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珠峰高程精准测量 青岛团队定标探顶
2020年12月10日 10:36 文化历史 来源:半岛网 编辑:唐凤刚
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12月8日,国家主席习近平同尼泊尔总统班达里互致信函,共同宣布珠穆朗玛峰8848.86米高程。重新定义珠峰身高的背后,有由位于青岛的中国电子科技集团公司第二十二研究所(中国电科22所)研制的“雪深雷达探测仪”的精准助力,雪深雷达探测仪能够精准检测珠峰山顶冰雪厚度,结合青岛观象山水准零点到山顶的高程传递测量,还原珠峰山体的真实高度。


岛城科研力量,助力测量珠峰关键环节

“整个测量过程可以比喻为一个加减法,利用卫星定位和三角交会法测量从山脚到山顶的整体高度,再减去峰顶冰雪覆盖层的厚度,就会得到本次珠峰测量的科学高程。”12月9日,中国电科22所探地雷达部主任于景兰接受记者采访时说,此次珠峰高程测量,核心目标是精确测定珠峰高度。在所有的测量步骤中,最为关键的环节是借助于“雪深雷达探测仪”,测量冰雪表面到坚硬岩石面的深度。


 探地雷达部工程师刘志伟在珠峰大本营测试“雪深雷达探测仪”


受国家登山队和国测一大队委托,2019年10月中国电科22所开始研制雪深雷达探测仪。与其它表观测绘仪器不同,雷达探测仪基于探地雷达的电磁波反射原理,能够透视山顶的冰雪覆盖层,探测峰顶岩石面的分布情况,最后获得冰雪层厚度。山顶的雷达测量工作,就相当于给珠峰作“B超”。


于景兰介绍,珠峰峰顶“会战”分为三步。首先要通过高精度卫星定位方法,测量出珠峰雪顶的位置;在海拔 6000 米左右,利用交会和三角高程测量方法,测量队员们登顶后插在峰顶的觇标,确定珠峰高度;最后,借助“雪深雷达探测仪”,测量峰顶一定范围内,雪面到岩石面的距离,也就是峰顶冰雪厚度。而这其中尤为关键的就是如何测量雪面到岩石面的距离,这就相当于测量人身高时如何精准地测出头发的厚度难度是一样的。

首次实现国产雷达测量珠峰高度 实现“小、轻、简、稳”突破

“我们是与广州南方测绘公司一道,共同研制出了针对珠峰高程测量的“雪深雷达探测仪”,我们所承担雷达研制及整机系统集成调试,全面助力精准测量峰顶冰雪层厚度。”于景兰介绍,基于中电科30余年探测雷达研制经验,在接到此次任务时,他们信心十足,在团队15个成员的共同努力下,不断攻坚克难,经过6个月的时间最终完成设备的研制。


“最让我们自豪的其实是实现了珠峰雷达探测设备的国产化,此前珠峰测量所使用的雷达设备都是进口的。”于景兰说。珠峰登顶困难重重,对设备的要求也极为严格。根据登山队员攀登过程的条件,研发团队想方设法优化设备性能,在“小、轻、简、稳”等方面实现了新的突破。


于景兰介绍,设备集成度高,雷达主机、天线、供电单元及 GPS 集成在一个屏蔽壳内,而原来的设备大多是雷达主机和天线是分体的,实现了“小”;整机重量小于 5 公斤,便于携带和使用,而原来的设备大约8kg,实现了“轻”;操作简单,无需设置参数,开机检索成功后即可采集数据,实现了“简”;数据存储双保险,设备内存和外界 USB 存储设备“双保险”,实现了“稳”。



记者观察发现,“雪深雷达探测仪”就像一个方形的红盒子,从外观看,很难看出其强大的功能。于景兰说,“雪深雷达探测仪”设备由两部分组成,分别是雷达控制单元和定位单元(GPS)。雷达工作时,向地下介质发射一定强度的高频电磁脉冲,电磁脉冲遇到不同电性介质的分界面时即产生反射或散射,探地雷达接收并记录这些信号,再通过进一步的信号处理和解释即可了解地下介质的情况。“雪深雷达探测仪”与北斗定位系统BDS的完美结合,通过系统时间相互关联可获取每一道雷达数据对应的位置坐标,后期经过科学、专业的数据处理及修正,就能获得国际公认的精确可靠的珠峰岩石面高程。


“除了雷达测量设备,在测量珠峰过程中所用的北斗卫星定位系统和重力测试仪也都是国产的,首次实现珠峰测量设备全部国产化,这让我们非常自豪。”于景兰说。


电科22所的科研人员三进西藏

2019年10月中国电科22所接到此次任务,2020年3月份完成样机交付。为了给登山队提供精确的技术设备,交付后还需要进行设备调试与技术保障,所以之后中国电科22所的科研人员三进西藏,为设备进行调试。探地雷达部工程师刘志伟就是其中一员。



“我是跟随第二梯队进入西藏,当时我们进到了珠峰大本营,这也是三次测试团队去到的海拔最高的一次。”刘志伟说,这是他第一次进入西藏。“没想到第一次进藏就挑战5200米的珠峰大本营。”刘志伟说,为了缓解高反,他先到拉萨适应一周,4月20日去到大本营脚下。


从喀则市定日县往返珠峰大本营的路让刘志伟至今记忆深刻,“真正体验了一把山路十八弯。”刘志伟说。在高寒颠簸的环境下,毫无疑问,他出现了高反,“头痛缺氧浑身无力。”现在回忆起来那种感觉依然印象深刻。


“此外,最大的感受是高寒风大,当时户外气温在零下10度,风也大,吹得人睁不开眼睛。”刘志伟说,为了测试设备,他们要在户外呆三四个小时,拖着设备在不同的位置进行测量并观测数据。


刘志伟介绍,他们的设备最低耐受温度说-40,待机1-2小时,而此前国外的设备的最低耐受温度一般为-20°。尽管对自己的设备信心十足,但对于测试工作刘志伟依然一丝不苟,在冰天雪地里拖着设备,就像放牧人一样,走遍大本营周边雪地,反复测试,完成速度标定和雪深测量试验。在去到西藏一个多周之后,刘志伟完成任务返回青岛。


之后,在5月份中国2020珠峰高程测量登山队准备登顶珠峰时,中电科的科研人员去到珠峰附近,全程为国家珠峰登山队进行登顶任务保障。5月27日11时,中国2020珠峰高程测量登山队成功登顶珠峰,对珠峰开展了高程测量,经过半年的数据分析,在12月8日确定珠穆朗玛峰8848.86米高程。


“其实我们并没有那么艰苦,能为精准测量珠峰高程尽自己一份力,感到特别荣幸。”刘志伟说。


中国电科22所研制的“雪深雷达探测仪”

中国电科22所研制的“雪深雷达探测仪”精准检测珠峰山顶冰雪厚度

珠峰大本营


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关键字:珠穆朗玛峰最新高度,雪深雷达探测仪
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