Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Датум высоты в Австралии
Геодезия Хорезмийской экспедиции 1950.jpg
Пример исследовательской экспедиции в 20 веке, аналогичной тем, которые были предприняты для завершения австралийского высотного датума.
Общая информация
Система единицметрика
Единицавысота
Дата установленаИюль 1971 г.
Справочная сетьАвстралийская национальная сеть выравнивания

Австралийская Высота Datum была введена в 1971 году в качестве официального вертикальной опорной точки для Австралии, и , таким образом , служит эталоном , для которого все измерения высоты привязаны к. Австралийский высотный датум представляет собой объединение десятилетий работы по нивелированию, проводимой многочисленными властями штатов и территорий по всей стране, и был скорректирован для согласования со средними данными наблюдений за уровнем моря с помощью тридцати мареографов, расположенных по всей береговой линии. [1] [2] Хотя это все еще остается опубликованной вертикальной точкой отсчета для всех изыскательских и инженерных работ, выполняемыхАвстралия , новые технологии выявили многочисленные недостатки, смещения и искажения в австралийской системе отсчета высот, что привело к дискуссиям об определении новой австралийской вертикальной системы отсчета. [2] [3]

Старый мареограф в форте Денсион, Сидней, Австралия.

Фон [ править ]

Национальный картографический совет (до 1945 г.) [ править ]

До создания австралийской системы отсчета высот, нивелирные съемки выполнялись профессиональными геодезистами для построения и картографирования с использованием только местных или государственных вертикальных систем отсчета. [4] Проведение военных операций на материковой части Австралии во время Второй мировой войны в значительной степени выявило отсутствие топографических карт Австралии , до такой степени, что премьер-министр Бен Чифли одобрил создание Национального картографического совета Австралии в 1945 г. цель планирования и управления национальной топографической картографической деятельностью. [5]Первый Национальный картографический совет состоял из директора Национального картографического управления, Генерального инспектора Содружества и соответствующих генеральных инспекторов штата. [5] [6] На первом заседании Совета представители властей штата обсудили необходимость создания единой национальной схемы для съемки и картографии Австралии. [6] По завершении встречи члены Национального картографического совета Австралии единогласно согласились с тем, что директору национального картографического отдела Фредерику Джонстону будет поручено координировать действия местных властей, властей штата и Содружества с целью выполнения картографических работ на всей территории. из австралийского континента ; деятельность, позже названнаяОбзор австралийского уровня. [6]

Австралийская национальная сеть выравнивания (1945-1971) [ править ]

В 1945-1955 годах власти штатов Нового Южного Уэльса , Виктории и Западной Австралии при содействии Королевского австралийского исследовательского корпуса начали австралийскую разведку с выравниванием 4800 км материка. [6] [7] К 1960 году было завершено 20 800 км контролируемой планировки с добавлением властей Северной территории и штата Квинсленд . [6] Чтобы помочь горнодобывающим компаниям в поисках нефти в 1960-х годах, правительство Австралиипредоставил дополнительные средства Директору Национального картографического управления для найма частных геодезистов для ускорения работы по съемке. [7] К 1970 году консолидация данных нивелиров и мареографов, полученных в результате этих коллективных съемок, привела к формированию 97 320 км «единой однородной сети» первичного нивелирования, охватывающей всю страну, названной Австралийской национальной нивелирной сетью . [6] Путем линейной корректировки 757 секций первичного нивелирования через Австралийскую национальную сеть нивелирования, одновременно «удерживая 30 мареографов, зафиксированных на их средних значениях уровня моря», австралийская система высот была определена и затем принята Национальным картографическим советом Австралия в июле 1971 года. [8] [9]

Методология измерений [ править ]

Датум австралийских высот - это высота 0,000 м по вертикали, установленная в рамках Австралийской национальной системы нивелирования (ANLN) путем взятия среднего уровня моря по 30 мареографам вдоль всей береговой линии Австралии в период 1966-1968 годов. [1] [10] базовую поверхность основан на корректировке наименьших квадратов оригинала, «первичные» выравнивания данных , охватывающих 97,320 км, в сочетании с более поздние, «» дополнительного выравнивания данных , охватывающих 80000 км. [6]

Основные наблюдения за выравниванием [ править ]

