Что такое превышение в геодезии: Уравнительные вычисления при нивелировании. Общие положения

Уравнительные вычисления при нивелировании. Общие положения

    Скачать с Depositfiles 

2. Уравнительные вычисления при нивелировании.

Общие положения

      При выполнении геодезических измерений, равным образом как и измерений в других областях науки и техники, для однозначного определения искомых величин достаточно выполнить некоторое количество измерений, которые называются необходимыми измерениями. Однако на практике одну и ту же величину измеряют многократно – два и более раза. Измерения, выполняемые сверх необходимого количества раз, называются избыточными.

       Избыточные измерения позволяют:

— иметь надежный контроль измерительных работ;

— повысить точность искомых элементов;

— выполнить оценку точности как самих измерений, так и искомых элементов.

     Геодезические измерения ведутся в создаваемых на местности геометрических построениях, элементы которых, в том числе и измеренные, связаны между собой математическими зависимостями. При наличии избыточных измерений возникает неоднозначность получения определяемых величин, что приводит к невязкам. Для устранения таких несогласий возникаетзадача уравнивания геодезических измерений, при решении которой находятся поправки к измеренным величинам. Материалы уравнивания используются также и для оценки точности как выполненных измерений, так и результатов уравнивания.

     Например, в плоском треугольнике, достаточно измерить всего лишь два угла, а третий может быть вычислен как дополнение суммы измеренных углов до  (связь элементов треугольника математической зависимостью). Т.е. для треугольника число необходимых измерений равно двум. Если же измерить все три угла, то одно измерение станет избыточным. Сумма трех измеренных углов в силу наличия в измерениях неизбежных случайных погрешностей в общем случае не будет равна . Это приведет к появлению угловой невязки 

(2.1)

      Для устранения этой невязки необходимо выполнить уравнивание измеренных углов.

    Нивелирные ходы III и IV классов состоят из секций. Секция – это часть нивелирного хода, которая опирается на постоянные точки, называемые реперами. Секция состоит из станций нивелирования, на каждой из которых определяется элементарное превышение между передней и задней точками, на которых установлены нивелирные рейки. Такое элементарное превышение называется превышением на станции . Сумма всех превышений по станциям, относящихся к одной секции, называется превышением по секции 

. При рассмотрении вопроса уравнивания нивелирных ходов оперируют понятием измеренное превышение. Под измеренным превышением в этом случае понимается превышение по секции, т.е. превышение между промежуточными реперами внутри нивелирного хода. Уравниваются превышения по секциям, а не превышения на станциях. Таким образом, под измерением в нивелирных ходах далее будет пониматься измеренное превышение по секции.

      Если рассматривать одиночный нивелирный ход или систему связанных между собой нивелирных ходов, то, кроме необходимых измерений, в них будет присутствовать, в зависимости от конструкции системы, и некоторое количество избыточных измерений.

    Одиночный нивелирный ход как ход, проложенный между двумя исходными пунктами, или ход, построенный в форме замкнутого полигона, содержит одно единственное избыточное измерение. В одиночном нивелирном ходе вследствие неизбежных погрешностей, сопровождающих измерение превышений, сумма превышений по ходу не будет равна разности высот исходных марок. Искомые поправки отыскиваются путем распределения полученной невязки с обратным знаком пропорционально обратным весам измеренных превышений по секциям

. Уравненные превышения получаются путем исправления измеренных превышений найденными поправками. По уравненным превышениям вычисляются уравненные, наиболее надежные значения высот промежуточных реперов.

       Для оценки точности произведенных измерений в одиночном нивелирном ходе могут служить разности между превышениями, измеряемые в секциях хода в прямом и обратном направлениях.

       Системы ходов с одной узловой точкой содержат  избыточных измерений (здесь  — число звеньев-ходов, сходящихся в узловой точке). Наиболее надежное значение высоты узлового репера в нивелирной сети с одной узловой точкой определяется по принципу средневзвешенного с учетом весов измеренных превышений в ходах, образующих сеть.

      Нивелирные сети со многими узловыми точками уравниваются по правилам метода наименьших квадратов параметрическим или коррелатным способом.

      Во всех случаях из уравнивания определяются наиболее надежные значения высот узловых реперов сети, после чего уравнивают отдельные ходы по правилам одиночного хода.

        Для оценки точности проведенных измерений в нивелирных сетях используют поправки в превышения по ходам.

Для нивелирных сетей с небольшим числом узловых точек, кроме общих способов уравнивания, применяются также некоторые специальные способы, разработанные в разное время разными авторами, и которые часто именуются по имени автора. В свое время, когда не было вычислительных машин, эти способы играли большую роль. Однако с появлениям современной вычислительной техники они утратили свое значение, за исключением наиболее простейших вариантов. Рассмотрение этих способов важно с методической точки зрения, поскольку позволяет формировать у студентов правильное геодезическое мировоззрение.

       Далее в лекциях будет рассмотрено уравнивание одиночного нивелирного хода, уравнивание нивелирной сети с одной узловой точкой и нивелирной сети с двумя узловыми точками методом эквивалентной замены.

    Скачать с Depositfiles 

Как найти прямое и обратное превышение.

Теодолитно-высотный ход представляет собой теодолитный ход, в котором кроме определения координат точек хода методом тригонометрического нивелирования определяют их высоты. Измерения и вычисления, выполняемые с целью определения плановых координат х, у, рассмотрены в разделе 5. Рассмотрим определение высот.

На каждой стороне хода теодолитом технической точности измеряют углы наклона. Измерение угла выполняют одним приемом. Превышение вычисляют по формуле (9.4). Для контроля и повышения точности каждое превышение определяют дважды — в прямом и обратном направлениях. Прямое и обратное превышения, имея разный знак, не должны различаться по абсолютной величине больше чем на 4 см на каждые 100 м длины линии. За окончательное значение превышения принимают среднее, со знаком прямого.
Теодолитно-высотные ходы начинаются и заканчиваются на исходных пунктах, высоты которых известны. По форме ход может быть замкнутым (с одним исходным пунктом) или разомкнутым (с двумя исходными пунктами).

Теоретически, сумма средних превышений высотного хода должна равняться разности высот исходных точек хода — конечной и начальной. Но из-за погрешностей измерений, это равенство не соблюдается, и возникает высотная невязка, вычисляемая по формулам (9.2) и (9.3)
Величину допустимой невязки вычисляют по формуле: , где Рс — длина хода (в сотнях метров) и n — число сторон хода.
Если невязка fh не превышает допуска, то средние превышения исправляют поправками, вычисляемыми по формуле
dh i = — ( fh / P) × di,
где i — номер стороны хода, Р — длина хода, di — длина i-ой стороны.
Поправками исправляют измеренные превышения: . Используя исправленные превышения, последовательно вычисляют отметки всех точек нивелирного хода.
Hi+1 = Hi + (i = 1, 2, …, n).
Тахеометрический ход — это ход, в котором теодолитом измеряют горизонтальные и вертикальные углы, а длины сторон — нитяным дальномером. Длины сторон и углы наклона по каждой линии измеряют прямо и обратно. Горизонтальные расстояния и превышения вычисляют по тахеометрическим формулам.
Относительная погрешность измерения расстояний нитяным дальномером равна 1/300. Поэтому относительная погрешность 1/300 служит допуском для расхождений результатов прямого и обратного измерения длин линий, а также для относительной невязки хода. Остальные допуски и порядок вычислений такие же, как в теодолитно-высотном ходе.

Построение на местности проектных высот и линий заданного уклона

Часто от репера Государственной нивелирной сети невозможно передать высоту непосредственно на проектную точку. Для этого, как отмечалось выше, создают высотную геодезическую основу, которую закрепляют на строительной площадке. Саму высотную основу привязывают нивелирным ходом либо системами нивелирных ходов к исходным пунктам (реперам) геодезической сети.

Для выноса на местность проектной высоты используют, в основном, метод геометрического нивелирования, реже, при невозможности использовать указанный выше метод, — метод тригонометрического нивелирования.

Для выноса проектной высоты методом геометрического нивелирования нивелир устанавливают посредине между исходной и проектной точками (см. рис.). По исходной точке находят горизонт прибора

ГП = НИСХ + а , (формула 9.11)

где а – отсчёт по рейке, установленной на исходной точке.


Построение проектной высоты способом геометрического нивелирования

Формулу (9.11) удобно использовать, если с данной станции выносят сразу несколько проектных высот.

Поскольку проектная высота НПР известна, то известно и проектное превышение

hПР = HПР — HИСХ = а − bПР , (формула 9.12)

где bПР – отсчёт по рейке, установленной в проектной точке, соответствующий проектной высоте. Таким образом,

bПР = а − hПР = ГП — HПР . (формула 9.13)

Высотное положение проектной точки изменяют до тех пор, пока на рейке не установится отсчёт, равный bПР. После этого превышение hПР измеряют несколько раз (при нескольких горизонтах прибора) и убеждаются в обеспечении заданной точности построения высоты.

Проектная точка может быть подвижной по высоте, выполненной в виде болта (в конструкции), ею может быть деревянный или металлический кол, забиваемый в землю, часто на строительных конструкциях проектной точкой является черта (откраска) по основанию рейки.

При строительстве зданий всегда требуется передача проектной высоты (отметки) на другой монтажный горизонт, например, по колонне или стене. Для этого от проектной черты на стене или колонне нижнего горизонта рулеткой откладывают проектную разность двух монтажных горизонтов. При передаче высот на несколько монтажных горизонтов на каждом из них выполняют контрольное нивелирование по проектным отметкам.


