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?!皺M看成嶺側(cè)成峰。遠(yuǎn)近高低各不同?!碑?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)影響我們的視覺感受:站在一望無(wú)際的平地上仰望山峰,就會(huì)覺得山峰很高;在起伏不斷的山地上眺望山峰,就會(huì)覺得山峰沒有想象中那么高。
怎樣測(cè)量山峰的準(zhǔn)確高度呢?主要有三種辦法。
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。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)科學(xué)研究、災(zāi)害預(yù)防、工程建設(shè)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,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(shì)、探索人類家園的未知奧秘。
(選自《人民日?qǐng)?bào)》,有刪改)
美文賞析
《如何給山峰測(cè)高》一文邏輯清晰、內(nèi)容豐富,極具科普價(jià)值。文中運(yùn)用了作比較的說(shuō)明方法,如在介紹水準(zhǔn)測(cè)量法和三角高程測(cè)量法時(shí),將兩者的測(cè)量進(jìn)度、精度等方面進(jìn)行對(duì)比,突出各自特點(diǎn)及適用情況,讓讀者一目了然;還使用了舉例子的說(shuō)明方法,如列舉測(cè)量南京紫金山主峰以及珠峰測(cè)量的事例,使抽象的測(cè)量方法變得具體可感。同時(shí)又通過列數(shù)字的方式,準(zhǔn)確呈現(xiàn)各測(cè)量方法的精度情況,增強(qiáng)了文章的科學(xué)性與說(shuō)服力。