Вертикальная база - Vertical datum

Вертикальные опорные точки в Европе

А вертикальная точка отсчета или высота является эталонной поверхностью для вертикальные позиции, такой как возвышения функций Земли, включая местность, батиметрия, уровень воды, и искусственные сооружения; в любом конкретном случае один должен быть назначен, даже если он произвольный, и общепринятые критерии для вертикальной системы координат включают следующие подходы:

Tidal, основанный на уровень моря при возникновении определенных условий, таких как NOAA с Национальная геодезическая служба -произведенные приливные датумы;
Гравиметрический, на основе геоид; или геодезический, на основе того же эллипсоидные модели Земли, которые используются при вычислении горизонтальных данных, таких как запланированные NOAA гравиметрические и Глобальные навигационные спутниковые системы (GNSS) на основе Датум 2022 г. должен быть выпущен в том же году Национальной геодезической службой.

Выдающиеся вертикальные опорные точки, используемые профессионалами, включают Национальный геодезический вертикальный датум 1929 г. и Североамериканский вертикальный датум 1988 г..

Методы

В обычном использовании возвышения часто указываются по высоте над уровень моря, хотя на самом деле, что означает «уровень моря», является более сложной проблемой, чем может показаться на первый взгляд: высота морской поверхности в любом месте и времени является результатом множества эффектов, включая волны, ветер и течения, атмосферное давление, приливы, рельеф и даже различия в силе гравитации из-за наличия гор и т. д.

Для измерения высоты объектов на суше используется обычная система координат. средний уровень моря (MSL). Это данные приливов и отливов, которые описываются как среднее арифметическое значение почасового повышения уровня воды за определенный 19-летний цикл. Это определение усредняет приливные максимумы и минимумы (вызванные гравитационными эффектами солнца и луны) и краткосрочные вариации. Это не устранит влияние местной силы тяжести, поэтому высота MSL относительно геодезической системы координат будет варьироваться во всем мире и даже в одной стране. Страны склонны выбирать средний уровень моря в одной конкретной точке, который будет использоваться в качестве стандартного «уровня моря» для всех картографических и съемочных работ в этой стране. (Например, в Великобритании национальная вертикальная система координат Ordnance Datum Newlyn, основано на среднем уровне моря на Newlyn в Корнуолл между 1915 и 1921 годами).^[1] Однако нулевая отметка, определенная одной страной, не то же самое, что нулевая отметка, определенная другой (потому что MSL не везде одинакова), поэтому локально определенные вертикальные системы отсчета отличаются друг от друга.

Другой принцип используется при выборе датума для морские карты. По соображениям безопасности моряк должен знать минимальную глубину воды, которая может возникнуть в любой точке. По этой причине глубины и приливы на морской карте измеряются относительно датум карты, который определяется как уровень, ниже которого прилив редко опускается. То, как именно это будет выбрано, зависит от режима приливов и отливов в наносимой на карту области и от политики гидрографического управления, составляющего данную карту; типичное определение - это самый низкий астрономический прилив (самый низкий прилив, предсказуемый из-за воздействия силы тяжести) или средний низкий низкий уровень воды (средний самый низкий прилив за каждый день), хотя MSL иногда используется в водах с очень низкими диапазонами приливов.

И наоборот, если судно должно безопасно пройти под низким мостом или воздушным силовым кабелем, моряк должен знать минимальный зазор между мачтой и препятствием, которое может возникнуть во время прилива. Следовательно, расстояния между мостами и т. Д. Даются относительно точки отсчета, основанной на приливе, например, наивысший астрономический прилив или средний прилив.

Уровень моря не остается постоянным на всем протяжении геологическое время, и поэтому приливные данные менее полезны при изучении очень долгосрочных процессов. В некоторых ситуациях уровень моря вообще не применяется - например, для картографирование поверхности Марса - принуждение к использованию другой «нулевой отметки», например среднего радиуса.

