給山峰測高有水準測量、三角高程測量、衛星測高等多種方法。掌握山峰高度，對工程建設、科學研究有著重要作用
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編者按：山水林田湖草沙是相互依存、緊密聯系的生命共同體。黨的二十大報告提出，堅持山水林田湖草沙一體化保護和系統治理，全方位、全地域、全過程加強生態環境保護。高山、碧水、茂林、沃田、凈湖、綠草、黃沙……每個生態元素的背后，都藏著動人的“生態密碼”。
即日起，本版“把自然講給你聽”欄目將持續關注山水林田湖草沙一體化保護和系統治理，將自然科普與生態保護有機結合，展示我國山水林田湖草沙生命共同體呈現出的勃勃生機。
“會當凌絕頂，一覽眾山小”“不識廬山真面目，只緣身在此山中”……古往今來，高大雄偉的山峰吸引著無數游人觀賞，文人墨客也留下了許多動人的詩句。
山峰的高度通常指海拔高，是以平均海水面為基準，到山頂的垂直距離。“橫看成嶺側成峰，遠近高低各不同”，當我們在不同位置觀望山峰時，對其高度會有不同的視覺感受。珠穆朗瑪峰的海拔高度為8848.86米，而當我們站在青藏高原上眺望珠峰，就會覺得它的高度可能只有海拔高的一半左右。這是因為我們站的位置海拔就很高，視覺上感受到的是山的相對高度。另外，所處環境的地形地貌也會影響我們的視覺感受：站在一望無際的平地上仰望山峰，就會覺得山峰很高；在起伏不斷的山地上眺望山峰，就會覺得山峰沒有想象中那么高。
怎樣測量山峰的準確高度呢？主要有3種辦法。
目前，山高測量中精度最高的屬水準測量法。一般來說，從山腳下一個已知海拔高的點出發，利用水準儀和兩把水準尺測得相距不遠兩點間的高差。由于水準尺長度的限制和清晰讀數的要求，要一站一站地接續測量很多個高差，才能到達山頂。水準測量精度高，誤差可控制在厘米級，甚至毫米級。但水準測量進度慢，即便是200米左右高度的山，沿上山路也需要測一天；如果碰到植被叢生沒有路的山，測量進度就更加緩慢。因此，該方法只適合測量較低的山峰。
相比之下，三角高程測量法要簡單快捷得多。數年前，我們測量448.9米高的南京紫金山主峰，用的就是這個方法：在山腳下，利用安置在海拔高已知點上的全站儀，瞄準安置在山頂的棱鏡，可測得視線的高度角和距離，利用數學方法就能算出一個垂直高差。這個垂直高差加上已知點海拔高和全站儀高、再減去山頂棱鏡高，就得到了山的海拔高。如果要進一步提高準確度，還需要進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，大氣折光很難準確計算，導致山峰海拔高的測量誤差可達分米級，且山越高誤差越大。這個辦法雖然“多快好省”，但只適合測量精度要求不高的山峰。
利用北斗衛星導航定位技術測量山峰高度，工作更加簡便且測量精度高，正在快速成為山高測量的主流方法。2020年，我國科學家測量珠穆朗瑪峰時就采用了此種方法。但與以往方法不同的是，這個方法直接測得的不是海拔高，而是叫做大地高。大地高需要減去一個叫作大地水準面差距的值，才能得到海拔高。要想得到精確的大地水準面差距，需要有嚴密的數學模型和當地的重力加速度等數據，這也是在2020年珠峰測量中開展重力測量的重要原因。目前，北斗衛星測高誤差已可控制在5厘米之內；隨著科學技術的進一步發展，未來更可能達到毫米級精度，進而有望全面替代水準和三角高程山峰高度測量方法。
掌握山峰高度，對工程建設、科學研究有著重要作用。一方面，在山區的水利、道路、橋隧等工程建設中，準確的山峰高度是工程規劃、設計、施工的重要地理數據。另一方面，對于山峰及周邊區域的高程監測，可用于地殼形變、板塊運動等演變機理的研究，以及地震、泥石流等自然災害的預報。此外，準確了解山峰的高度，還有利于科學家開展區域氣候氣象形成機理、生態環境演變規律研究，以及分析滄海桑田的變化趨勢、探索人類家園的未知奧秘。
（于先文 作者為東南大學教授、博士生導師，記者姚雪青采訪整理）
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