Пять различных наблюдательных органов внесли свой вклад в секции первичного нивелирования в Австралийской национальной сети нивелирования, которые использовались для определения австралийского уровня высоты, каждый из которых использовал свои собственные нивелирные группы, которые проводили комбинацию одностороннего и двухстороннего нивелирования. Эти выравнивающие группы состояли из двух водителей отдельных транспортных средств, а также одного механика, который попеременно переключался между машинами, когда они «прыгают через лягушку по маршруту выравнивания». [6] Эта стратегия предполагала, что человек по прибору снимал показания с заднего визирования , прежде чем один из водителей отвезет его мимо неподвижной машины другого водителя к следующему месту, чтобы снять показания с переднего визира . [6] В обязанности двух водителей входило удержаниенивелирные рейки , в то время как человек по приборам будет управлять уровнем и записывать показания в книгу уровней. [11] Используя эту стратегию, выравнивающие партии смогли достичь в среднем 35 км первичной выравнивания каждый день. [6] Одностороннее нивелирование предполагало принятие этой изложенной методологии только в одном направлении, в то время как двустороннее нивелирование также повторяет это снова в противоположном направлении для повышения точности показаний. [11] Ниже приводится совокупный вклад выравнивающих сторон в их соответствующие наблюдательные органы:

Вклады каждого наблюдательного органа в основной нивелир для австралийской системы отсчета высоты [6]
Тип первичной планировки (км)Наблюдательный орган
Государственные органы

(Комбинированный)

Отдел

Национальное картографирование

Департамент

интерьер

Снежные горы

Управление гидроэнергетики

Подрядчики
Оригинал и второй

Одностороннее выравнивание

697,04 203,823 590,00,019 613,5
Первый, второй и третий порядок

Двустороннее выравнивание

21 529,0332,33064,2479,747 862,5
На этой карте показано положение 30 мареографов, использовавшихся для определения австралийской системы отсчета высоты (материк).

Наблюдения за средним уровнем моря [ править ]

Данные об уровне моря с тридцати приливных датчиков, расположенных вокруг материковой части Австралии, также были собраны для получения данных о высоте в Австралии. Расстояния между каждым последующим уровнемером существенно различались по стране: наименьший интервал между портом Кембла и Кэмп-Коув (128 км) и самый большой интервал между мысом Лонсдейл и порт Кембла (1150 км). [4] Наблюдения за уровнем моря проводились ежечасно с 1 января 1966 года по 31 декабря 1968 года для 29 установленных мареографов и с 1 января 1957 года по 31 декабря 1960 года для единственного мареографа в Карумбе, Квинсленд . [4]После того, как все данные о приливах были собраны и обработаны, в качестве «номинального источника» была выбрана станция уровнемера Порт-Макдоннелл, а среднему уровню моря станции было присвоено значение 0,000 м. [6] [10] Уравнения нулевого состояния между Порт Макдоннелл и данными уровня моря других 29 станций были затем использованы для удержания среднего уровня моря на уровне 0,000 м по всей национальной сети мареографов, в то время как первичные и вторичные записи уровня моря Одновременно с этой моделью была проведена корректировка Австралийской национальной сети выравнивания. [3] [6] [9] Таким образом, в 1971 году была получена и официально принята австралийская поверхность отсчета высоты в качестве эталона, на который ссылаются все новые измерения вертикальной высоты в Австралии.

Недостатки, смещения и искажения [ править ]

С момента создания австралийской системы отсчета высот в 1971 году с использованием новейших технологий были выявлены и исследованы многочисленные недостатки, искажения, смещения и другие ошибки. Из-за отчаянной потребности Австралии в вертикальном геодезическом контроле и точном топографическом картировании для добычи полезных ископаемых в 1970-х годах, австралийский высотный датум был построен с использованием оборудования и методов нивелирования более низкого стандарта, чтобы обеспечить завершение в кратчайшие сроки. [12] [13] Например, примерно 80% (76520 км) первичной планировки, вносящей вклад в Австралийскую национальную сеть выравнивания, было выполнено частными подрядчиками в течение 10-летнего периода с 1960-1970 гг. [6]С тех пор были выявлены значительные ошибки, включая наклон с севера на юг 1,5 м, смещение между материковой частью Австралии и Тасманией на 26 см, а также региональные искажения по всей Западной Австралии . [10] [12] [13]

Склон Север-Юг [ править ]

