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海拔

海拔

海拔（英文名：高程），亦称平均海拔或绝对高度，在地理学领域，海拔的定义是指某一地理位置或地理实体相对于海平面的垂直距离，通常被称为海拔高度，它是判断地形高低的基准。世界最高点在珠穆朗玛峰，为8848.86米；最低点在马里亚纳海沟，海拔为-11034米。

中国自1956年起，使用青岛港验潮站长期观测数据计算的黄海平均海平面作为基准面（零高程面），中国的海拔基准点在青岛验潮站，海拔零点在新疆吐鲁番市亚尔乡巴村；日本以东京湾的平均海平面为基准，实际测量的基准点位于旧参谋本部陆地测量部或国会前庭的“水平原点”；英国以康沃尔郡纽林西南岸的平均海平面作为基准点；荷兰以阿姆斯特丹的平均海平面作为基准点。海拔的测量方法主要有水准测量法、三角高程测量法、GPS测量法、气压高程测量法等。

通常将不同高程的海拔划分为：低于1500米为低海拔，1500米-3500米为高海拔；3500米-5500米为超高海拔，5500米以上为极高海拔。海拔的变化，会对自然环境以及包括人在内的生物造成显著的影响，也是影响自然生物群落时空格局的重要因素。

定义

海拔，亦称平均海拔或绝对高度，在地理学领域，海拔的定义是指某一地理位置或地理实体相对于海平面的垂直距离，通常被称为海拔高度，它是判断地形高低的基准。中国1957年起采用“黄海平均海平面”或“黄海基面”作为全国统一的标高起算面。该点的确定是基于对青岛海域长期海平面变化观测的平均值。因此，在中国，任何地方的高度都是以黄海零点为参考，即与海平面平均高度的垂直距离。在地图上标示的这个值，通常称之为标高或海拔。

海拔是一种绝对的概念。地面点到大地水准面的铅垂距离，称为该点的正高，简称高程，又称海拔，用H表示。如图所示，A点的绝对高程为HA，B点的绝对高程为HB。

测量方法

测绘专家们通过在沿海设置验潮站的办法来测量平均海拔。首先选择个对国家或地区来说具有位置适中、外海海面开阔、海底平坦、地质结构稳定、有代表性和规律性的半日潮等特点的港区建立一个长期使用的验潮站；然后根据长期验潮资料来确定一个平均海水面，并把它作为基准面或零高程面；最后用精密水准测量陆地上预先设置好的水准原点，测定出这个点的海拔高度作为一个国家或整个地区的起算高程。此外主要有4种方法测量山峰的准确高度。

水准测量法

水准测量法是山高测量中精度最高的方法。一般来说，从山脚下一个已知海拔高的点出发，利用水准仪和两把水准尺测得相距不远两点间的高差。由于水准尺长度的限制和清晰读数的要求，要一站一站地接续测量很多个高差，才能到达山顶。水准测量精度高，误差可控制在厘米级，甚至毫米级。但水准测量进度慢，即便是200米左右高度的山，沿上山路也需要测一天；如果碰到植被丛生没有路的山，测量进度就更加缓慢。因此，该方法只适合测量较低的山峰。

三角高程测量法

相比之下，三角高程测量法要简单快捷得多。在山脚下，利用安置在海拔高已知点上的全站仪，瞄准安置在山顶的棱镜，可测得视线的高度角和距离，利用数学方法就能算出一个垂直高差。这个垂直高差加上已知点海拔高和全站仪高、再减去山顶棱镜高，就得到了山的海拔高。如果要进一步提高准确度，还需要进行地球曲率和大气折光改正。由于引起大气折光的视线路径上空气密度、温度变化难以掌握，大气折光很难准确计算，导致山峰海拔高的测量误差可达分米级，且山越高误差越大。这个办法虽然“多快好省”，但只适合测量精度要求不高的山峰。

气压高程测量法

气压高程测量法是根据大气压力随高程变化的规律，用气压计测定两点的气压差推算高差的方法。大气压力常以水银柱高度表示，温度为0℃时，在纬度45°处的平均海面上大气平均压力约为760毫米水银柱。每升高约11米，大气压力减少1毫米水银柱。一般气压计读数精度可达0.1毫米水银柱，约相当于1米的高差。由于大气压力受气象变化的影响较大，气压高程测量精度低于水准测量和三角高程测量，主要用于高差较大的丘陵地和山区的勘测工作。通常用空盒气压计和汞气压计，前者便于携带，多用于野外作业，后者常用于固定测站或检验前者。

