Pionowe odniesienie - Vertical datum
Pionowy układ odniesienia , altymetrię punkt odniesienia lub wysokość punktu odniesienia jest powierzchnią odniesienia dla pozycji pionowej , takie jak elewacje Ziemi wyposażony tym terenem , batymetrii , poziom wody , i struktury człowieka. Powszechnie przyjęte kryteria pionowego układu odniesienia obejmują następujące podejścia:
- Pływów, na podstawie poziomu morza , gdy występują szczególne warunki, takie jak NOAA jest Narodowe geodezyjne Survey -produced pływowych punkty odniesienia;
- Grawimetryczny, oparty na geoidzie ; lub geodezyjny, oparty na tych samych elipsoidalnych modelach Ziemi, które są wykorzystywane do obliczania poziomego odniesienia, takich jak planowane przez NOAA dane grawimetryczne i oparte na globalnych systemach nawigacji satelitarnej (GNSS) z 2022 r., które mają zostać opublikowane w tym roku przez National Geodetic Survey .
Najważniejsze pionowe odniesienia używane przez profesjonalistów obejmują National Geodetic Vertical Datum z 1929 i North American Vertical Datum z 1988 .
Metody
W powszechnym użyciu wzniesienia są często podawane jako wysokość nad poziomem morza , chociaż to, co w rzeczywistości oznacza „poziom morza”, jest bardziej złożonym zagadnieniem, niż mogłoby się na początku wydawać: wysokość powierzchni morza w dowolnym miejscu i czasie jest wynikiem liczne efekty, w tym fale, wiatr i prądy, ciśnienie atmosferyczne, pływy , topografia, a nawet różnice w sile grawitacji spowodowane obecnością gór itp.
W celu pomiaru wysokości obiektów na lądzie, zwykle używanym punktem odniesienia jest średni poziom morza (MSL). Jest to odniesienie pływowe, które jest opisane jako średnia arytmetyczna godzinowej wysokości wody w określonym 19-letnim cyklu. Ta definicja uśrednia wzloty i upadki pływów (spowodowane działaniem grawitacyjnym słońca i księżyca) oraz krótkoterminowe wahania. Nie usunie skutków lokalnej siły grawitacji, więc wysokość MSL w stosunku do układu odniesienia geodezyjnego będzie się różnić na całym świecie, a nawet w jednym kraju. Kraje mają tendencję do wybierania średniego poziomu morza w jednym określonym punkcie jako standardowego „poziomu morza” dla wszystkich map i pomiarów w tym kraju. (Na przykład w Wielkiej Brytanii narodowe pionowe odniesienie, Ordnance Datum Newlyn , opiera się na średnim poziomie morza w Newlyn w Kornwalii w latach 1915-1921). Jednak zerowe wzniesienie zdefiniowane przez jeden kraj nie jest tym samym, co zerowe wzniesienie zdefiniowane przez inny (ponieważ MSL nie jest wszędzie taka sama), dlatego lokalnie zdefiniowane pionowe odniesienia różnią się od siebie.
Przy wyborze punktu odniesienia dla map morskich obowiązuje inna zasada . Ze względów bezpieczeństwa marynarz musi znać minimalną głębokość wody, która może wystąpić w dowolnym momencie. Z tego powodu głębokości i pływy na mapie morskiej są mierzone w odniesieniu do odniesienia mapy , które jest zdefiniowane jako poziom, poniżej którego przypływ rzadko spada. Dokładny sposób wyboru zależy od reżimu pływów na mapowanym obszarze oraz od polityki biura hydrograficznego sporządzającego daną mapę; typowa definicja to Najniższy przypływ astronomiczny (najniższy przypływ przewidywalny na podstawie skutków grawitacji) lub Średnia dolna woda niska (średnia najniższa pływ każdego dnia), chociaż MSL jest czasami używany na wodach o bardzo niskich zakresach pływów.
I odwrotnie, jeśli statek ma bezpiecznie przepłynąć pod niskim mostem lub napowietrznym kablem zasilającym, marynarz musi znać minimalny prześwit między masztem a przeszkodą, który wystąpi podczas przypływu. W konsekwencji prześwity między mostami itp. Są podawane w odniesieniu do danych bazujących na przypływie, takich jak Najwyższy przypływ astronomiczny lub Średnie wysokie źródła wody.