Построение проектной высоты способом тригонометрического нивелирования

При использовании для построения проектной высоты метода тригонометрического нивелирования в исходной точке (в точке с известной высотой) устанавливают теодолит (см. рис.), измеряют его высоту i, горизонтальное проложение d и определяют угол наклона ν, соответствующий проектной высоте HПР:

νПР = arctg (hПР — i / d) . (формула 9.14)

Определяют отсчёт по вертикальному кругу теодолита при «круге право» и «круге лево», соответствующие значению полученного проектного угла наклона:

ВК(КЛ) = νПР + МО ; ВК(КП) = МО — νПР , (формула 9.15)

где МО – место нуля, предварительно определенное на станции по 2-3 точкам.

Метка М будет соответствовать проектной высоте в заданной точке.

Для контроля построения проектной высоты следует изменить горизонт прибора, измерить несколькими приёмами угол наклона на метку М и вычислить значение проектной высоты по формуле:

HПР(ИЗМ) = HИСХ + i + dtgν . (формула 9.16)

Если при построении не будет обеспечена заданная точность, то метку М перемещают на величину расхождения в соответствующем направлении и выполняют контрольную проверку высоты.

Построение линии с проектным уклоном можно выполнить с помощью нивелира либо с помощью теодолита.


Построение линии заданного уклона: а) горизонтальным лучом; б) наклонным лучом нивелира; в) с помощью теодолита.

Геометрическое нивелирование удобно использовать при небольших проектных уклонах, например, при строительстве дорог. При значительных уклонах используют теодолит.

На рисунке представлена схема построения линии. Нивелир устанавливают в створе проектной линии в точке 1 (см. рис. а), высота которой известна (Н1(ПР) ). Далее, на расстояниях di от точки 1, выставляют точки на их проектную высоту

Hi(ПР) = H1(ПР) + diiПР (формула 9.17)

с вычислением для каждой из них соответствующего отсчёта по рейке, как это выполнялось при передаче на точку проектной высоты.

В другой схеме (см. рис. б) определяют проектную высоту в конечной точке 2 линии и элевационным винтом нивелира добиваются совпадения отсчётов а по рейкам, установленным в точках 1 и 2. Далее, в промежуточных точках по створу линии выставляют точки, на которых отсчёт по рейке также должен быть равным отсчёту а.

Во второй схеме вместо нивелира можно использовать теодолит (см. рис. в). Теодолит устанавливают в проектной точке 1, определяют проектный угол наклона

νПР = arctgiПР , (формула 9.18)

по нескольким измерениям определяют место нуля вертикального круга и вычисляют по формулам (9.15) отсчёт по вертикальному кругу, соответствующий проектному углу. При полученном отсчёте визируют на точку 2 проектной линии и по рейке, установленной в этой точке, берут отсчёт а. Для промежуточных точек линии должны также обеспечиваться такие же отсчёты по рейкам.


Построение проектного уклона с помощью визирок

После построения линии с заданным уклоном необходимо выполнить контрольные измерения по её зафиксированным на местности точкам и убедиться в правильности построения, т. е. в обеспечении необходимой точности построения проектного уклона. Целесообразно контрольные измерения выполнять способом геометрического нивелирования, если это возможно по условиям измерений.

Пример 9.3.Построение проектного уклона с помощью теодолита.
Исходные данные.
Величина проектного уклона iПР = -0,145. Точность построения уклона ± 0,005. Место нуля МО = -0002,4′. Горизонтальное проложение линии 1-2 d12 = 65,356 м. Проектная высота в точке 1 Н1(ПР) = 156,857 м.

Решение.
Определяем проектную высоту в точке 2:
Н2(ПР) = Н1(ПР) + d12iПР = 156,857 + 65,356(-0,145) = 147,380 м.
По формулам (9.18) и (9.15) находим значения проектного угла и отсчётов по вертикальному кругу при «круге лево» и «круге право»: νПР = -8015,0′; ВК(КЛ) = -8015,0′ +(-0002,4′) = -8017,4′; ВК(КП) = -0002,4′- (-8015,0′) = +8012,6′.
Отсчёт по рейке в точке 2 при наблюдениях после установки отсчётов по вертикальному кругу при положениях КЛ и КП составил а2 = 1476 мм.
При контрольном нивелировании максимальное расхождение в проектных высотах по линии 1-2 на расстояниях 15 м составило 15 мм. Таким образом, погрешность в построении проектного уклона составила 15 мм/15000 мм = 0,001, что удовлетворяет поставленной задаче.

При выполнении аналогичных работ, не требующих высокой точности, можно пользоваться тремя визирками одинаковой длины (рис. 9.6), которые представляют собой вертикальный брусок с прикреплённой к нему горизонтальной планкой.

Две визирки устанавливают в точках 1 и 2 с предварительно выставленными на них проектными высотами. Третью визирку перемещают по створу линии 1-2 и «на глаз» совмещают горизонтальные планки всех трёх визирок (наблюдатель должен находиться в точках 1 или 2). По основанию третьей визирки фиксируют точку с её проектной высотой, соответствующей заданному проектному уклону.

Высота

для начинающих: что нужно знать о высоте GPS-приемника

В чем разница между эллипсоидом, средним уровнем моря, геоидом, геоидной высотой и ортометрической высотой — и какая из них правильная?

Компания Eos Positioning Systems

Познакомьтесь с Майклом Смитом. Майкл — (вымышленный) ГИС-аналитик в (также вымышленной) коммунальной компании США. Таким образом, Майкл отвечает за то, чтобы его полевые специалисты собирали точные данные о местоположении активов, включая высоты.Чтобы получить точные (с точностью до сантиметра) необходимые данные о высоте, Майклу поручено провести съемку водных объектов коммунального предприятия в полевых условиях. Он купил новый iPad mini, установил Esri ArcGIS Collector и настроил высокоточный GNSS-приемник Arrow Gold через Bluetooth, чтобы создать идеальное и простое в использовании решение для сбора полевых данных.

Но прежде чем отправить свою полевую команду с технологией, Майкл хотел убедиться, что решение работает.

Итак, Майкл взял свой iPad и Arrow Gold в поле и протестировал их, записав высоту геодезического памятника.Геодезический памятник представляет собой точку с опубликованными горизонтальными и вертикальными координатами высокой точности. В Соединенных Штатах вы можете найти информацию о таких памятниках в вашем районе на веб-сайте Национальной геодезической службы (NGS).

Майкл записал измерения высоты со своих устройств, сравнил их с опубликованными координатами и удивился. Данные о высоте его GPS-приемника отличались на десятки метров.

GPS-приемник неисправен?

Часть 1: «Эллипсоидальная модель» — Ваш приемник GPS измеряет высоту относительно «эллипсоида»

Эллипсоидный референс

GPS-приемник Майкла работает просто отлично.Но чтобы понять, почему его данные о высоте кажутся неверными, нам нужно понять, какую «высоту» измеряет его GPS-приемник.

Все измерения высоты представляют собой, по сути, разницу между земной поверхностью и точкой над или под ней. Но поскольку земная поверхность полна физических аномалий и постоянно меняется, ученые полагаются на теоретические представления, называемые «вертикальными данными», для представления земной поверхности.

GPS-приемник Майкла ссылается на теоретическое представление земной поверхности, называемое «эллипсоидом».

Напомним, что «эллипсоид» — это трехмерная форма, похожая на сферу, но больше похожую на овал. Земля имеет такую ​​форму, где северный и южный полюса действуют как верхняя и нижняя точки примерного яйца. Эллипсоид — это математическая концепция земной поверхности, на которую ссылаются приемники GPS/GNSS, такие как Arrow Gold, потому что она чрезвычайно точна. Таким образом, когда приемник собирает данные о высоте, он ссылается на эллипсоид.

Однако есть проблема с эллипсоидальными возвышениями.Хотя они очень точны, они не практичны для повседневных операций, таких как полевые работы.

Давайте посмотрим, почему.

Проблема в том, что Земля не является идеальным эллипсоидом. На нем есть горы, кратеры и другие особенности выше или ниже математически идеального эллипсоида. Вот почему вы можете взять GPS-приемник на лодочном причале «на уровне моря» и зафиксировать — с абсолютной точностью — эллипсоидальную высоту -20 метров. Но док не находится под водой на 20 метров (иначе у вас будут проблемы посерьезнее, чем интерпретация вашего GPS-приемника).Таким образом, хотя эллипсоидальные показания вашего GPS-приемника точны, это не имеет смысла.

Таким образом, пользователи ГИС должны преобразовывать свои эллипсоидальные данные в практическую привязку высот.

Что следует помнить об эллипсоидальных данных?

  • Все данные о высоте основаны на определенной «вертикальной системе отсчета»
  • Вертикальная система отсчета представляет собой земную поверхность (считается равной 0 метрам)
  • Приемники GPS измеряют высоту относительно эллипсоида
  • Эллипсоидальные данные точны, но не является общей привязкой высоты

Часть 2.

Средний уровень моря — Какой средний уровень моря выдает мой GPS-приемник? (А можно мне это использовать?)

Вертикальная отметка, часто используемая для представления земной поверхности, называемая «средним уровнем моря» или MSL.MSL — это местная точка отсчета приливов и отливов, которую можно использовать в качестве ориентира для отметки высоты, когда она находится близко к береговой линии. Однако, как только вы проедете более нескольких километров вглубь суши, MSL станет непрактичным. Ваш приемник GPS/GNSS уже выводит глобальную MSL, потому что MSL является стандартом для вывода данных о местоположении.

MSL можно рассчитать двумя способами. Во-первых, его можно измерить локально, собирая данные о приливах и отливах океана с течением времени (на основе гравитации Луны, Солнца, Земли и других переменных). И, усредняя последние 19 лет этих глобальных морских максимумов и минимумов, ученые также смогли создать глобальную MSL, которую GPS-приемники иногда использовали в качестве эталона для измерения высоты.

Однако важно отметить, что глобальный MSL на вашем GPS-приемнике обычно основан на грубой сетке 10 на 10 минут. Это может привести к тому, что глобальные отметки MSL, выдаваемые приемниками GPS, будут отличаться на несколько метров.