GPS测量法

GPS就是全球定位系统，利用这个系统测定山峰高度，就是GPS测量法。要在山峰最高点安放GPS仪器，用以连接天上数颗GPS卫星，并传送信号，确定它准确的空间位置。仪器只要安放好，几个小时就能完成测绘。山顶的GPS仪器接收并记录卫星发出的大量测绘信息，比如时间数据和信号波长数据。这些信息尽管以光速传送，但从卫星发射到山顶的GPS仪器仍要花费几微秒时间。这几微秒的延时，被GPS仪器上预设的程序记录。通过这段时间，科学家可以计算出GPS仪器的3D空间位置，以及它和太空卫星之间的确切距离。得出GPS仪器的空间位置和距离后，再结合其他地形测量数据，就可以计算出山峰高度，即最为准确的平均海拔。目前GPS测量法精度已达到厘米量级，且应用越来越广。

卫星导航定位技术

利用卫星导航定位技术测量山峰高度，工作更加简便且测量精度高，正在快速成为山高测量的主流方法。2020年，中国科学家测量珠穆朗玛峰时就采用了此种方法。但与以往方法不同的是，这个方法直接测得的不是海拔高，而是叫做大地高。大地高需要减去一个叫作大地水准面差距的值，才能得到海拔高。要想得到精确的大地水准面差距，需要有严密的数学模型和当地的重力加速度等数据，这也是在2020年珠峰测量中开展重力测量的重要原因。

各地基准

各地基准点

中国

自1956年起，中国使用青岛港验潮站长期观测数据计算的黄海平均海平面作为基准面（零高程面）。总参测绘局于1954年在青岛观象山建立了中华人民共和国水准原点，以青岛验潮站1950～1956年验潮资料计算得出的黄海平均海水面为零点，得到水准原点高出黄海平均海水面72.289米。这样建立的国家高程基准，称为1956年黄海高程系，在全国使用至1987年。但是，由于用于计算1956年黄海平均海水面的资料，是1950～1956年的验潮结果，观测时间较短，结果不尽理想。20世纪80年代中国采用青岛验潮站1952～1979年的验潮资料，用中数法计算该水域的黄海平均海水面，建立了新的国家高程基准，即1985国家高程基准，水准原点高出黄海平均海水面72.260米。该基准自1988年1月1日开始在全国使用至今。

日本

以东京湾的平均海平面为基准，实际测量的基准点位于东京千代田区旧参谋本部陆地测量部或国会前庭的“日本水平原点”。

英国

以英国康沃尔郡纽林西南岸的平均海平面作为基准点。

荷兰

以阿姆斯特丹的平均海平面作为基准点。

中国的海拔

海拔基准点

1987年，中国规定将青岛验潮站在1952年1月1日~1979年12月31日之间所测定的黄海平均海水面作为全国高程的起算面。并推测得到青岛观象山上国家水准原点高程为72.260米。根据该高程起算面建立起来太阳和地球之间的距离的高程系统，称为1985国家高程基准。从此之后，中国各地面的海拔均按照黄海平均海平面起算的高度来进行测量。

海拔零点

中国海拔零点的标志位于吐鲁番市亚尔镇巴村境内，地理坐标为东经89度11分，北纬42度56分。“零点”西至雅尔湖故城13千米，东至高昌故城50千米，北至苏公塔礼拜寺2千米，南至艾丁湖最低点30千米。“零点”属特殊地理位置。新疆吐鲁番盆地是中国最低的内陆盆地，也是世界第二低地，它低于海平面的面积有4050平方千米，由零点等高线圈定，最低点正高154.43米。

海拔划分

1500-3500米为高海拔，在这个高度，如果有足够的时间，大多数人都可以适应；3500-5500米为超高海拔，在这个高度，个体的差异决定能否适应；5500米以上为极高海拔，在这个高度，人体机能会严重下降，有些损害是不可逆的。没有人能在这个高度呆上一年。即使生活在高原地区的藏族和夏尔巴民族，一般也都生活在5500米以下的区域。从实际情况看，生活在低海拔的人一般在海拔2400米以下感觉基本正常，没有明显反应；超过2400米，如果有合理的海拔阶梯和足够的时间，还是能够逐步适应；超过5500米后，无论花多少时间都无法完全适应。