Poziom morza nie pozostaje stały przez cały okres geologiczny , dlatego odniesienia pływów są mniej przydatne podczas badania procesów długotrwałych. W niektórych sytuacjach poziom morza w ogóle nie ma zastosowania - na przykład do mapowania powierzchni Marsa - wymuszając użycie innego „zerowego wzniesienia”, np. Średniego promienia.
Geodezyjne pionowe odniesienie przyjmuje określony punkt zerowy i oblicza wysokość na podstawie używanego modelu geodezyjnego, bez dalszego odniesienia do poziomów mórz. Zwykle początkowym punktem odniesienia jest miernik pływów, więc w tym momencie odniesienia geodezyjne i pływowe mogą się zgadzać, ale ze względu na zmiany poziomu morza te dwie skale mogą nie pasować gdzie indziej. Przykładem grawitacji na bazie geodezyjnych danych jest NAVD88 , używany w Ameryce Północnej, która odwołuje się do punktu, w Quebec , Kanada . Odniesienia oparte na elipsoidach, takie jak WGS 84 , GRS80 lub NAD83, wykorzystują teoretyczną powierzchnię, która może znacznie różnić się od geoidy .
Rodzaje
Typowe typy pionowych układów odniesienia obejmują:
- Powierzchnia elipsoidy odniesienia, co daje elipsoidalną wysokość
- Średni poziom morza zgodnie z opisem geoidy grawitacyjnej , określający wysokość ortometryczną
Wraz z szerokością geograficzną φ i długością geograficzną λ , wysokość h zapewnia trójwymiarowe współrzędne geodezyjne lub współrzędne geograficzne lokalizacji.
Aby całkowicie określić położenie obiektu topograficznego na Ziemi, w jej wnętrzu lub nad nią, należy również określić odległość w pionie od środka lub powierzchni Ziemi. Ziemia nie jest kulą, ale nieregularnym kształtem zbliżonym do dwuosiowej elipsoidy . Jest prawie kulisty, ale ma wybrzuszenie równikowe, dzięki czemu promień na równiku jest o około 0,3% większy niż promień mierzony przez bieguny. Krótsza oś w przybliżeniu pokrywa się z osią obrotu. Chociaż wcześni nawigatorzy myśleli o morzu jako o powierzchni poziomej, którą można by wykorzystać jako pionowy punkt odniesienia, w rzeczywistości tak nie jest. Ziemia ma w swoim polu grawitacyjnym szereg warstw o jednakowej potencjalnej energii . Wysokość jest pomiarem pod kątem prostym do tej powierzchni, mniej więcej w kierunku środka Ziemi, ale lokalne różnice powodują, że warstwy ekwipotencjalne są nieregularne (choć z grubsza elipsoidalne). Wybór warstwy do określenia wysokości jest dowolny.
Przykłady
- Australia: australijski punkt odniesienia wysokości
- Austria, Albania i byłe republiki Jugosławii : metry nad Adriatykiem
- Francja: Ogólne wyrównanie Francji
- Niemcy: Normalhöhennull , poprzedzone Normalnull
- Wielka Brytania: Ordnance Datum Newlyn
- Holandia: Amsterdam Ordnance Datum , był również używany przez Prusy
- Szwajcaria: metry nad poziomem morza
- Stany Zjednoczone: National Geodetic Vertical Datum z 1929 r. , North American Vertical Datum z 1988 r. I różnica tych dwóch w VERTCON
- Globalny (geoida): Earth Gravitational Model (EGM), EIGEN-6C4 i inne
Zobacz też
- Punkt odniesienia wykresu
- Odniesienie do odniesienia
- Pozioma podstawa
- Niwelacja
- Wysokość odniesienia odniesienia
- Pionowe morskie ramy odniesienia
- Wysokość nad poziomem gruntu
- Wysokość nad poziomem morza
- Wysokość powyżej przeciętnego terenu
Bibliografia
Linki zewnętrzne
- Tidal Datums , wyprodukowane dla NOAA przez National Geodetic Survey