Итак, как вы можете использовать высотные отметки GPS-приемника для практических целей?

Что следует помнить о MSL?

  • Средний уровень моря «MSL» — это опорная высота, выдаваемая приемниками GPS
  • Высоты над уровнем моря не учитывают местные факторы

Часть 3: Геоид — модель гравитационного поля Земли, которая лучше всего соответствует глобальному MSL

Геоид — это истинная форма Земли

Геоид[/caption]

Что такое геоид?

Геоид похож на MSL, и его иногда путают, потому что оба основаны на схожих факторах (таких как гравитационные силы).Однако геоид гораздо точнее, потому что он представляет собой локально рассчитанное геометрическое представление фактической физической формы Земли. Например, в Соединенных Штатах текущая вертикальная система отсчета называется NAVD88 (североамериканская вертикальная система отсчета 1988 г.) и включает в себя последнюю модель геоида (см. ниже; GEOID12B).

Для вычисления высот NAVD88 вам понадобится высота эллипсоида, а также модель геоида для данной местности.

Что такое модель геоида?

Модель геоида представляет собой сетку на основе местоположения, которая позволяет выполнять преобразование между эллипсоидом и национальной вертикальной системой отсчета, такой как NAVD88.Модели геоидов зависят от страны. Например, в США текущая модель геоида — GEOID12B.

Модель геоида содержит значение смещения, называемое «высотой геоида» или «волнистостью геоида». Высота геоида — это локальное постоянное число, которое представляет собой разницу по вертикали между опорным эллипсоидом и геоидом в этой области. Высота геоида может быть положительной или отрицательной. Это число, которое мы должны использовать для преобразования между эллипсоидальной и локальной вертикальной базовыми высотами. Эти отметки называются ортометрическими высотами.

Ортометрическая высота — это тип данных о высоте, которые необходимы вашим геодезистам, инженерам и другим полевым работникам для практической и точной работы.

Как преобразовать данные геоида с помощью модели геоида?

Здесь показано: Преобразование эллипсоида в геоид

Разница между эллипсоидом и геоидом[/caption]

Поскольку высота геоида представляет собой математическое смещение между эллипсоидом и геоидом, его можно использовать для перевода данных о высоте из одной вертикальной привязки в другую.Это означает, что высота геоида является ключом к разблокировке точных данных о высоте вашего GPS-приемника.

Большинство геодезистов, пользователей ГИС и других лиц захотят преобразовать эллипсоидальные данные в измерение высоты, называемое «ортометрической высотой».

Что я должен помнить об исходной точке геоида?

  • Вертикальная система отсчета является точным физическим представлением земной поверхности
  • Модель геоида представляет собой локально заданную сетку, позволяющую преобразовывать эллипсоидальные высоты в ортометрические
  • Высота геоида — это число в модели геоида, которое включает это преобразование
  • Ортометрическая высота — практическая высота, которая пытается описать высоты точек на поверхности земли

Часть 4.

Расчет ортометрической высоты по эллипсоидальным данным с высотой геоида Преобразование эллипсоида в геоид

Как мы используем высоту геоида для расчета ортометрической высоты? Мы будем использовать эту формулу:

Н = ч – Н

Три переменные представляют термины, которые мы уже определили.Вот что они обозначают и откуда взялись:

Переменная: Обозначает: Что это:
Н Ортометрическая высота Это высота, которая нужна нашим геодезистам и полевым работникам
ч Эллипсоидальная высота Это высота выше или ниже опорного эллипсоида от нашего приемника GPS
Н Высота геоида/волнистость Это смещение между привязками геоида и эллипсоида; находим N в используемой модели геоида

Вернемся к Майклу Смиту. Представьте, что Майкл проверяет свое золото Стрелы, занимая этот исследовательский памятник в Лейк-Освего, штат Орегон. Высота геоида для его местонахождения составляет -22,835 метра. Эллипсоидальная высота от его приемника составляет 102,451 метра. С помощью этих двух цифр мы можем рассчитать ортометрическую высоту этого геодезического памятника. Напомним нашу формулу:

Н = ч – Н

Где:

  • H = ортометрическая высота, которую мы хотим узнать
  • ч = 102,451 метра
  • N = -22,835 метра

Следовательно, наш расчет таков:

Н = (102.451 метр) – (-22,835 метра)

Поскольку два отрицательных значения создают положительное, мы перепишем наше уравнение следующим образом:

Н = 102,451 м + 22,835 м = 125,286 м

Теперь мы видим, что ортометрическая высота приемника Майкла составляет 125,286 метра. Это очень близко к значению 125,2 метра из таблицы данных геодезического памятника. (Обратите внимание, что уровень достоверности по вертикали в таблице данных составляет 95 процентов, или в пределах 2,78 см. ) Таким образом, мы подтвердили данные о высоте GNSS-приемника Майкла!

Майкл может вздохнуть спокойно и отправить своих полевых бригад для обследования его коммунальных активов.

Что следует помнить об ортометрической высоте?

  • Формула расчета ортометрической высоты «H = h – N»
  • Для выполнения этого преобразования требуется высот геоида и эллипсоида

Часть 5. Заключение. Заключительные мысли о данных высоты приемника GPS

В конце концов, любая теоретическая модель земной поверхности является концептуальным представлением меняющейся, живой, дышащей поверхности. Объединив знания об уникальных моделях геоидов более чем в ста странах с высокоточными возможностями технологии Eos Arrow, мы надеемся предоставить вашей организации не только инструменты для сбора и использования данных о высотах, но и ресурсы для понимания того, что происходит за кулисами.

Если вы хотите узнать больше о данных высот прямо сейчас, вы можете просмотреть это вводное видео Дэвида Дойла для начинающих.

Высота приемника GPS: словарь терминов

  • Эллипсоид — Теоретическая концептуализация земной поверхности, предполагающая, что Земля представляет собой математически совершенный эллипсоид
  • Высота эллипсоида – Измерение высоты над или под опорным эллипсоидом
  • Геоид — представление земной поверхности на основе гравитационного поля Земли, которое лучше всего соответствует общемировому среднему уровню моря
  • Модель геоида — Набор констант для конкретного местоположения для преобразования между эллипсоидальными и геоидальными датумами
  • Высота геоида – зависящая от местоположения константа, содержащаяся в модели геоида, которая используется при преобразовании эллипсоидально-ортометрической высоты
  • Ортометрическая высота – Фактическая высота над или под геоидом
  • Средний уровень моря (MSL) – Средняя арифметическая высота моря по отношению к земной поверхности на основе 19-летних приливов и отливов

Дополнительно: Как найти «N» для геоида?

Большое спасибо читательнице новостной рассылки Eos Лорен А. , который сообщил нам об этом потрясающем вычислительном инструменте от NOAA. Инструмент поможет вам найти значение «N» для преобразования геоида. Спасибо, Лорен!

У вас есть комментарии или отзывы? Напишите нам напрямую или оставьте комментарий ниже! Мы читаем каждый комментарий, который приходит. — Eos

Фактор высоты | GEOG 862: GPS и GNSS для геопространственных специалистов

Фактор высоты

Источник: GPS для геодезистов

Но это еще не все, когда речь идет об уменьшении расстояния до сетки State Plane Coordinate.Измерение линий всегда нужно производить на топографической поверхности Земли, а не на эллипсоиде. Следовательно, первым шагом в определении расстояния по сетке должно быть перемещение измеренной линии от Земли к эллипсоиду. Масштабный коэффициент перемещает нас от эллипсоида к плоскости состояния (также известной как сетка). Однако, как упоминалось здесь, измерения не производятся на эллипсоиде. Они сделаны на поверхности Земли. Если мы собираемся измерить линию от одной точки до другой — от станции Боулдер до станции Пик, как показано на рисунке, — это расстояние будет измеряться на поверхности Земли.Чтобы спуститься с поверхности Земли на эллипсоид, нам нужно иметь то, что известно как коэффициент возвышения . Как правило, коэффициент возвышения для линии представляет собой среднее значение коэффициентов возвышения на каждом конце линии. Например, среднее значение коэффициента превышения на станции Боулдер (h 1 ) и коэффициента превышения на станции Пик (h 2 ) является коэффициентом превышения для линии (h Avg ). Это дало бы коэффициент возвышения для линии Боулдер-Пик.Как только коэффициент возвышения доступен, он умножается на коэффициент масштабирования. Результат известен как комбинированный фактор. Комбинированный фактор переместит линию с топографической поверхности Земли на плоскость состояния (также известную как сетка).

На иллюстрации вы, возможно, заметили приблизительный радиус Земли, 20 906 000 футов. Она показана от центра масс Земли до эллипсоида. Это приближение, используемое при создании коэффициента возвышения.

Другими словами, преобразование расстояния, измеренного на топографической поверхности, в геодезическое расстояние на опорном эллипсоиде выполняется с другим коэффициентом, который также используется в качестве множителя.Первоначально этот фактор имел довольно неудачное название. Раньше он был известен как фактор уровня моря в SPCS27. Это имя было дано потому, что, как вы, возможно, помните, когда NAD27 был установлен с использованием эталонного эллипсоида Кларка 1866 года, расстояние между эллипсоидом и геоидом было объявлено равным нулю на ранчо Мидс в Канзасе. Это означало, что в центре страны поверхность уровня моря , геоид и эллипсоид совпадали по определению. А поскольку эллипсоид Кларка 1866 года вполне подходил для Соединенных Штатов, расстояние между двумя поверхностями, эллипсоидом и геоидом, увеличилось только до 12 метров в любой точке страны. При таком малом расстоянии между ними многие практики в то время придерживались точки зрения, что для всех практических целей эллипсоид и геоид находятся в одном и том же месте. И это место называлось уровнем моря. Следовательно, уменьшение меры расстояния на поверхности Земли до эллипсоида считалось уменьшением его до уровня моря.

