山峰高度怎么測量？

沐陽

2015年秋天，英國對境內(nèi)第一高峰本尼維斯山重測峰高，測得實(shí)際高度為海拔1344.527米，比現(xiàn)在地圖上普遍使用的1344米，升高了0.527米。能得到這么精確的結(jié)果，得益于GPS測量方法。

目前地球上大部分山峰的高度測值都不夠精確，比如南美洲安第斯山脈的帕羅多斯山，在不同地圖上高度被列為了4900米到5000米不等；喜馬拉雅山脈的拉布吉康峰3號東坡高度未知，地圖上只標(biāo)注它超過7200米；甚至珠穆朗瑪峰的高度也有爭議，我國于2005年最新測量為海拔8844.43米，而尼泊爾則以8848米為準(zhǔn)。

人類對平面距離有直觀感受，沒有工具也能分辨50米的遠(yuǎn)近，但是分辨50米的高度卻很難。對人類來說，高度從來不是用簡單工具測量的，高達(dá)數(shù)千米的山峰更是如此。

參照點(diǎn)

測量山峰高度，首先必須確定參照點(diǎn)，這是前提條件。然后，再確定所測量的山峰是相對高度，還是絕對高度。

絕對高度，俗稱海拔高度，以海平面為參照點(diǎn)；相對高度，一般以地面、山腳等其他地方為參照點(diǎn)。兩者必須區(qū)分清楚，不然就鬧笑話了，比如青藏高原上隨便一個土堆，比泰山、黃山都要高，這是事實(shí)（絕對高度），但說出來卻讓人發(fā)笑。

陸地上的點(diǎn)不方便計(jì)算，而且各個國家不統(tǒng)一。海洋包圍著所有大陸和島嶼，海平面雖然有變化，但年平均海平面基本不變，而且全世界海平面的高度相差無幾。所以，各國普遍把海平面作為測量高度的標(biāo)準(zhǔn)參照點(diǎn)，又稱為零點(diǎn)。以零點(diǎn)為參照點(diǎn)的山峰高度，就是海拔高度，也是絕對高度。我國的零點(diǎn)是青島黃海的平均海平面。

氣壓測量法

氣壓測量法是測量峰高最簡單的方法，只需一個氣壓計(jì)，再懂得一點(diǎn)數(shù)學(xué)知識，任何人都可以計(jì)算出山峰的高度。

海平面大氣壓約是100千帕（101.3千帕四舍五入之后），它隨海拔升高而降低。海拔3000米以下，每升高100米，氣壓下降約1千帕；3000-5000米，每升高100米，下降約0.8千帕，等等。

只要測出山峰的氣壓，就可以計(jì)算出山峰的近似海拔高度。另外，也可以利用水銀柱換算。海平面氣壓等于760毫米汞柱壓強(qiáng)，海拔每升高12米，大氣壓下降約1毫米汞柱（海拔3000米以下）。測出山峰氣壓為多少毫米汞柱，用760減去山峰氣壓的差值，乘以12，就是山峰的近似海拔高度了。

水沸點(diǎn)測量法

水的沸點(diǎn)與大氣壓有關(guān)，可以據(jù)此間接計(jì)算出山峰的高度，因?yàn)楹０紊撸瑲鈮合陆担姆悬c(diǎn)隨之下降。一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸點(diǎn)是100 oC。當(dāng)水的沸點(diǎn)下降1 oC，氣壓下降約3千帕，海拔升高約300米。

經(jīng)過對比，就能從水的沸點(diǎn)計(jì)算出海拔高度。可以參考這三個數(shù)據(jù)：海拔3000米時(shí)，水沸點(diǎn)是91 oC；6000米時(shí)，沸點(diǎn)是80 oC；8848米時(shí)，沸點(diǎn)是72 oC。

溫度測量法

在無熱源、無遮護(hù)的情況下，空氣溫度隨海拔增高而降低。一般情況下，海拔每升高100米，最高氣溫下降0.5oC，平均氣溫也下降0.5oC（海拔4000米以下）。

