高程从这里测起：中国水准原点
本文参考《中国测绘史》第3卷、《陈俊勇院士文集》和作者《中国水准原点与水准零点》《珠穆朗玛峰高程的精确测定》等相关资料编撰而成。版权归作者老村长所有。
高程从这里测起
—中国水准原点
作者：老村长
2020年3月28日于北京
高程，是测绘学中的一个名词，就是人们平时所说的“海拔”或“高度”。那么，人们就会问，高程是从哪起算的？又是如何测量得到的？要搞清楚这些问题，需要了解水准原点的基本概念。因为，全国各地包括珠穆朗玛峰（简称珠峰）的高程，都是以中华人民共和国水准原点（简称中国水准原点或国家水准原点）为起算依据测算得到的。
为使测算全国各地高程有一个统一的起算依据，首先需要确定一个高程的起算面。国际上，大多国家和地区都选取海水面的平均位置（称平均海水面）作为高程起算面。为求定平均海水面，通常在沿海地区合适的位置设立若干个验潮站，对潮汐进行长期观测，并记录该处的海面位置。由于受海面地形的影响，在不同地点设立的验潮站观测得到的平均海水面存在差异，所求得的平均海水面均不相同，因故就有不同的高程基准。
民国时期，中国在东南部已建有一些验潮站，但验潮设备和条件大多简陋，验潮观测资料多不连续。中华人民共和国成立后，除恢复和整理已有一些验潮站外，又陆续新建了若干验潮站。其中，在20世纪50年代初，具备一定条件并有验潮记录的站，有坎门、吴淞、青岛、葫芦岛、大连等。总参测绘局经实地考察，认为青岛验潮站具备位置适中、地壳稳定、交通便利、设备较好等条件，便确定以青岛验潮站多年验潮资料推算的平均海水面，作为国家高程基准面。
图2：中华人民共和国水准原点标志（来自互联网）
为了明显而稳固地将平均海水面的位置标识出来，还需在适当的地点建立一个永久性的水准点，作为一个国家高程的测算依据。这个水准点，就称为国家水准原点。经实地勘察，总参测绘局于1954年12月在青岛观观象山建成中华人民共和国水准原点（其外观见图1），并在原点附近选了两个附点和3个参考点，加上青岛验潮站，构成完整的水准原点网。为满足东部国防地带测绘急需，总参测绘局曾以青岛大港验潮站1952～1953年验潮资料求得的平均海水面为高程基准面，并测算得出水准原点高出此面72.238米，临时建立了1954年黄海高程系。但1956年黄海高程系建成后，该系统不再使用。
1956年4月，总参测绘局牵头以青岛大港验潮站1950～1 956年验潮资料求得的平均海水面（称1956年黄海平均海水面），作为国家高程基准面（水准零点），严密测算得到国家水准原点（见图2）相对于1956年黄海平均海水面的高程为72.289米。这样建立的国家高程基准，称为1956年黄海高程系。1956年黄海高程系的建立，彻底解决了旧中国高程系统长期不统一的状况，意义重大，影响深远。该基准建立后，在全国使用到1987年。新中国成立后测绘的第一代全国基本比例尺地形图，其高程值就是以1956年黄海高程系为基准测算得到的。
但是，由于求定1956年黄海平均海水面所依据的验潮资料时间较短，后又发现1950年和1952年的潮位记录中存在约20厘米的粗差，原因也无法查清。为进一步提高国家高程基准的精确性，中国采用青岛验潮站1952～1979年的验潮资料，用中数法计算得出新的黄海平均海水面为零点，于20世纪80年代建立了新的国家高程基准—1985国家高程基准，测算得到国家水准原点标志面的高程为72.260米。该基准自1988年1月1日开始在全国使用。
为使国家水准原点标志面的基准高程值传递到全国各地，满足各行各业建设使用高程基准的需要，军队和地方大地测量工作者采用精密水准测量（见图3）方法，历时25年（1951～1975年）在中国广阔的大地上布测了国家高程控制网（又称国家水准网），其中一等水准路线5万千米，二等水准路线19万千米，以及大量的三、四等水准路线。此后，对国家高程控制网进行了复测。可见，国家高程控制网的建立，是一项艰巨而又浩大的工程，是大地测量工作者不分寒暑，历时25年一步一步丈量完成的，并最终测算到珠穆朗玛峰。
