都是以中華人民共和國水準原點(diǎn)（簡(jiǎn)稱(chēng)中國水準原點(diǎn)或國家水準原點(diǎn)）為起算依據測算得到的。
為使測算全國各地高程有一個(gè)統一的起算依據，首先需要確定一個(gè)高程的起算面。國際上，大多國家和地區都選取海水面的平均位置（稱(chēng)平均海水面）作為高程起算面。為求定平均海水面，通常在沿海地區合適的位置設立若干個(gè)驗潮站，對潮汐進(jìn)行長(cháng)期觀(guān)測，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)設立的驗潮站觀(guān)測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。
民國時(shí)期，中國在東南部已建有一些驗潮站，但驗潮設備和條件大多簡(jiǎn)陋，驗潮觀(guān)測資料多不連續。中華人民共和國成立后，除恢復和整理已有一些驗潮站外，又陸續新建了若干驗潮站。其中，在20世紀50年代初，具備一定條件并有驗潮記錄的站，有坎門(mén)、吳淞、青島、葫蘆島、大連等?？倕y繪局經(jīng)實(shí)地考察，認為青島驗潮站具備位置適中、地殼穩定、交通便利、設備較好等條件，便確定以青島驗潮站多年驗潮資料推算的平均海水面，作為國家高程基準面。
圖2：中華人民共和國水準原點(diǎn)標志（來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)）
為了明顯而穩固地將平均海水面的位置標識出來(lái)，還需在適當的地點(diǎn)建立一個(gè)永久性的水準點(diǎn)，作為一個(gè)國家高程的測算依據。這個(gè)水準點(diǎn)，就稱(chēng)為國家水準原點(diǎn)。經(jīng)實(shí)地勘察，總參測繪局于1954年12月在青島觀(guān)觀(guān)象山建成中華人民共和國水準原點(diǎn)（其外觀(guān)見(jiàn)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)，加上青島驗潮站，構成完整的水準原點(diǎn)網(wǎng)。為滿(mǎn)足東部國防地帶測繪急需，總參測繪局曾以青島大港驗潮站1952～1953年驗潮資料求得的平均海水面為高程基準面，并測算得出水準原點(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，該系統不再使用。
1956年4月，總參測繪局牽頭以青島大港驗潮站1950～1 956年驗潮資料求得的平均海水面（稱(chēng)1956年黃海平均海水面），作為國家高程基準面（水準零點(diǎn)），嚴密測算得到國家水準原點(diǎn)（見(jiàn)圖2）相對于1956年黃海平均海水面的高程為72.289米。這樣建立的國家高程基準，稱(chēng)為1956年黃海高程系。1956年黃海高程系的建立，徹底解決了舊中國高程系統長(cháng)期不統一的狀況，意義重大，影響深遠。該基準建立后，在全國使用到1987年。新中國成立后測繪的第一代全國基本比例尺地形圖，其高程值就是以1956年黃海高程系為基準測算得到的。
但是，由于求定1956年黃海平均海水面所依據的驗潮資料時(shí)間較短，后又發(fā)現1950年和1952年的潮位記錄中存在約20厘米的粗差，原因也無(wú)法查清。為進(jìn)一步提高國家高程基準的精確性，中國采用青島驗潮站1952～1979年的驗潮資料，用中數法計算得出新的黃海平均海水面為零點(diǎn)，于20世紀80年代建立了新的國家高程基準—1985國家高程基準，測算得到國家水準原點(diǎn)標志面的高程為72.260米。該基準自1988年1月1日開(kāi)始在全國使用。
圖3：建于青島國家水準零點(diǎn)景區的水準測量雕塑（作者拍攝）
為使國家水準原點(diǎn)標志面的基準高程值傳遞到全國各地，滿(mǎn)足各行各業(yè)建設使用高程基準的需要，軍隊和地方大地測量工作者采用精密水準測量（見(jiàn)圖3）方法，歷時(shí)25年（1951～1975年）在中國廣闊的大地上布測了國家高程控制網(wǎng)（又稱(chēng)國家水準網(wǎng)），其中一等水準路線(xiàn)5萬(wàn)千米，二等水準路線(xiàn)19萬(wàn)千米，以及大量的三、四等水準路線(xiàn)。此后，對國家高程控制網(wǎng)進(jìn)行了復測?？梢?jiàn)，國家高程控制網(wǎng)的建立，是一項艱巨而又浩大的工程，是大地測量工作者不分寒暑，歷時(shí)25年一步一步丈量完成的，并最終測算到珠穆朗瑪峰。