Сегодня эта идея и такое название фактора вводят в заблуждение, потому что, конечно, эллипсоид GRS80, на котором основан NAD83, определенно не совпадает со средним уровнем моря.Расстояние между геоидом и эллипсоидом может достигать 53 метров. И технология, с помощью которой измеряются линии, значительно улучшилась. Поэтому в SPCS83 коэффициент уменьшения измеренного расстояния до эллипсоида известен как коэффициент эллипсоида . В любом случае, как старое, так и новое название может скрываться под названием коэффициента возвышения. Независимо от названия, применяемого к фактору, это отношение. Отношение представляет собой отношение между аппроксимацией радиуса Земли и той же аппроксимацией с добавленной к ней средней эллипсоидальной высотой измеренной линии. Например, рассмотрим станции Боулдер и Пик, показанные на рисунке выше.

Боулдер

  • N39º59’29.1299”
  • Ш105º15’39.6758”

Пик

  • N40º01’19.1582”
  • Ш105º30’55.1283”

Расстояние между этими двумя станциями составляет 72 126,21 фута. Это расстояние иногда называют наземным расстоянием или горизонтальным расстоянием при средней высоте . Другими словами, это не наклонное расстояние, а расстояние между ними, скорректированное на усредненную горизонтальную плоскость, как это принято.Таким образом, для практических целей это расстояние между двумя станциями на топографической поверхности Земли. На пути к нахождению расстояния по сетке от Валуна до Пика есть промежуточный шаг, вычисляющий геодезическое расстояние между ними, то есть расстояние на эллипсоиде. Нам нужен коэффициент возвышения, и вот как он определяется.

Эллиптическая высота Валуна, h 1 , составляет 5437 футов. Эллипсоидальная высота Пика, h 2 , составляет 9099 футов.Приблизительный радиус Земли, традиционно используемый в этой работе, составляет 20 906 000 футов. Вычислен коэффициент высоты:

Коэффициент высоты = R/R+h (средний) Коэффициент высоты = 20 906 000 футов/20 913 268 футов. Коэффициент высоты = 0,99965247

Затем этот коэффициент представляет собой отношение, используемое для перемещения наземного расстояния вниз к эллипсоиду, вниз к геодезическому расстоянию.

Расстояние по земле от валуна до пика = 72 126,21 фута.

Геодезическое расстояние = расстояние до земли * коэффициент высоты

Геодезическое расстояние=72 126,21∗0,99965247

Геодезическое расстояние = 72 101,14 фута.

Можно уточнить расчет коэффициента возвышения, используя среднее значение фактических радиальных расстояний от центра эллипсоида до конечных точек линии, а не приблизительные 20 906 000 футов. В районе станций Боулдер и Пик средний эллипсоидальный радиус на самом деле немного больше, но стоит отметить, что в пределах континентальной части США такая вариация не приведет к существенному отличию расчетного геодезического расстояния.

DM-44 — Форма Земли, уровень моря и геоид

  1. Определения
  2. Обзор

 

1. Определения взяты из геодезического глоссария Национальной геодезической службы, если не указано иное.

контур:  Воображаемая линия на земле, все точки которой находятся на одной отметке выше или ниже заданной базовой поверхности.

высота:  Расстояние от точки над указанной поверхностью постоянного потенциала ; расстояние измеряется вдоль направления силы тяжести между точкой и поверхностью.

Высота, ортометрическая:  Расстояние между геоидом и точкой, измеренное по отвесной линии и взятое положительно вверх от геоида.

геоид:  Эквипотенциальная поверхность гравитационного поля Земли, совпадающая со средним уровнем океанов (Гаусс, 1828 г.).

высота, геодезическая:  Расстояние по перпендикуляру от эллипсоида отсчета до точки.

 

2. Обзор

Когда самолет приближается к земле, экипаж должен убедиться, что нижняя часть самолета находится выше вершин всех препятствий под ним на его траектории полета.Когда инженеры-строители проектируют ливневую канализацию, они должны обеспечить, чтобы точка входа стока была выше, чем точка выхода. Может показаться, что эти два сценария означают одно и то же — что-то должно быть выше другого, — но это не так. Самолет должен поддерживать линейное вертикальное расстояние между собой и препятствиями. Вода должна течь вниз. Вертикальное разделение связано с геометрией, а движение вниз — с гравитацией. Удивительно, но есть места, линейное вертикальное расстояние которых равно нулю, и тем не менее вода будет течь между ними только за счет силы гравитации.Это различие привело к тому, что существует много типов высот, которые обычно означают смещение в вертикальном направлении в некотором смысле относительно какой-либо базовой поверхности.

Пилотам нужны точные высоты, причем высота означает (на данный момент) высоту над уровнем моря . Высотомеры в самолетах обеспечивают высоту, которую необходимо сравнить с высотой препятствий, отмеченных на аэронавигационной карте захода на посадку. Инженерам-строителям нужны точные перепады высот, причем перепады высот означают измерения, отражающие направление течения воды, направление вниз по склону.Отметки вдоль коллекторов необязательны: в проекте должно быть указано необходимое изменение высоты вдоль коллектора, а не высота проектных станций над уровнем моря. Геодезисты используют дифференциальные уровни и тахеометры для определения изменения высоты вдоль коллектора, а не высотомеры.

Предположим, кто-то сказал бы: «Высота верхней части этого стола пятьдесят метров». Можно было бы ответить вопросом: «Пятьдесят метров над чем?» Отметки задаются относительно базовой поверхности, к вертикальной системе отсчета , а отметка на базовой поверхности тождественно равна нулю по определению. Вот определение высоты согласно Национальной геодезической службе (NGS) Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA):

.

высота:  Расстояние от точки над указанной поверхностью постоянного потенциала ; расстояние измеряется вдоль направления силы тяжести между точкой и поверхностью.

В этом довольно техническом определении не упоминается уровень моря, вместо этого точкой отсчета для высот является поверхность с постоянным потенциалом , что является сокращением от гравитационной потенциальной энергии.Быть поверхностью постоянного потенциала означает, что потенциальная энергия везде одинакова на этой поверхности, это эквипотенциальная поверхность. Вода не течет по эквипотенциальной поверхности под действием силы тяжести. Сила тяжести возникает из-за изменения потенциала, поэтому, поскольку потенциальная энергия везде одинакова на эквипотенциальной поверхности, изменение потенциала равно нулю и, следовательно, нет силы, способной двигать воду. Эквипотенциальные поверхности — это уровень : везде на эквипотенциальной поверхности находится на одной высоте относительно понятий подъема и спуска.

Определение высоты специализировано для определения ортометрической высоты (также известной как ортометрическая высота):

Высота, ортометрическая:  Расстояние между геоидом и точкой, измеренное по отвесной линии и взятое положительно вверх от геоида. Несмотря на кажущееся обратное, это определение отличается от определения высоты только тем, что оно определяет исходную точку: направление силы тяжести между точкой и поверхностью означает то же самое, что и «вдоль отвеса».(Отвесные линии будут обсуждаться ниже.) Исходной точкой является то, что называется геоидом . Потенциальное энергетическое поле Земли пронизывает все пространство. Каждое место во Вселенной обладает некоторой потенциальной энергией из-за его близости к центру масс Земли. В отсутствие всех других массивных тел это поле потенциальной энергии состоит из концентрических поверхностей постоянного потенциала, подобных слоям луковицы. Все они являются плоскими поверхностями, так какая из них является лучшим выбором (в каком-то смысле) в качестве исходной точки для высот? Это приводит нас к определению геоида :

.

геоид:  Эквипотенциальная поверхность гравитационного поля Земли, совпадающая со средним уровнем моря в океанах (Гаусс, 1828 г.).

Это понятие впервые было дано Карлом Фридрихом Гауссом (Gauss, 1828 г.), а позднее оно было названо Листингом (1872 г.) (Torge & Müller, 2012). Это определение можно было бы лучше понять, если бы его объяснили на обычном языке. Предположим, что земные океаны невозмутимы, так что в них нет ни волн, ни приливов, ни течений; что они были совершенно спокойны. Поверхность невозмущенных океанов совпала бы с геоидом. Геоид является частью гравитационного поля Земли, поэтому он охватывает всю Землю, а не только части, покрытые морской водой, поэтому объяснение следует расширить, позволив океанам также свободно течь через все массивы суши.

Каждой эквипотенциальной поверхности соответствует одно значение потенциальной энергии. Геодезическое сообщество обозначает потенциальное значение геоида как Вт 0  , поэтому геоид выбирается путем определения конкретного значения для Вт 0 . Например, (Amin, et al., 2019) определил геоид W

0

4 = 62 636 848.102 ± 0,004 м 2 S -2 на основе гравитационных наблюдений, полученных из спутники.

Подойдет любое «разумное» значение для W 0   (Smith, 1998), и на самом деле значение может не соответствовать уровню моря, если оно «близко» к нему. Например, исходная поверхность Североамериканского вертикального датума 1988 года (NAVD88) была выбрана в качестве поверхности уровня на одном маркере съемки, Фатер-Пойнт / Римуски, в Квебеке, Канада, расположенном в устье реки Св. Лаврентия. маркер, не находящийся в приливной зоне (Zilkowski et al., 1992).(Bursa, 1999) определили значение Вт 0 =62 636 861,4±0,5 м 2 с -2 для ровной поверхности NAVD88. Смещение поверхности уровня NAVD88 к геоиду неизвестно, но считается «небольшим». (Роман и Ли, 2011) определили, что W 0 = 62 636 856,88 m 2 s -2  для текущих моделей США и Канады «…почти оптимальны, хотя некоторые небольшие изменения могут быть требуется в зависимости от уточнения результатов вдоль восточного побережья U.ЮАР, где влияние Гольфстрима усложняет этот анализ». Что еще более важно, смещение несколько не имеет значения. Во-первых, перепад высот часто важнее, чем сами отметки: знание направления, в котором будут течь жидкости, важно почти для всех проектов гражданского строительства, тогда как знание высот этих проектов часто не имеет значения. Положение базовой поверхности исчезает при разнице высот, поэтому положение базовой поверхности не имеет значения для относительных высот.Во-вторых, сам геоид постоянно меняется из-за изменения температуры океанов, изменения количества воды в океанах, изменения солености воды, изменения течений и т. д. Не существует единой, постоянной, эквипотенциальной поверхности, которая была бы геоид» (Smith, 1998), поэтому несколько бессмысленно пытаться зафиксировать его точно, даже в один момент времени. В-третьих, страны могут выбирать различные поверхности уровня в качестве своих национальных вертикальных данных в соответствии со своими потребностями.

