Datele verticale de coastă ale insulei Saona: nivelul mediu al mării, datele de referință ale hărților și valorile de referință de altitudine
Introducere
Topodarea de coastă implică măsurarea atât a cotelor de pe uscat, cât și a adâncimii subacvatice. Aceste măsurători sunt esențiale pentru pregătirea hărților, proiectarea structurilor de coastă, efectuarea de studii hidrografice și înțelegerea schimbărilor în condițiile țărmului.
Cu toate acestea, măsurarea înălțimii nu este doar o chestiune de înregistrare a unui număr. Supraveghetorii trebuie să identifice, de asemenea, nivelul de referință de la care se măsoară acea înălțime.
Această referință se numește datum vertical.
De exemplu, un studiu de coastă ar putea raporta cota unei plaje, în timp ce un studiu hidrografic raportează adâncimea apei de mare din apropiere. Ambele măsurători descriu poziții verticale, dar pot folosi suprafețe de referință diferite.
Dacă aceste măsurători sunt combinate fără a înțelege sistemele lor de referință, harta rezultată sau calculul ingineresc poate conține erori semnificative.
Pentru Insula Saona din Republica Dominicană, înțelegerea datelor verticale de coastă este relevantă pentru potențialele cercetări care implică cartografierea țărmului, sondajele de cotă și infrastructura de coastă de pe plajă, sondajele de coastă și infrastructura de coastă. monitorizare.
Acest articol explică principalele sisteme de referință verticale, cum le conectează geodezerii și cum ar putea fi dezvoltat un cadru de cotă de coastă fiabil pentru insulă. Nu pretinde că o anumită rețea locală de referință sau de referință a fost deja stabilită.
1. Ce este un datum vertical?
O referință verticală este o suprafață de referință definită folosită pentru a exprima cote sau adâncimi.
Oferă un punct de plecare comun pentru măsurătorile verticale.
De exemplu:
- O plajă cu o cotă specificată de 2 poate fi raportată. datum.
- O locație pe fundul mării poate fi înregistrată la 8 metri sub o hărți de referință.
- O structură de coastă ar putea avea cota de fundație referită la un sistem vertical geodezic național.
Fără o referință consecventă, numerele nu pot fi comparate în mod fiabil.
O data de referință verticală este diferită de o dată de referință orizontală. Un datum orizontal definește cadrul de referință pentru poziții precum latitudinea și longitudinea, în timp ce un datum vertical definește referința pentru înălțimi și adâncimi.
NOAA explică că datele geodezice verticale sunt folosite pentru a exprima cotele de pe uscat, în timp ce datele de nivel de apă oferă niveluri de referință pentru măsurători marine și adâncimi ale hărților nautice.
2. Principalele tipuri de damuri verticale de coastă
Diferitele sisteme de referință verticale servesc unor scopuri diferite.
2.1 Nivelul mediu al mării (MSL)
Nivelul mediu al mării este un nivel mediu al suprafeței mării calculat din observațiile nivelului apei pe o anumită perioadă.
Este adesea folosit ca referință în cartografierea coastelor și studiile de cotă a terenului.
Cu toate acestea, nivelul mediu al mării nu este o suprafață perfect uniformă în întreaga lume. Nivelul local al mării poate varia din cauza circulației oceanului, a condițiilor atmosferice, a mareelor, a densității apei, a geografiei de coastă și a mișcării verticale a terenului.
Trebuie identificată și perioada de observație. Un nivel mediu al mării pe termen scurt și un nivel mediu al mării pe termen lung nu sunt neapărat echivalente.
2.2 Apele mari medii (MHW)
Apa ridicată medie reprezintă media nivelurilor de apă mari observate într-o epocă definită de date de maree.
Poate fi utilă pentru gestionarea țărmului și a litoralului, totuși nu ar trebui să fie automată. tratată ca limita exactă a pământului și mării în fiecare moment.
2.3 Apa scăzută medie (MLW)
Apa scăzută medie reprezintă media nivelurilor scăzute ale apei pe o perioadă de observare definită.
Poate ajuta la descrierea porțiunii inferioare recurente a intervalului de maree.
2.4 Apă scăzută (MLLp>Wer Lower)
Este folosit ca referință pentru hărți în unele țări, inclusiv în Statele Unite.
Datul grafic selectat pentru o anumită regiune trebuie confirmat de la autoritatea hidrografică relevantă. MLLW nu ar trebui considerat automat a fi data oficială a hărții din jurul insulei Saona.
2.5 Apele mari medii superioare (MHHW)
Apa medie superioară ridicată reprezintă media nivelurilor mai ridicate ale apei în timpul fiecărei zile de maree pe o perioadă definită.
Poate fi util pentru descrierea anumitor condiții de cartografiere a țărmului mareelor.
2.
DatumDatul grafic este suprafața de referință verticală la care se referă adâncimile și înălțimile de uscare de pe o hartă nautică.
Este selectat în funcție de practica hidrografică și de nevoile de navigare sigură.