Наклон север-юг - это систематическая ошибка в горизонтальной поверхности австралийской высоты отсчета приблизительно 1,5 м от северного до южного побережья Австралии. [3] [10] Этот наклон является довольно проблематичным, поскольку он опровергает главное предположение при использовании австралийской системы отсчета высот: опорная поверхность имеет нулевой градиент (т.е. идеально горизонтальный). [10] Хотя эта систематическая ошибка относительно несущественна для проектирования «малых инженерных проектов», использующих локальные высоты, уклон север-юг очень влияет на дизайн «крупномасштабных исследований», охватывающих большие расстояния через страна. [10]Уклон север-юг в первую очередь связан с тем, что австралийская система высот была принята в качестве фиксированного среднего уровня моря для 30 мареографов вокруг Австралии за двухлетний период без учета естественных изменений топографии морской поверхности . [3] Национальный картографический совет Австралии решил использовать этот подход «среднего уровня моря», чтобы свести к минимуму использование отрицательных высот, которые весьма проблематичны для геодезистов и инженеров вблизи прибрежных районов, где проживает большая часть населения. [6] Используя метод среднего уровня моря, при создании австралийской системы отсчета высот не учитывалось значительное влияние средневременной динамической топографии океана на колебания уровня поверхности моря по всей стране. [10]Пространственные вариации изменения уровня моря , отток пресной воды в районах гавани, где расположены датчики уровня моря , и слияние динамики океана - все это способствовало формированию отчетливого 1,5-метрового склона с севера на юг в пределах австралийской высоты. [10] Чтобы противодействовать этому уклону, была введена гравиметрическая квазигеоидная модель AUSGeoid09 для определения высот австралийской системы отсчета высот по показаниям Глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS) . [10] [12] [13] Поскольку высоты GPS обеспечивают гораздо больший предел считывания, чем величина ошибок уровня в австралийской системе отсчета высоты, [12]Модель AUSGeoid09 способна «практически» устранить ошибку Север-Юг при преобразовании показаний GNSS в высоты австралийской системы отсчета высоты. [13]

Смещение материковой части Австралии и Тасмании [ править ]

Датум высот в Австралии ( Тасмания ) рассматривается как отдельный объект по отношению к Датуму высот Австралии, состоящий из корректировки методом наименьших квадратов семидесяти двух нивелирных секций по всему штату Тасмания, при одновременном присвоении среднего уровня моря по двум датчикам приливов и отливов в Хобарте. и Берни - вертикальная высота 0,000 м за 1972 год. [1] [6] Этот метод отличается от метода, использованного для определения среднего уровня моря, который использовался для создания системы отсчета высоты на материковой части Австралии, которая была взята за период с 1966 года. - 1968 год для 29 мареографов и 1957-1960 годы для одиночного мареографа в Карумбе . [4]При использовании несовместимых подходов к периоду исследования среднего уровня моря во время установления двух датумов, средние уровни моря для материка и тасманийские датумы с большой вероятностью будут содержать некоторую степень ошибки относительно истинного среднего значения уровня моря. [14] Это пренебрежение различиями в средней по времени динамической топографии океана между созданием австралийских высот (материк) и австралийских высот (Тасмания) привело к явному смещению между высотой поверхности материка и поверхности Тасмании , которое, по оценкам, составляет быть в пределах от −61 мм до +48 мм. [14]

Региональные искажения в Западной Австралии [ править ]