海拔变化影响

对自然环境的影响

随着平均海拔的升高，最高温度和最低温度的升温幅度越大，日较差变化幅度越大，且20世纪90年代前日较差的下降趋势也更迅猛，20世纪90年代后下降趋势减弱。2000米以上地区，日较差季节变化大，夏季减小，冬季增加。最高温度随高度的升高，变化趋势由下降变为升高。

在地球重力作用下，海拔越高空气越稀薄。随着空气密度逐渐降低，空气中氧的绝对含量（氧分压）随之降低。在海平面，氧分压为159毫米汞柱。海拔4000米时，氧分压为97毫米汞柱，约相当于海平面的61%。海拔8000米时，氧分压为58毫米汞柱，约相当于海平面的36%。海拔对沸点也有影响，在海平面（零海拔）处，水的沸点恰好是100℃。然而，随着海拔高度的增加，水的沸点会逐渐降低。根据下表的数据，大致每上升500米，水的沸点就会下降1℃到2℃。

对人类的影响

弗里桑丘（Frisancho，1979-1993）对高海拔地区环境对人体适应过程的研究提供了深刻见解。高海拔地区的低气压和稀薄的氧气环境对人体产生多种短期效应，包括心脏肥大、红血球数量增加、血红蛋白浓度升高以及血浆容量减少等。此外，这一环境还会降低视网膜的感光敏感度，增加对糖的需求，同时影响激素分泌，如增加肾上腺活动而减少甲状腺功能，男性睾和精子数量减少，女性则可能经历加剧的月经不适。大多数人在高海拔地区居住约六个月后能够适应这些环境变化，上述症状会有显著缓解。然而，长期居住在高海拔地区的人相比于低海拔地区的居民，显示出肺活量更大，出生时体重更轻，成长速度更慢，以及性成熟更晚等特征。

大气压力的影响对人类的健康和行为具有重要意义。研究揭示了大气压力变化与疾病发生率之间的关联，其中包括季节性变化对人体健康的影响。此外，大气压力的波动也会对个体的心理状态产生显著影响，包括情绪波动、精神病发作率的增加，以及自杀率和社会冲突的上升。行为方面，一些分裂行为和社会治安问题也被发现与大气压力的变化有关。总体而言，大气压力的变化，无论是由于海拔的升高还是天气的变化所引起，都会以多种方式影响人类的生理和心理健康，以及社会行为模式。

对其他生物的影响

平均海拔的增加会对物种丰富度、系统发育多样性产生负面影响。海拔能综合指示光照、温度和水分等重要环境特征，是影响生物群落时空格局的重要因素。相关研究表明，不同生物类群的多样性海拔分布格局有所不同，其中驼峰形曲线和单调递减是生物多样性与海拔梯度关系最常见的两种形式。着生藻类物种丰富度随海拔梯度单调递减，着生藻类密度、生物量和LCBD随海拔梯度单调递增，而着生藻类均匀度并无明显的海拔分布格局。海拔主要通过影响年均温、年降水量和日均辐射量等区域气候因子进而影响电导率、溶解氧和浊度等局地环境因子间接影响着生藻类分布格局。陆地上植物的垂直分布主要由于受平均海拔的影响而造成的温度不同所引起的植被类型不同，海拔较低处，生长着乔木，随着海拔不断升高，乔木逐渐变得稀疏而低矮，直至不再分布。灌丛为主要的植被类型，随着海拔进一步升高，草甸成为主要植被类型。如喜马拉雅山脉脚分布热带雨林、山腰分布落叶阔叶林、山顶则有高山草甸等。

高点和低点

高点

世界各国曾经公认的珠穆朗玛峰海拔高度是由中国登山队于1975年测定，海拔高度是8848.13米。1999年，美国国家地理学会采用全球卫星定位系统测定珠峰的平均海拔为8850米，但外界也有8848米、8840米、8882米等多种说法。2005年5月22日中国重测珠峰，精确测得珠峰新高度为8844.43米，同时停用1975年8848.13米的数据。2020年5月27日，2020珠峰高程测量登山队成功登顶，12月8日，中尼两国共同公布珠峰新高度为8848.86米。