Поскольку ровные поверхности состоят из всех мест с одним значением геопотенциала и, следовательно, на одной и той же высоте с точки зрения течения жидкостей, отсюда следует, что изменение высоты означает изменение значения геопотенциала; это изменение энергии , а не изменение расстояния как такового .Потенциальная энергия имеет линейное изменение на расстоянии между эквипотенциальными поверхностями, однако эквипотенциальные поверхности не параллельны, так бывает. Рисунок 1 — это художественное изображение нескольких эквипотенциальных поверхностей. Обратите внимание, что поверхности, находящиеся дальше от Земли, имеют меньшую кривизну. Также обратите внимание, что, поскольку каждая поверхность имеет разную кривизну, поверхности не параллельны. Таким образом, линейное расстояние между двумя эквипотенциальными поверхностями может меняться и меняется от места к месту (рис. 2). Это логическое разъединение является основной причиной того, что геометрическое разделение — это не то же самое, что изменение потенциальной энергии между двумя эквипотенциальными поверхностями.Авиаторам нужны первые, а проектировщикам канализации — вторые.

 

Рис. 1. Художественное изображение нескольких эквипотенциальных поверхностей, имеющих разную кривизну и, следовательно, не параллельных. Источник: автор; адаптировано из Мейера (2010).

 

Теперь мы можем определить контур

контур:  Воображаемая линия на земле, все точки которой находятся на одной отметке выше или ниже заданной базовой поверхности.

Изображение контура на (топографической) карте называется контурной линией . По определению, все места на земле на одном контуре находятся на одной и той же высоте. Тогда можно было бы заключить, что контур представляет собой пересечение ровной поверхности (эквипотенциальной поверхности) с землей, но в общем случае это неверно. На рис. 2 показаны две эквипотенциальные поверхности: верхняя пересекает землю по пути B-C, а нижняя пересекает землю через A-D. Предположим, что нижняя эквипотенциальная поверхность является геоидом.Путь BC лежит на эквипотенциальной поверхности, так что путь ровный; то же самое для пути A-D. Однако эквипотенциальные поверхности не параллельны, поэтому ортометрическая высота в точке B отличается, фактически она ниже, чем ортометрическая высота в точке C. Определение ортометрической высоты придает контурам неинтуитивное и нежелательное свойство: кривые постоянной высоты (контуры ) обычно не являются кривыми уровня.

Тем не менее, это в значительной степени, но не полностью академическое. Эквипотенциальные поверхности медленно расходятся на расстоянии, поэтому контуры почти ровные, но, как правило, не совсем ровные. Это может стать проблемой в местах с очень небольшим топографическим рельефом, которые, как правило, подвержены затоплению. В таких местах даже мельчайшие изменения топографии могут сдвинуть реперную границу, такую ​​как 100-летняя линия затопления, на большое горизонтальное расстояние. Может потребоваться геопотенциальное понятие высоты, называемое динамической высотой . Например, Канада использует динамические высоты для международных данных Великих озер 1985 года. На рис. 2 динамическая высота вдоль каждого пути постоянна.

 

Рис. 2.Крупный план, подчеркивающий непараллельность двух эквипотенциальных поверхностей. Источник: автор; адаптировано из Мейера (2010).

 

В настоящее время многие самолеты используют технологии позиционирования глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS) для определения своего положения и скорости. Положения GNSS по своей сути являются трехмерными, но они относятся к декартовой ( XYZ ) системе координат, ось Z которой параллельна оси вращения Земли и находится рядом с ней. Земная ось постоянно движется примерно по круговой траектории.Это движение называется прецессией и включает мелкомасштабные движения, такие как колебание Чендлера. Это движение запрещает использование фактического полюса Земли для оси Z , поэтому ось Z выбрана близкой к фактической оси, но она создана так, чтобы не двигаться (насколько это возможно). В этой системе координат отсутствует понятие «вверх». Идея высоты тесно связана с направлениями вверх и вниз . Вниз — это направление, в котором что-то падает только под действием гравитации, а вверх — это направление, противоположное направлению вниз.Приемник GNSS не выдает координаты (напрямую), которые обеспечивают высоту; однако существуют хорошо известные формулы для преобразования координат XYZ в геодезические долготу, широту и высоту (Claessens, 2019), поэтому геодезическую высоту легко получить от приемников GNSS. Геодезические высоты являются чисто геометрическими, не имеющими ничего общего с потенциальной энергией гравитации, и они используют , а не эквипотенциальную поверхность в качестве точки отсчета. Их датум представляет собой простую математическую модель макроскопической формы Земли (геоид), которая называется эталонным эллипсоидом .

 

Рисунок 3. Разложение вектора центробежной силы на составляющие, направленные вверх и к экватору. Источник: автор.

 

Опорные эллипсоиды — это эллипсоиды вращения , также известные как сфероиды или просто «эллипсоиды». Со времен сэра Исаака Ньютона было окончательно известно, что макроскопическая форма Земли представляет собой сплюснутый сфероид. Ньютон определил это — сплющенный против сплюснутого.вытянуть — используя аргументы о гравитации: суточное вращение Земли создает центробежную силу, которая перпендикулярна оси ее вращения. Эта сила перпендикулярна поверхности Земли только на экваторе, а в остальных местах эта сила имеет составляющую, направленную к экватору (рис. 3). Если бы Земля была сферической, этот компонент заставил бы океаны скапливаться вокруг экватора, оставляя полярные регионы без океанов. По-видимому, этого не происходит, поэтому макроскопическая форма Земли должна слегка наклоняться в сторону сплюснутости, чтобы противодействовать этой экваториальной составляющей центробежной силы (Stommel & Moore, 1989).Это уплощение эллипсоида можно получить с помощью интеграла Стокса и связанных с ним формул (Hofmann-Wellenhof & Moritz, 2006; Amin, et al., 2019). Современные геодезические системы отсчета являются геоцентрическими, что означает, что начало их определяющей системы координат XYZ находится в центре масс Земли, включая океаны и атмосферу (рис. 4). Таким образом, современные референтные эллипсоиды размещаются в системах отсчета таким образом, что их происхождение также является геоцентрическим и, таким образом, подходит в качестве геометрической вертикальной точки отсчета.Мы определяем геодезические высоты как

высота, геодезическая – Расстояние по перпендикуляру от эллипсоида отсчета до точки.

 

Рис. 4. Система координат XYZ, начало которой находится в центре масс Земли, включая океаны и атмосферу. Источник: автор.

 

Будучи исходной поверхностью, ортометрическая высота самого геоида тождественно равна нулю. Однако опорные эллипсоиды не являются той же поверхностью, что и геоид, поэтому можно создать геодезическую карту высот геоида относительно простого геометрического эллипсоида и, таким образом, визуализировать его.Геодезические высоты геоида определяются с использованием моделей геоида , таких как Гравитационная модель Земли 2008 (EGM2008) (Pavlis, et al., 2012). Эти модели показывают, что геоид Всемирной геодезической системы 1984 (WGS84) отклоняется от опорного эллипсоида WGS84 местами более чем на 100 м. Геодезическая высота места на геоиде относительно опорного эллипсоида называется высотой геоида .

 

 

 

Рисунок 5. Волны геоида из гравитационной модели EGM2008. Источник: НГА.

 

Модели геоидов обеспечивают связь между отметками и геодезическими высотами:

В = В — Н

, где H — ортометрическая высота, h — геодезическая высота, а N — высота геоида. Рисунок 6 иллюстрирует геометрические отношения. На рис. 6 ортометрическая высота H , p представляет собой длину дуги слегка изогнутой синей линии от геоида до p .Синяя изогнутая линия называется отвесом . Отвес слегка искривлен, потому что он должен оставаться перпендикулярным ко всем эквипотенциальным поверхностям от геоида до p , а эти поверхности в общем случае не параллельны. Геодезическая высота h , p — это длина черного отрезка прямой от эллипсоида до p . Высота геоида, N , представляет собой длину прямолинейного отрезка от эллипсоида до проекции p вниз на геоид по отвесной линии.На рисунке показано, что формула лишь приблизительно равна, а не точно равна. Однако кривизна отвеса незначительна, поэтому мы можем смело записать формулу в виде равенства для практических целей. Итак, приемник GNSS определяет позицию в координатах XYZ ; они преобразуются в геодезические долготу, широту и высоту; а геодезическая высота преобразуется в ортометрическую высоту по приведенной выше формуле.

 

Рисунок 6. Геометрические отношения между ортометрической высотой H, геодезической высотой h и высотой геоида N.Источник: автор.

Существует обширная литература о геоиде, опорных эллипсоидах, высотах и ​​высотах, вместе известных как физическая геодезия . Более подробное и подробное описание, но все же предназначенное для общего геоматического сообщества, см. в Meyer (2010).

Геодезия: высота и направление

Работа над профессиональным кредитом CEU во введении в геодезию необходима для грамотного использования GPS. Этот профессиональный CEU охватывает фигуру Земли, эллипсоидальные модели, вертикальные и горизонтальные датумы, высоту и ортометрическую высоту и многое другое.