Помимо склона с севера на юг, в пределах штата Западная Австралия были выявлены многочисленные другие региональные искажения в пределах австралийской системы отсчета высот . Наибольшие из этих нелинейных искажений наблюдаются в регионах Голдфилдс-Эсперанс и северном Кимберли . [15] В отличие от четко определенного и измеримого наклона с севера на юг по штату, линейная регрессия этих искажений не поддается никаким отчетливым тенденциям. [15] Более того, использование гравиметрических квазигеоидных моделей для «практического» устранения влияния средней по времени динамической топографии океана не сводит к минимуму масштаб этих региональных искажений. [13] [15]По этим причинам региональные искажения по всей Западной Австралии приписываются случайным ошибкам, «присутствующим в наблюдениях за выравниванием духа » во время создания австралийской системы отсчета высоты. [15]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Геонауки Австралия (2014). «Датум австралийских высот» . www.ga.gov.au . Проверено 21 сентября 2020 года .
  2. ^ a b Filmer, MS; Фезерстоун, WE (2012). «Три жизнеспособных варианта новой австралийской вертикальной системы координат» . Журнал пространственной науки . 57 (1): 19–36. DOI : 10.1080 / 14498596.2012.679248 . ЛВП : 20.500.11937 / 20186 . ISSN 1449-8596 . S2CID 56168131 .  
  3. ^ a b c d Фезерстоун, WE (2006). «Еще одно свидетельство склона север-юг в австралийской системе отсчета высот» . Журнал пространственной науки . 51 (2): 1–6. DOI : 10.1080 / 14498596.2006.9635076 . ЛВП : 20.500.11937 / 39721 . ISSN 1449-8596 . S2CID 53571234 .  
  4. ^ a b c d Блюм, PH (1975). «Австралийская система отсчета высоты и стандартная система отсчета в Новом Южном Уэльсе» . Австралийский геодезист . 27 (1): 11–21. DOI : 10.1080 / 00050326.1975.10440774 . ISSN 0005-0326 . 
  5. ^ а б Ламберт, Б. П. (1985). «Национальный картографический совет Австралии - сорок лет спустя» . Картография . 14 (2): 112–115. DOI : 10.1080 / 00690805.1985.10438299 . ISSN 0069-0805 . 
  6. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p Roelse, A .; Granger, H .; Грэм, Дж. (1975). КОРРЕКТИРОВКА АВСТРАЛИЙСКОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ УРОВНЯ 1970-1971 . Канберра, Австралия: Департамент полезных ископаемых и энергетики и Отдел национального картографирования. С. 1–11.
  7. ^ а б Ламберт, Б. П. (1973). «Национальное картографирование» . Австралийский геодезист . 25 (2): 163–167. DOI : 10.1080 / 00050326.1973.10440669 . ISSN 0005-0326 . 
  8. Перейти ↑ Daly, P. (1972). Преобразование отсчетов уровня ACT в австралийские отсчеты высоты . Канберра, Австралия: Австралийский исследовательский офис, Департамент административных служб Содружества. С. 1–2.
  9. ^ a b Филмер, MS (2010). Исследование австралийской высоты . Перт, Австралия: Департамент пространственных наук, Технологический университет Кертина. С. 1–10, 31–32.
  10. ^ a b c d e f g h i Фезерстоун, США; Филмер, MS (2012). «Наклон с севера на юг в австралийской системе отсчета высоты объясняется средней динамической топографией океана» . Журнал геофизических исследований: океаны . 117 (C8): н / д. Bibcode : 2012JGRC..117.8035F . DOI : 10.1029 / 2012jc007974 . ISSN 0148-0227 . 
  11. ^ a b Brinker, R .; Минник, Р. (1995). Справочник геодезии (второе изд.). Бостон, Массачусетс: Springer США. ISBN 978-1-4615-2067-2. OCLC  852789601 .CS1 maint: дата и год ( ссылка )
  12. ^ а б в г Филмер, MS; Фезерстоун, США (2009). «Обнаружение ошибок нивелирования в AHD: недавние открытия и проблемы для любых новых австралийских высот» . Австралийский журнал наук о Земле . 56 (4): 559–569. Bibcode : 2009AuJES..56..559F . DOI : 10.1080 / 08120090902806305 . ЛВП : 20.500.11937 / 33679 . ISSN 0812-0099 . S2CID 129898464 .  
  13. ^ a b c d e Фезерстоун, МЫ; Кирби, JF; Hirt, C .; Филмер, МС; Claessens, SJ; Браун, штат Нью-Джерси; Обнимать.; Джонстон, GM (2010). "Модель AUSGeoid09 австралийской высоты отсчета" . Журнал геодезии . 85 (3): 133–150. DOI : 10.1007 / s00190-010-0422-2 . ISSN 0949-7714 . S2CID 3818132 .  
  14. ^ a b Filmer, MS; Фезерстоун, WE (2012). «Переоценка смещения в австралийской системе отсчета высоты между материковой частью Австралии и Тасманией» . Морская геодезия . 35 (1): 107–119. DOI : 10.1080 / 01490419.2011.634961 . ЛВП : 20.500.11937 / 15509 . ISSN 0149-0419 . S2CID 53474023 .  
  15. ^ a b c d Фезерстоун, МЫ; Филмер, MS (2008). «Новая основанная на GPS оценка искажений австралийских высот в Западной Австралии». Журнал Королевского общества Западной Австралии . 91 (2): 199–206.