Геодезическая вертикальная система отсчета берет некоторую конкретную нулевую точку и вычисляет высоты на основе используемой геодезической модели без дальнейшей привязки к уровням моря. Обычно отправной точкой отсчета является датчик приливов и отливов, поэтому в этой точке геодезические и приливные данные могут совпадать, но из-за колебаний уровня моря эти две шкалы могут не совпадать в другом месте. Примером геодезической системы координат на основе гравитации является NAVD88, используется в Северной Америке и ссылается на точку в Квебек, Канада. Датмы на основе эллипсоидов, такие как WGS 84, GRS80 или NAD83 использовать теоретическую поверхность, которая может значительно отличаться от геоид.

Типы

Общие типы вертикальных опорных точек включают:^[2]

Поверхность исходного эллипсоида, в результате чего эллипсоидальная высота
Средний уровень моря, описываемый силой тяжести геоид, давая ортометрическая высота^[1]^[3]

Наряду с широтой ${displaystyle phi}$ и долгота ${displaystyle lambda}$ , высота ${displaystyle h}$ обеспечивает трехмерное геодезические координаты или географические координаты для места.^[4]

Чтобы полностью указать местоположение топографического объекта на Земле, на Земле или над ней, необходимо также указать расстояние по вертикали от центра или поверхности Земли. Земля - это не сфера, а неправильная форма, приближающаяся к двухосный эллипсоид. Он почти сферический, но имеет экваториальную выпуклость, из-за чего радиус на экваторе примерно на 0,3% больше, чем радиус, измеренный через полюса. Более короткая ось примерно совпадает с осью вращения. Хотя ранние мореплаватели считали море плоской поверхностью, которую можно было бы использовать в качестве вертикальной точки отсчета, на самом деле это не так. Земля имеет ряд слоев равных потенциальная энергия в пределах своего гравитационное поле. Высота измеряется под прямым углом к этой поверхности, примерно к центру Земли, но местные вариации делают эквипотенциальные слои нерегулярными (хотя и примерно эллипсоидальными). Выбор слоя для определения высоты произвольный.

Примеры

Австралия: Датум высоты в Австралии
Австрия, Албания и бывшие Югославский республики: Метры над Адриатикой
Германия: Нормальный, предшествует Нормальный
Великобритания: Ordnance Datum Newlyn
Нидерланды: Амстердамский боеприпас, также использовался Пруссия
Швейцария: Метры над морем
Соединенные Штаты: Национальный геодезический вертикальный датум 1929 г., Североамериканский вертикальный датум 1988 г., а разница двух в ВЕРТКОН

Смотрите также

использованная литература

^ ^а ^б Руководство по системам координат в Великобритании (PDF), D00659 v2.3, Обзор боеприпасов, март 2015 г., получено 2015-06-22
^ Тейлор, Чак. «Определение точки на Земле». Получено 4 марта 2014.
^ Технический отчет DMA Геодезия для обывателя, Агентство картографирования обороны, 1983 г.
^ Квок, Отдел геодезических изысканий Земельный департамент Гонконга. "Преобразование геодезических данных, стр.24" (PDF). Отдел геодезических изысканий Земельный департамент Гонконг. Получено 4 марта 2014.

внешние ссылки

Приливные датумы, произведенный для NOAA своим Национальная геодезическая служба

[OSGB-1] а ^б Руководство по системам координат в Великобритании (PDF), D00659 v2.3, Обзор боеприпасов, март 2015 г., получено 2015-06-22

[Taylor2002-2] Тейлор, Чак. «Определение точки на Земле». Получено 4 марта 2014.

[USDOD-3] Технический отчет DMA Геодезия для обывателя, Агентство картографирования обороны, 1983 г.

[Kowk-4] Квок, Отдел геодезических изысканий Земельный департамент Гонконга. "Преобразование геодезических данных, стр.24" (PDF). Отдел геодезических изысканий Земельный департамент Гонконг. Получено 4 марта 2014.

[1]

[2]

[3]

[4]