Детали класса:

21 июня на одно 3-часовое занятие.
Введение в геодезию, необходимое для грамотного использования GPS. Этот профессиональный CEU охватывает фигуру земли, эллипсоидальные модели, вертикальные и горизонтальные датумы, высоту и ортометрическую высоту, различные формы направления и то, как они связаны.

Примечание. Часы профессионального развития были утверждены Советом инженеров и землеустроителей Северной Каролины в рамках нашего партнерства с отделом гражданского строительства AB Tech в качестве утвержденного спонсора (продолжительного обучения) .

Люди, которые могут быть заинтересованы, — это любые геодезисты и инженеры, интересующиеся основами геодезии, которым необходимо понять, как высота получается из данных GPS, и им необходимо понять взаимосвязь между различными способами выражения направления.

I. Геодезия
Древние знания и измерения
Раннее Новое время (17-19 вв. )
Современный период
Фигура земли
Гравитация и отклонение вертикали
Геодезические системы отсчета – горизонтальное положение
Высота и ортометрическая высота – отсчеты по вертикали

II. Высота через GPS
Геоид против эллипсоида
Разделение геоида
Где взять высоты геоида и что они означают Вычисление высоты

III.Направление
4 различных типа направления
(Магнитное, Астрономическое, Геодезическое, Направление по координатной сетке) Склонение и способ его определения
Ожидаемая точность отклонения направления на веб-сайте NOAA Преобразование направления
Магнитное в истинное (астрономическое и геодезическое) Верное в магнитное
Верное в координатное
Вертикальное в истинное
Программы калькулятора

О ведущем

Ричард Л. Хардисон, P.L.S. PE, CFedS в настоящее время работает инженером/геодезистом в восточной группе индейцев чероки.

Опыт работы
Восточная группа чероки, инженер, инженер/геодезист, 2006 г. – настоящее время
NCDOT, помощник инженера DDC, 2005–2006 гг.
Округ Морган, инженер округа Огайо, 1998–2004 гг.

Обучение и лицензии

TNRLS, октябрь 1991 г.
BSCE Технологический университет Теннесси, май 1992 г.
OHPS, ноябрь 1994 г.
OHPE, апрель 1997 г.
NCPE, декабрь 2004 г.
NCPLS, октябрь 2005 г.

Вертикальная система отсчета — Система отсчета высоты Земли

Что такое вертикальная база?

Когда Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям (FEMA) оценивает вероятность 100-летнего наводнения и заявляет, что паводковые воды поднимутся на 25 футов…

…что именно означает «25 футов»?

Нам нужна согласованная отправная точка для сравнения отметок затопления и поверхности земли.Введите вертикальную датум .

Геодезисты, геодезисты и страховщики используют вертикальную исходную точку как поверхность с нулевой отметкой, к которой можно отнести высоты.

Приливные датумы и вертикальные геодезические данные

Когда вы говорите о вертикальных базах данных, вы можете разбить их на две части:

ПРИЛИВНЫЕ ДАТУМЫ отражают границу между водой и сушей и определяются приливными колебаниями. Например, мареограф в воде измеряет средний уровень моря .Приливные данные локализованы, потому что переход между типами данных может быстро смещаться. Это также зависит от времени.

Установка мареографа | Изображение предоставлено: NOAA

ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ — это опорные поверхности с нулевой отметкой, к которым относятся высоты на большом географическом пространстве. Эти датумы используются для измерения высоты (высоты) и глубины (впадины) выше и ниже среднего уровня моря. Обычно используемые вертикальные датумы в Северной Америке — это Национальная геодезическая вертикальная система отсчета 1929 года (NGVD29) и Североамериканская вертикальная система отсчета 1988 года (NAVD88) .

(вертикальная) геодезическая система координат часто связана с приливными системами. Ссылка на геодезическую датум может использовать приливную датум в качестве начальной точки. Если подумать, система высот сообщества должна согласовываться с приливными данными, потому что именно там будет течь вода.

Типы эталонных высот

Существуют различные типы высот, которые следует учитывать при обращении к вертикальной системе отсчета. Это 3 основных типа высот, хотя существуют и другие типы высот:

ОРТОМЕТРИЧЕСКИЙ представляет собой расстояние по высоте между поверхностью Земли и геоидом в определенной точке.Геодезисты обычно ссылаются на ортометрические высоты. Когда берешь высоту на вершине горы. Это ортометрическая высота, измеряемая как расстояние между поверхностью и геоидом.

ГЕОИД совпадает со средним уровнем моря, как если бы вы представляли его как расширение под (или над) участками суши. Геоид представляет собой эквипотенциальную поверхность, на которой гравитация нормальна, что близко к среднему уровню моря. Это происходит из-за различной плотности, которая присутствует на Земле в разных местах.Имеются гравитационные аномалии с различной волнистостью от места к месту.

Земля и горы мешают нам увидеть поверхность геоида на Земле. Недра Земли везде различаются по плотности. Это означает, что гравитация везде на Земле различна. Вот почему мы измеряем гравитацию или гравитационную эквипотенциальную поверхность. Затем мы можем сделать вывод, что именно так вода будет оседать, и смоделировать это математически. Затем геоид дает истинную нулевую поверхность для измерения высот.

ОПОРНЫЙ ЭЛЛИПСОИД — опорный эллипсоид — математическая модель формы Земли с большой осью вдоль экваториального радиуса. Он аппроксимирует геоид, но в основном совпадает с расчетами геодезической сети, к которым относятся координаты точек (широта и долгота).

Национальная геодезическая вертикальная система отсчета 1929 г. (NGVD29)

В Северной Америке обычно используются Национальные геодезические вертикальные исходные данные 1929 года (NGVD29) и Североамериканские вертикальные исходные данные 1988 года (NAVD88).

Национальный геодезический вертикальный датум 1929 года (NGVD29) (ранее называвшийся Datum среднего уровня моря ) был получен с использованием 26 долговременных станций измерения приливов и нивелирования 1-го порядка, ограниченных средним уровнем моря. Эти 26 мареографов были установлены в гаванях вдоль восточного и западного побережья Соединенных Штатов (и вдоль Мексиканского залива). Двадцать одна станция находилась в Соединенных Штатах и ​​пять в Канаде.

Изображение предоставлено: NOAA

. В течение двадцати лет, начиная с 1877 года, по всей территории Соединенных Штатов проводилась съемка «линии уровня».По мере того, как сеть линий уровня по всей стране расширялась, это стало основой для вертикальной исходной точки.

NGVD29 была системой, используемой геодезистами, инженерами и картографами на протяжении большей части 20-го века. Но он был заменен более точным North American Vertical Datum 1988 из-за его важности для управления поймой.

Североамериканский вертикальный датум 1988 г.

Одной из основных причин перехода на NAVD88 было то, что Национальная геодезическая служба (NGS) обнаружила, что море на самом деле совсем не ровное.Существовали локальные вариации, вызванные ветром, течениями и топографией морского дна.

Цифры не совпадали, потому что средний уровень моря в одном месте был выше, чем в другом. В конце концов, спутниковая технология обнаружила, что эти искажения были вызваны гравитацией.

Геоид из миссии NASA Grace — изображение предоставлено NASA/JPL

Североамериканский вертикальный датум 1988 года (NAVD 88) основан на корректировке нивелирных наблюдений со всей страны.Высокоточный метод съемки, называемый геодезическим нивелированием , использовался для измерения разницы высот по всей стране. Вертикальный исходный показатель 1988 года был основан на контрольном нивелировании более 600 000 километров. Он также использовал спутниковую технологию для улучшения более ранних вертикальных данных.

Инструменты для точного измерения высоты также оставались довольно постоянными на протяжении многих лет с использованием нивелирных стержней и визирного инструмента для измерения разницы высот между двумя точками.Сегодня лазер может заменить использование телескопа, но подход остается прежним.

В конце концов, такие спутники, как GRACE, GOCE в сочетании с технологией GPS, обнаружили, что эти искажения были вызваны гравитацией. Эти спутниковые системы учитывают различия в гравитационных силах в разных областях.

Картирование поймы с вертикальным исходным положением

Насколько вероятно затопление вашего дома?

За это отвечают такие организации, как Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям (FEMA).

Если мы говорим, что паводковые воды поднимутся на 25 футов, о чем именно идет речь «25 футов»? Нам нужна непротиворечивая отправная точка для сравнения отметок затопления и грунта. Вот почему согласованные вертикальные датумы и средний уровень моря так важны. Эффективное управление поймой зависит от точной съемки.

Во время нового строительства FEMA измеряет предполагаемую высоту конструкции. Они сравнивают базовые отметки затопления, чтобы убедиться, что новое строительство будет достаточно безопасным от затопления.

NGVD29 против NAVD88

Что важно, , так это то, что все точки съемки должны использовать одну и ту же вертикальную датум на протяжении всей съемки . Различия в вертикальных отсчетах могут варьироваться от трех футов и более в Скалистых горах, где силы гравитации высоки… до пары дюймов в других районах.

NAVD88 исправляет многие проблемы с NGVD29. Вертикальные данные 1988 г. были основаны на более чем 600 000 км контрольного нивелирования, выполненного с 1929 г., и отражают геологические движения или опускания земной коры, которые могли изменить отметку отметок.

Если вам нужно было выполнять съемки для картирования поймы, до недавнего времени большинство карт страхования от наводнений использовали NGVD29. Однако FEMA переключилось на NAVD88.

Преобразование вертикальной базы

Важно то, что при проведении съемки все измерения должны использовать одну и ту же вертикальную датум на протяжении всей съемки. Различия между NAVD29 и NAVD88 могут варьироваться от трех футов и более в Скалистых горах, где силы гравитации высоки… до пары дюймов в других областях.

Данные предоставлены моделью гравитации НАСА GRACE — гравитационные аномалии в горных районах

. Преобразование вертикальных координат — это не простая формула plug-in-play. Эти преобразования требуют программного обеспечения для преобразования в различные вертикальные датумы. NAVD88 — это коррекция тысяч контрольных точек отсчета высоты.