圖4：珠穆朗瑪峰（來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)）
位于中國與尼泊爾邊境線(xiàn)上的珠穆朗瑪峰（簡(jiǎn)稱(chēng)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(yǔ)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”?，F采用的珠峰高程值為8844.43米，就是中國大地測量工作者以國家水準原點(diǎn)為基準，于2005年經(jīng)嚴密測算得到的。
測量珠峰高程，是人類(lèi)認識地球的一個(gè)標志。早在1715年，中國就對珠峰地區進(jìn)行過(guò)勘測，據此于1719年編制成《皇輿全覽圖》，正確標出了珠峰的位置和滿(mǎn)文名稱(chēng)（來(lái)自百度百科）。1852年，外國人對珠峰高程進(jìn)行過(guò)測量。此后，印度從南坡對珠峰高程進(jìn)行過(guò)多次測量，但因測站高程較低，距珠峰太遠，施測方案不夠縝密，所測數據互差很大。直到1975年6月以后，國外大多采用印度1952～1954年測定的珠峰高程數據（峰頂雪面高8847.6米），而中國地圖、書(shū)刊中有關(guān)珠峰高程的記錄，一直沿用印度1902年的數據（8882米）。
圖5：1975年5月測量人員進(jìn)行珠峰高程測量作業(yè)（來(lái)自《中國人民解放軍測繪歷史資料》）
測量和公布國家領(lǐng)土的重要地理數據，是國家政府行使領(lǐng)土主權的一種體現。1966～1968年間，中國大地測量工作者對珠峰高程進(jìn)行過(guò)一次測量，取得了第一手資料，但因未在珠峰頂端設立測量覘標，也未量取積雪厚度，測得的高程數據未予公布。隨著(zhù)國家天文大地網(wǎng)和高程控制網(wǎng)的布測完成，為精確測量珠峰高程創(chuàng )造了條件。1975年3～5月，經(jīng)國務(wù)院批準，總參測繪局和國家測繪總局選調測繪技術(shù)人員49人，組成珠峰測量分隊，編成10個(gè)測量小組，在國家登山隊配合下，對珠峰高程進(jìn)行了一次精確測量（見(jiàn)圖5）。
1975年6月上旬，經(jīng)軍地大地測量計算人員嚴密計算，求得以1956年黃海高程基準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），測量中誤差為±0.35米。1975年7月23日，經(jīng)國務(wù)院批準，新華社向全世界公布了這一數據。此后，中國對外宣傳和出版的地圖、書(shū)刊中，均公開(kāi)采用這一數據，從而結束了長(cháng)期沿用外國測量的珠峰高程數據的歷史。國際上，許多國家和地區也陸續使用這一權威數據。
圖6：鄧小平等黨和國家領(lǐng)導人接見(jiàn)國家登山隊及珠峰測量分隊人員合影（來(lái)自《中國人民解放軍測繪歷史資料》）
1975年珠峰高程的精確測量及其數據的產(chǎn)生，在中國乃至世界測繪史上創(chuàng )下了多項紀錄，展現了中國測繪科技的新水平和大地測量的新成就，彰顯了中國大地測量工作者勇攀測繪高峰的科學(xué)精神，得到了黨和國家領(lǐng)導人的高度關(guān)注和充分肯定。1975年6月28日，鄧小平、李先念等黨和國家領(lǐng)導人，在北京接見(jiàn)國家登山隊及珠峰測量分隊人員，并親切合影留念（圖6）。
圖7：2005年5月22日，登山測量人員把覘標豎立在珠峰頂部（來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)）
科學(xué)探索無(wú)止境。為了獲得更高精度的珠峰高程數據，2005年5月國家測繪局對珠峰高程進(jìn)行了復測（圖7）。此次復測，綜合運用了經(jīng)典大地測量、GPS測量和現代物理探測等技術(shù)，經(jīng)嚴密計算，得出以1985國家高程基準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），測量中誤差為±0.21米。
圖8：建于青島國家水準零點(diǎn)景區的珠峰高程石碑（作者拍攝）
2005年10月9日，國務(wù)院新聞辦公室召開(kāi)新聞發(fā)布會(huì )，公布這組“迄今為止國內乃至國際上歷次珠峰高程測量中最為詳盡、精確的數據”。此后，1975年測量的珠峰高程數據停止使用，開(kāi)始使用新測定的珠峰高程值8844.43米。
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