假如，某山峰測量溫度為-1oC，山腳測得溫度為7oC，則該山峰高度約為{[7-（-1）]÷0.5}×100=1600米。當(dāng)然，這是山峰的相對高度。

三角測量法

三角測量法被廣泛使用，它是利用三角形的數(shù)學(xué)知識，以山高為一條直角邊，在地面上做出一組相似三角形，然后根據(jù)已知條件，計(jì)算山高。

從不同角度，可以做出多種類型的相似三角形，這里介紹一種簡單實(shí)用的，只需兩根相同的棍子和一卷皮尺就能測出一座山峰的高度。首先，假設(shè)要測量的山峰之頂為H，底為A；然后，測量兩根棍子的長度，分別記作BC和DE，并間隔一定距離，將BC和DE豎直插在地上，保證A、B、D三點(diǎn)在一條直線上；再然后，在直線BD上找一點(diǎn)F，使H、C、F三點(diǎn)在一條直線上，在直線BD上再找一點(diǎn)G，使H、E、G三點(diǎn)在一條直線上，并分別測量BF和DG的距離。

這樣，就能畫出兩組相似三角形△AHF∽△BCF和△AHG∽△DEG，其中AH是共同直角邊。利用相似三角形原理，可以得出和兩組等式，其中，。把已知條件套進(jìn)等式里，得到和，利用二元一次方程解法，計(jì)算出AH和AB的數(shù)值，即可得到山峰高度AH。

當(dāng)然，這也是相對高度。如果已知當(dāng)?shù)氐牡孛婧０危灰獌烧呦嗉樱椭郎椒宓暮０胃叨攘恕?/p>

水準(zhǔn)測量法

水準(zhǔn)測量是利用提供水平視線的儀器（如水準(zhǔn)儀），測定地面不同點(diǎn)之間的高差，并以此推算高度的一種方法。

水準(zhǔn)測量都要有一個最初的基準(zhǔn)點(diǎn)，比如我國青島海拔基本面，作為第一點(diǎn)，然后相隔一定距離設(shè)立第二點(diǎn)。在兩點(diǎn)間安置水準(zhǔn)儀，觀測豎立在兩點(diǎn)上的水準(zhǔn)標(biāo)尺，按標(biāo)尺讀數(shù)即可得出兩點(diǎn)間高差。第一點(diǎn)是海拔基本面，高度為零，這個高差就是第二點(diǎn)的海拔高度。

然后再以第二點(diǎn)為參照，相隔一定距離設(shè)立第三點(diǎn)，用同樣方法可得出第二點(diǎn)和第三點(diǎn)之間的高差。用這個高差，加上第二點(diǎn)的高度，就是第三點(diǎn)的海拔高度。以此類推，可以測量出地面上任何一點(diǎn)的海拔高度。

水準(zhǔn)測量法一般耗時(shí)較長，但它能夠把誤差控制在每公里0.5毫米以內(nèi)，這也是目前世界上最精確的測量方法之一。

GPS測量法

GPS就是全球定位系統(tǒng)，利用這個系統(tǒng)測定山峰高度，就是GPS測量法。要在山峰最高點(diǎn)安放GPS儀器，用以連接天上數(shù)顆GPS衛(wèi)星，并傳送信號，確定它準(zhǔn)確的空間位置。

儀器只要安放好，幾個小時(shí)就能完成測繪。山頂?shù)腉PS儀器接收并記錄衛(wèi)星發(fā)出的大量測繪信息，比如時(shí)間數(shù)據(jù)和信號波長數(shù)據(jù)。這些信息盡管以光速傳送，但從衛(wèi)星發(fā)射到山頂?shù)腉PS儀器仍要花費(fèi)幾微秒時(shí)間。這幾微秒的延時(shí)，被GPS儀器上預(yù)設(shè)的程序記錄。通過這段時(shí)間，科學(xué)家可以計(jì)算出GPS儀器的3D空間位置，以及它和太空衛(wèi)星之間的確切距離。

得出GPS儀器的空間位置和距離后，再結(jié)合其他地形測量數(shù)據(jù)，就可以計(jì)算出山峰高度，即最為準(zhǔn)確的海拔高度。目前GPS測量法精度已達(dá)到厘米量級，且應(yīng)用越來越廣。