VDatum — это бесплатный инструмент от NOAA для преобразования данных среди множества приливных, ортометрических и эллипсоидальных вертикальных датумов. Пользователи могут преобразовывать свои данные из различных горизонтальных/вертикальных эталонов в общий и желаемый эталонный уровень.

Заключение

Горизонтальная система координат дает нам широту и долготу. Вертикальный датум — это еще один компонент вашей типичной горизонтальной системы координат.

Большинство вертикальных реперных точек в Северной Америке используют уровень моря в качестве базовой плоскости отсчета, от которой мы измеряем изменения высоты. Используя средний уровень моря (MSL) в качестве нулевой точки отсчета, можно точно измерить высоту или топографию. Мы также можем начать понимать, поднимается или падает уровень океана с течением времени.

Мы находимся на трехмерной планете, у которой есть взлеты и падения в дополнение к горизонтальной системе координат на поверхности.

Для обработки взлетов и падений у нас есть вертикальная система отсчета, которая дает место для установки нулевых измерений со средним уровнем моря в качестве основы для наших взлетов и падений. Это называется геоид.

Каталожные номера

Геоид

из миссии NASA Grace — изображение предоставлено NASA/JPL

Подписывайтесь на нашу новостную рассылку:

Понимание вертикальных датумов

Денвер известен как город высотой в милю. Большинство людей считают, что эта высота относится к высоте над средним уровнем моря. В конце концов, откуда еще вы будете измерять свой рост? Но так далеко вглубь суши, как соотнести измерения со средним уровнем моря? И что именно имеется в виду под средним уровнем моря?

В местах, где поблизости нет океана, что вы используете в качестве «нулевой отметки», от которой измеряете высоту? В индустрии картографирования все, что вы используете в качестве нулевой отметки, называется вашей системой отсчета. В случае с Денвером «официальная» точка отсчета — это точка отсчета на ступенях здания Капитолия штата.

Термины, связанные с высотой

В дополнение к измерению от физического ориентира, высоты также могут быть измерены с помощью наземных геоидов или эллипсоидов. Прежде чем продолжить, давайте подробно остановимся на терминах, обычно используемых в индустрии картографирования высот.

Datum:  Datum — это фиксированные контрольные точки. Они могут ссылаться на точки высот на фактической топографической поверхности Земли или на представлениях геоида/эллипсоида. Геодезические данные — это модель Земли, используемая для расчета координат на карте.

Топографическая поверхность: Это видимая поверхность Земли 1 .

 

Геодезические реперные точки:  За последние 100 лет Геологическая служба США (теперь известная как Национальная геодезическая служба) разместила на топографической поверхности Земли около 740 000 «реперных точек». Возможно, вы видели такие «данные», не зная, на что вы смотрите.


Геоид:  Геоид — это «средний» уровень моря, определяемый гравитационным полем Земли и не учитывающий приливы, ветры или течения.Высоты на основе геоида часто взаимозаменяемо называют средними высотами на уровне моря. В действительности, однако, геоид должен быть определен с использованием местных измерений гравитации и применения сложных физических моделей. Таким образом, на рисунке выше мы видим, что геоид Земли не является гладким.

Хотя концепция геоида существует уже более 150 лет, только недавно у нас появилась технология, позволяющая измерять геоид с точностью до миллиметра. По мере совершенствования технологий модели геоида уточняются и заменяются более новыми и точными.Кроме того, сам геоид со временем меняется в результате геофизической активности, такой как послеледниковый отскок и баланс массы внутри Земли.

Эллипсоид:  Эллипсоид, с точки зрения картографии, представляет собой более простую, чисто математическую поверхность, которая «наиболее подходит» для геоида. С помощью всего нескольких параметров можно точно определить датум на основе эллипсоида для всей Земли. Аппроксимация геоида опорным эллипсоидом упрощает вычисления и позволяет создавать эффективные картографические проекции.Большинство технологий GPS предоставляют данные о высоте, измеренной по опорному эллипсоиду.

Расчет высоты или отметки

Высота может быть определена с использованием любой нулевой отметки или вертикальной точки отсчета в качестве начальной точки. На протяжении поколений этот нулевой ориентир был точкой отсчета уровня моря, расположенной на маяке Пуэнт-о-Пер в Квебеке, для высот в Северной Америке, также известной как Международная точка отсчета Великих озер. Все остальные эталонные опросы в Соединенных Штатах каскадируются от этой исходной точки.Однако уровень моря почти всегда учитывается локально, поэтому во всем мире есть аналогичные нулевые точки отсчета.

Сегодня наша контрольная точка по-прежнему находится в Пуэнт-о-Пер, но спутники глобального позиционирования (GPS) обеспечивают гораздо более точные геодезические измерения и большую эффективность. Высоты GPS вычисляются относительно простой эллипсоидальной модели Земли и называются эллипсоидальными высотами. Однако в некоторых частях мира эти отметки могут отличаться на целых 350 футов.

По этой причине, а также потому, что высоты над уровнем моря, которые мы обычно используем (также известные как ортометрические высоты), основаны на гравитационном поле Земли, мы применяем так называемую «высоту геоида» для определения разницы между эллипсоидальной и ортометрические высоты. Высоты геоида позволяют нам точно связать высоты, полученные с помощью GPS-съемки (или физических систем, таких как контрольные точки NGS), с высотами над средним уровнем моря.

Разработка моделей геоида — сложная наука, в некоторых случаях использующая конкурирующие теории.Одним из таких примеров является GEOID12B, который создает североамериканскую вертикальную датум 1988 года (NAVD 88), официальную вертикальную датум для ортометрических высот на всем континенте.

Что не так с большинством измерений, включая NAVD 88

Возвращаясь к ориентиру Денвера на ступенях Капитолия штата, откуда мы знаем, что здание не осело? Или чтобы маркер не исчез при уборке последнего снегопада? В том-то и дело, что у нас нет. Многим из этих бенчмарков более 80 лет, они почти никогда не проверялись повторно на движение, и все они были определены путем нивелирования из одной точки — маяка в Квебеке — с учетом накопления погрешности 2 .

Кроме того, спутниковая миссия GRACE показала, что NAVD 88 страдает от нулевой разницы высот, которая составляет ≈50 см и имеет наклон ≈1 метр. По этим причинам обновление запланировано на 2022 год. Но что делать до этого?

Почему измерения высоты Intermap более точны

Выбор вертикальной точки отсчета имеет решающее значение для таких приложений, как картирование прибрежных наводнений. Переход FEMA на NAVD 88 (по сравнению с NGVD 29) значительно повысил точность национальных карт ставок страхования от наводнений (FIRM).Однако одним из принципов, лежащих в основе FIRM, является стандартизация по всей стране, то есть использование одних и тех же вертикальных данных по всей стране. Но, как мы видим сверху, средний уровень моря — очень локальное явление, и в NAVD 88 есть ряд недостатков.

Intermap обеспечивает более высокую точность, чем национальные карты наводнений, поскольку имеет возможность ссылаться на любой эталонный геоид среднего уровня моря, что означает, что мы можем локализовать картирование высот, используя лучшие доступные модели для этой географической области.

 

 

1 Адаптировано из вертикальных датумов, высот и высот Национального агентства геопространственной разведки на http://earth-info.nga.mil/GandG/publications/vertdatum.html, по состоянию на 23 января 2019 г.

2 Эллинсон, «NGS планируется заменить NAVD 88 и NAD 83 в 2022 г. », январь 2017 г., на конференции Общества профессиональных землеустроителей Индианы, https://cdn.ymaws.com/www.ispls.org/resource /resmgr/2017_Convention_Handouts/Ellingson_-_Replacing_NAD_83.pdf, по состоянию на 23 января 2019 г.

Руководство по использованию и документированию горизонтальных и вертикальных датумов в информационных продуктах серии публикаций Геологической службы США

Справочная информация  | Рекомендуемые базы  | Базовая документация  | Размещение документации  | Дополнительная информация  | Часто задаваемые вопросы об датумах
 

В этом документе содержится руководство для авторов Геологической службы США (USGS) по использованию и документированию геодезических исходных данных для горизонтальных (местоположение) и вертикальных (высота) координат в информационных продуктах серии публикаций USGS (см. Руководство по геодезии (SM), глава SM 1100.3 ).

Фон

Ученые часто используют геопространственные данные, полученные из нескольких источников, и датумы обычно должны быть стандартизированы, прежде чем можно будет использовать наборы данных, которые ссылаются на разные или неизвестные датумы. Североамериканские датумы 1927 года (NAD 27) и Национальные геодезические вертикальные данные 1929 года (NGVD 29) считаются замененными национальными стандартами. Североамериканский датум 1983 г. (NAD 83) и Североамериканский вертикальный датум 1988 г. (NAVD 88) обеспечивают более точное представление формы Земли и более точное изображение местоположения объектов в Северной Америке, чем предыдущие датумы.Использование этих датумов для федеральных геопространственных продуктов является стандартной практикой, и важно записывать и публиковать информацию об датумах для любого документа, который содержит горизонтальные или вертикальные координаты.

В рамках своей миссии по определению, поддержке и обеспечению доступа к Национальной системе пространственной привязки (NSRS) Национальная геодезическая служба (NGS) продолжает совершенствовать эту систему на основе достижений в технологии глобальной системы позиционирования. В 2012 году NGS завершила общенациональную настройку всех пассивных систем управления, которые были позиционированы с использованием технологии глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS). Результатом стала новая реализация горизонтального датума NAD 83 NAD 83 (2011). Информацию о том, как координаты связаны с NAD 83 (2011 г.), можно найти на веб-странице Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA), , координаты непрерывно действующей опорной станции (CORS) . Общую информацию о горизонтальных датумах можно найти на веб-сайте NGS .