O dată de hărți este în general selectată pentru a oferi o referință conservatoare pentru adâncimile apei cartografice, dar definiția sa exactă diferă de la o regiune la alta. care urmează să fie stabilite din informațiile autorizate ale hărților nautice și cerințele hidrografice locale.
3. Date geodezice verticale și înălțimi elipsoidale
Nu toate sistemele de referință verticale se bazează pe maree observate.
Topodarea geodezică utilizează sisteme de referință conectate la forma și câmpul gravitațional al Pământului.
Două concepte importante sunt înălțimea ortometrică și înălțimea elipsoidă.
Sau al treilea.
Înălțimea ortometrică este înălțimea unui punct deasupra unui geoid de referință, corespunzătoare aproximativ nivelului mediu al mării.
Este folosită în mod obișnuit în inginerie, cartografiere topografică și topografie în construcții.
Înălțimea elipsoidală
Înălțimea elipsoidală este distanța măsurată de-a lungul normalului până la un echipament matematic de recepție, elipsoid de înaltă precizie, GNSS de referință, GPS. furnizează în mod obișnuit poziții care fac referire la un cadru de referință geodezic și la înălțimi elipsoidale.
O înălțime elipsoidă nu este în mod automat aceeași cu o altitudine deasupra nivelului mediu al mării.
Ondulare geoidală
Geoidul este o suprafață de referință legată de gravitație utilizată în geodezia fizică.
Separația dintre elipsoidul și geodezia de referință se numește geoidul de referință. ondulație.
O relație folosită în mod obișnuit este:
h = H + N
Unde:
- h = înălțime elipsoidală
- H = înălțime ortometrică =
- N ondulație
De aceea:
H = h − N
Această relație permite geodezilor să convertească înălțimile elipsoidale în înălțimi ortometrice atunci când sunt disponibile un model geoid adecvat și sisteme de referință compatibile.
Modelul geoidului, cadrul de referință al coordonatelor și convenția semnelor trebuie verificate înainte de a aplica ecuația.
O neînțelegere obișnuită este aceea că nivelul mediu al mării, datele de hărți și un datum vertical geodezic sunt interschimbabile.
Nu sunt.
Fiecare reprezintă un concept de referință diferit.
Datele de maree se bazează pe comportamentul observat la nivel de apă. folosit pentru a exprima în mod consecvent înălțimile într-o regiune geografică mai mare.
Datumurile hărților sunt selectate pentru hărțile hidrografice și navigarea.
Relațiile lor variază geografic.
NOAA explică că relația dintre datele mareelor și geodezice depinde de factori precum intervalul mareelor, batimetria, topografia, variațiile geoidelor și relația de mișcare verticală a unei stații terefore. nu ar trebui să fie pur și simplu transferate pe o coastă îndepărtată fără o analiză adecvată.
Acest lucru este deosebit de important pentru mediile insulare, unde geometria locală de coastă și adâncimea apei din apropiere pot influența nivelurile de referință ale mareelor.
5. Ce este un punct de referință pentru maree?
Un punct de referință pentru maree este un punct de referință fizic permanent cu o relație de altitudine documentată cu o stație de maree din apropiere sau cu un punct de referință de maree.
Permite conectarea măsurătorilor nivelului apei la un control stabil al sondajului la sol.
Un punct de referință ar putea fi instalat ca un marcaj metalic durabil fixat într-o structură adecvată de beton sau pe o suprafață stabilă de rocă.
Poziția și elevația acestuia ar trebui documentate, astfel încât viitoarele echipe de cercetare să le poată recupera și verifica.
Scopurile principale ale reperelor de maree
- Conectați citirile mareeografice la altitudinile terenului.
- Detectați posibilele mișcări ale echipamentelor de monitorizare.
- Sprijină observarea pe termen lung a nivelului mării.
- Conectați sistemele de referință de maree și geodezice.
Mai multe repere pot fi deteriorate, pot fi deranjate sau pot fi importante. deplasat.
NOAA recomandă conectarea reperelor de maree la mai mult de un reper geodezic atunci când se stabilește o relație de încredere între sistemele de referință de maree și geodezică.
6. Conectarea cotelor terestre cu adâncimile marine
Una dintre principalele provocări ale ingineriei de coastă este combinarea măsurătorilor topografice și batimetrice.
Sondajele topografice descriu cotele de teren.
Sondajele batimetrice descriu adâncimile subacvatice.
Cele două seturi de date pot avea referințe verticale diferite, de exemplu, un sondaj topografic.
de exemplu. datum, în timp ce o hartă nautică folosește un datum local de hărți.
Dacă seturile de date sunt unite fără o transformare corectă, fundul mării și plaja pot apărea la cote relative incorecte.
Acest lucru poate afecta:
- Coline
modelele de teren. cartografiere. - Analiza profilului plajei.
- Calcule de dragare.
- Modelarea inundațiilor de coastă.
- Proiectarea construcțiilor maritime.
- Interpretarea adâncimii legată de navigație.