图4：珠穆朗玛峰（来自互联网）
位于中国与尼泊尔边境线上的珠穆朗玛峰（简称珠峰，图4），是喜马拉雅山脉的主峰，也是世界海拔最高的山峰。藏语中，“珠穆”是“女神”的意思，“朗玛”是“母象”的意思。因此，“珠穆朗玛”的意思是“大地之母”。现采用的珠峰高程值为8844.43米，就是中国大地测量工作者以国家水准原点为基准，于2005年经严密测算得到的。
测量珠峰高程，是人类认识地球的一个标志。早在1715年，中国就对珠峰地区进行过勘测，据此于1719年编制成《皇舆全览图》，正确标出了珠峰的位置和满文名称（来自百度百科）。1852年，外国人对珠峰高程进行过测量。此后，印度从南坡对珠峰高程进行过多次测量，但因测站高程较低，距珠峰太远，施测方案不够缜密，所测数据互差很大。直到1975年6月以后，国外大多采用印度1952～1954年测定的珠峰高程数据（峰顶雪面高8847.6米），而中国地图、书刊中有关珠峰高程的记录，一直沿用印度1902年的数据（8882米）。
图5：1975年5月测量人员进行珠峰高程测量作业（来自《中国人民解放军测绘历史资料》）
测量和公布国家领土的重要地理数据，是国家政府行使领土主权的一种体现。1966～1968年间，中国大地测量工作者对珠峰高程进行过一次测量，取得了第一手资料，但因未在珠峰顶端设立测量觇标，也未量取积雪厚度，测得的高程数据未予公布。随着国家天文大地网和高程控制网的布测完成，为精确测量珠峰高程创造了条件。1975年3～5月，经国务院批准，总参测绘局和国家测绘总局选调测绘技术人员49人，组成珠峰测量分队，编成10个测量小组，在国家登山队配合下，对珠峰高程进行了一次精确测量（见图5）。
1975年6月上旬，经军地大地测量计算人员严密计算，求得以1956年黄海高程基准起算的珠峰冰面高程为8848.13米（已扣除珠峰峰顶积雪深度0.92米），测量中误差为±0.35米。1975年7月23日，经国务院批准，新华社向全世界公布了这一数据。此后，中国对外宣传和出版的地图、书刊中，均公开采用这一数据，从而结束了长期沿用外国测量的珠峰高程数据的历史。国际上，许多国家和地区也陆续使用这一权威数据。
图6：邓小平等党和国家领导人接见国家登山队及珠峰测量分队人员合影（来自《中国人民解放军测绘历史资料》）
1975年珠峰高程的精确测量及其数据的产生，在中国乃至世界测绘史上创下了多项纪录，展现了中国测绘科技的新水平和大地测量的新成就，彰显了中国大地测量工作者勇攀测绘高峰的科学精神，得到了党和国家领导人的高度关注和充分肯定。1975年6月28日，邓小平、李先念等党和国家领导人，在北京接见国家登山队及珠峰测量分队人员，并亲切合影留念（图6）。
图7：2005年5月22日，登山测量人员把觇标竖立在珠峰顶部（来自互联网）
科学探索无止境。为了获得更高精度的珠峰高程数据，2005年5月国家测绘局对珠峰高程进行了复测（图7）。此次复测，综合运用了经典大地测量、GPS测量和现代物理探测等技术，经严密计算，得出以1985国家高程基准起算的珠峰岩面高程为8844.43米（已扣除珠峰冰雪厚度3.5米），测量中误差为±0.21米。
图8：建于青岛国家水准零点景区的珠峰高程石碑（作者拍摄）
2005年10月9日，国务院新闻办公室召开新闻发布会，公布这组“迄今为止国内乃至国际上历次珠峰高程测量中最为详尽、精确的数据”。此后，1975年测量的珠峰高程数据停止使用，开始使用新测定的珠峰高程值8844.43米。
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