Когда координаты наземной или дистанционной съемки GNSS используются для создания или управления положением геопространственных данных, ссылка на горизонтальную исходную точку должна включать информацию о дате реализации и эпохе этой исходной точки.

В 1993 г. NAVD 88 был утвержден в качестве официального вертикального отсчета в NSRS для граничащих Соединенных Штатов и Аляски (см. Уведомление Федерального реестра, указанное ниже). Информацию о вертикальных датумах, применимых к территориям США, см. на веб-странице NGS вертикальных датумов .

Если высоты эллипсоида установлены с помощью съемки GNSS и преобразованы в отметки (ортометрические высоты) для публикации, справочная информация должна включать модель геоида, используемую при преобразовании, в дополнение к вертикальной системе отсчета. Дополнительную информацию о моделях геоидов и их использовании см. на веб-странице моделей NGS GEOID .

Использование термина «уровень моря» в качестве синонима NGVD 29 в информационных продуктах серии публикаций Геологической службы США прекращено. Однако средний уровень моря (MSL), приливная отметка, относящаяся к местному среднему уровню моря, не следует путать или заменять фиксированными отсчетами NGVD 29 или NAVD 88. Центр оперативной океанографической продукции и обслуживания (CO-OPS) ) в Национальной океанической службе NOAA публикует информацию об отметках приливов и информацию о связи между NAVD 88 и различными отсчетами уровня воды / приливов (такими как средний нижний уровень малой воды, средний высокий уровень воды, средний уровень прилива и другие).Для получения более подробной информации о CO-OPS см. веб-страницу NOAA CO-OPS .
 

Рекомендуемые исходные данные

NAD 83 и NAVD 88 рекомендуются для использования в информационных продуктах серии публикаций Геологической службы США. Использование этих датумов устанавливает общую ссылку для всех горизонтальных и вертикальных данных в NSRS для совпадающих Соединенных Штатов и Аляски. Датумы NAD 83 и NAVD 88 также обеспечивают необходимые связи для данных глобальной системы позиционирования (GPS) и поддерживаются постоянно действующими опорными станциями GPS.Обратитесь к приведенной выше информации о включении даты реализации датума и информации об эпохе и модели геоида при использовании координат, полученных из съемок GNSS.

Подкомитет Федерального геодезического контроля Федерального комитета по географическим данным (FGDC) утвердил NAD 83 и NAVD 88 для официального использования в гражданской съемке и картографировании, и ученые Геологической службы США должны приложить все усилия для сбора и публикации новых данных с использованием этих данных. FGDC — это межведомственный комитет, который способствует скоординированной разработке, использованию, совместному использованию и распространению геопространственных данных на национальном уровне.
 

Базовая документация

Включить документацию об исходных данных в информационный продукт серии публикаций Геологической службы США в соответствии со следующими критериями.

  • Продукт относится к высоте или превышению (ортометрическая высота).
    • Укажите название вертикальной точки отсчета и год в этом документе.
    • Пример:  «Информация о вертикальных координатах относится к системе отсчета по вертикали в Северной Америке 1988 года (NAVD 88)».
    • Если для определения высот (ортометрических высот) используется съемка GNSS, следует ссылаться на модель геоида, используемую для преобразования высот эллипсоида в ортометрические высоты.
  • Продукт выражает или обеспечивает относительное местоположение.
    • Укажите название и год горизонтальной отсчетной точки в этом документе.
    • Пример:  «Информация о горизонтальных координатах относится к системе координат Северной Америки 1983 года (NAD 83)».
    • В некоторых случаях может быть необходимо указать корректировку (дата реализации и эпоха), используемую для горизонтальных координат (см. Проект национальной корректировки 2011 г., Национальная геодезическая служба ).Включите расширенную документацию, если информационный продукт серии имеет следующие характеристики.
  • Продукт содержит данные, преобразованные в унифицированные данные для информационного продукта.
    • Укажите название датума и год, к которому данные были первоначально привязаны, а также имя и год, в который данные были преобразованы и появились в продукте.
    • Пример:  «Исторические данные, собранные и сохраненные как Национальные геодезические вертикальные датумы 1929 года (NGVD 29), были преобразованы в Североамериканские вертикальные данные 1988 года (NAVD 88) для этой публикации.»
    • Также необходимо указать методологию или программное обеспечение, включая номер версии, которые использовались для преобразования.
  • Продукт содержит несколько баз данных в одном документе.
    • Назовите датумы и годы.
    • Примеры:  «Информация о вертикальных координатах относится к североамериканским вертикальным датумам 1988 года (NAVD 88) и к Маркус-Хук, река Делавэр, Пенсильвания, к среднему нижнему уровню приливов и отливов при малой воде (средний уровень моря).» 
      «Информация о горизонтальных координатах относится к системе координат Северной Америки 1983 г. (NAD 83), если не указано иное.»
    • Когда включена формулировка «если не указано иное» (как показано в примечании выше относительно корректировки горизонтальных координат), каждое исключение должно содержать полную ссылку на датум. Если исключение находится на или в том же геопространственном элементе, что и стандартные данные, оба должны быть записаны.
       

Размещение документации

Поместите документацию в информационный продукт серии публикаций Геологической службы США в соответствии со следующими критериями.

  • Изделие выполнено в традиционном книжно-отчетном формате с вступительной частью.
    • Укажите информацию об исходных данных (как описано в «Документации об исходных данных» выше) сразу после коэффициентов преобразования. Если на иллюстрации требуется вертикальная опорная точка, можно использовать аббревиатуру для стандартной опорной точки.
    • Пример: «НАВД 88»
  • Продукт представляет собой информационный бюллетень или имеет нетрадиционную компоновку.
    • Укажите информацию об исходной точке (как описано в «Документации об исходной точке» выше), где указана высота или местоположение, например, в (1) основной части текста, (2) сноске в тексте, (3) таблице. заголовок или сноску, или (4) объяснение иллюстрации.
    • Если на иллюстрации требуется вертикальная опорная точка, можно использовать аббревиатуру для стандартной опорной точки, если полная информация об исходной точке приведена в другом месте на иллюстрации.
    • Пример: «НАВД 88»
       

Дополнительная информация

Если данные, используемые для существующих данных, не очевидны:

  • См. необходимые метаданные, прилагаемые к набору данных.
  • Запросите набор данных с помощью своего пакета программного обеспечения для работы с геопространственными данными.
  • См. файл заголовка для набора данных.
  • Визуально сравните рассматриваемый набор данных с набором данных известного датума.
  • Проверить информацию в исходном файле карты или иллюстрации.

Ссылки для получения дополнительной информации о базах:

Часто задаваемые вопросы о датумах

Обратитесь к следующим часто задаваемым вопросам (FAQ) об использовании и документировании горизонтальных и вертикальных датумов в информационных продуктах серии публикаций Геологической службы США.Дополнительные часто задаваемые вопросы об датумах доступны на веб-странице часто задаваемых вопросов (FAQ) проекта NOAA National Adjustment of 2011 (NA2011) .

  • Требуется ли использование NAD 83 и NAVD 88?  Нет, NAD 83 и NAVD 88 являются рекомендуемыми горизонтальными и вертикальными датумами, и необходимо приложить все усилия для сбора и публикации новых данных с использованием этих датумов. Однако допустимы данные, собранные с использованием других горизонтальных и вертикальных датумов.
     
  • Когда требуется указание данных в теле текста?  Если в основном тексте упоминается место сбора данных, реперные отметки или высота над заданной отметкой, требуется исходная точка.Общие физические описания области, которые включают высоту, не требуют датума.
     
  • Служит ли «уровень моря» заменой определенной вертикальной точки отсчета?  Нет, уровень моря используется только для обозначения очень общих высотных отметок. Например, «основание модели приблизительно соответствует дну рыхлых отложений с высокой электропроводностью (около 800 футов над уровнем моря)». Если конкретной вертикальной системой отсчета является NAVD 88, районы за пределами Северной Америки могут ссылаться на вертикальную систему отсчета уровня моря или другую местную вертикальную систему отсчета.Если конкретная вертикальная система отсчета — NGVD 29, области за пределами совпадающих Соединенных Штатов и Аляски могут ссылаться на вертикальную систему отсчета уровня моря.
     
  • Можно ли использовать термин «средний уровень моря»?  Да, для определенных местных, прибрежных датумов можно использовать «средний уровень моря», но он должен быть определен в заявлении о конкретных датумах на странице коэффициентов преобразования.
     
  • Когда следует преобразовывать высоты или местоположения в другую систему отсчета для целей отчета?  Если данные, представленные в отчете, предназначены для сравнения, но были собраны с использованием нескольких исходных данных, рекомендуется представлять единые исходные данные.Например, исходные данные NGVD 29 или NAD 27 будут преобразованы, чтобы соответствовать данным, недавно собранным с использованием NAVD 88 или NAD 83, а исходные данные должны быть задокументированы в отчете. (Архивные данные должны оставаться в исходных данных, поскольку преобразования являются приблизительными и необратимыми.)
     
  • На каком этапе разработки продукта необходимо включать базовую документацию?  С 24 февраля 2016 года любая рукопись, предназначенная для публикации в серии публикаций Геологической службы США, должна включать исходную документацию при подаче на утверждение Бюро.
     
  • Что нового в политике документирования данных?  Указание датумов для горизонтальных и вертикальных координат Земли теперь требуется во всех случаях.
     
  • Следует ли использовать термин «высота» или «превышение»?  Оба термина могут относиться к высоте над уровнем моря, но высота может также означать подъем в геологическом смысле. Чтобы избежать двусмысленности, используйте «высоту» в геологических отчетах для обозначения высоты над уровнем моря и используйте «высоту» для обозначения подъема.Однако, поскольку термин «высота» широко используется инженерами и топографами для обозначения высоты, отчеты Геологической службы США, предназначенные для таких читателей, могут следовать этому использованию.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.