Standardul S-44 al Organizației Hidrografice Internaționale prevede că trebuie să fie specificate diagramele și conexiunile de referință verticale între cadru de referință vertical și cadru vertical. să fie clar determinată și descrisă.
7. Cum sunt conectate datele de referință verticale?
Todezii folosesc o combinație de observații ale nivelului apei și măsurători geodezice pentru a stabili relații între sistemele de referință verticale.
Pasul 1: Stabiliți o stație locală pentru nivelul apei
Un mareometru înregistrează nivelurile apei într-o locație de coastă adecvată.
Instrumentul de referință local ar trebui să fie conectat la o stație locală.
sistem.
Pasul 2: Instalați repere permanente
În apropierea stației de monitorizare sunt stabilite repere fizice adecvate.
Pozițiile și cotele acestora trebuie înregistrate și protejate.
Pasul 3: Măsurați cotele de referință
O nivelare diferențială precisă sau topografie GNSS adecvată poate fi utilizată pentru a conecta rețeaua de referință la controlul geodezic.
Pasul 4: Observați nivelurile apei de maree
Este necesară o înregistrare a nivelului apei suficient de lungă și fiabilă pentru a estima datele de maree relevante.
Perioada de observație ar trebui să se potrivească cu definiția metodologiei propuse.
S:
Stabiliți relația de referințăDiferența verticală dintre data de maree locală și referința geodezică este calculată utilizând observații documentate și măsurători de sondaj.
Pasul 6: Verificați conexiunea
Reperele independente și măsurătorile repetate ajută la identificarea marcajelor instabile și a erorilor de măsurare.
Această documentație permite viitorilor cercetători să utilizeze corect sistemul de referință.
8. Rolul GNSS în controlul vertical de coastă
Sistemele globale de navigație prin satelit, inclusiv GPS, sunt utilizate pe scară largă pentru stabilirea pozițiilor de inspecție.
Metodele GNSS de înaltă precizie pot determina înălțimi elipsoidale în raport cu un cadru de referință geodezic specificat.
Aceste măsurători pot fi apoi legate de un model ortometric de înălțime, totuși, GNSS.
nu furnizează în mod direct toate datele verticale necesare pentru topografia de coastă.
Un inspector trebuie să identifice:
- Cadrul de referință GNSS.
- Epoca de coordonate, acolo unde este relevant.
- Referința înălțimii elipsoidale. >
- Tidal sau de referință geoidală. datum.
- Incertitudinea de transformare.
Pentru lucrul de coastă precis, măsurătorile GNSS ar trebui să fie susținute de studii de control adecvate și transformări verticale documentate.
9. Transformări verticale de date în cartografierea de coastă
Transformarea verticală a datelor este procesul de conversie a cotelor sau adâncimii de la o suprafață de referință la alta.
De exemplu, un proiect poate avea nevoie să combine:
- Plaja sau nivel de referință la
- Adâncimile fundului mării fac referire la un datum de hărți.
- Observații GNSS referite la un elipsoid.
Un model de transformare poate furniza diferențele de înălțime necesare acolo unde a fost dezvoltat și validat pentru regiunea relevantă.
VDatum-ul NOAA este un exemplu de date tidale, elipsoide sau verticale proiectate pentru a transforma date.
Acoperirea sa și transformările acceptate sunt specifice regiunii. Nu trebuie presupus că fiecare transformare este disponibilă pentru Insula Saona sau Republica Dominicană.
Pentru un proiect local, autoritățile naționale geodezice și hidrografice relevante ar trebui consultate pentru a identifica sistemele de referință aprobate și informațiile despre transformare.
10. Aplicații potențiale în jurul insulei Saona
Un cadru de referință vertical documentat corespunzător ar putea sprijini mai multe tipuri de cercetare și lucrări de inginerie în jurul insulei Saona.
Hartografie topografică de coastă
Greodetorii ar putea înregistra cotele plajelor, versanții de coastă și modificările formei de relief folosind o referință verticală consecventă.
Rapoartele de conexiuni batimetrice ar ajuta la cercetarea cartografică
tumului cunoscut. adâncimi subacvatice într-un mod consecvent și urmăribil.
Monitorizarea profilului plajei
Sondajele repetate ar putea compara altitudinile plajelor de-a lungul timpului.
Acest lucru ar ajuta la distingerea modificărilor reale ale formei plajei de diferențele cauzate de referințele de sondaj inconsecvente.
Modelele de inundații de coastă au nevoie de modelări compatibile cu nivelurile de apă
Informații.
O conexiune verticală fiabilă a datelor ajută la evitarea diferențelor artificiale de înălțime între datele de teren și datele de intrare ale nivelului apei.
Proiectarea infrastructurii de coastă
Proiecterii structurilor de coastă au nevoie de informații consistente privind cota pentru fundații, niveluri de platformă, drenaj, rute de acces și alte componente de inginerie.
Monitorizarea nivelului apei devine mai utilă
Monitorizarea nivelului apei devine utilă. atunci când mareometrul este conectat la repere stabile de pe uscat.Această conexiune îi ajută pe cercetători să investigheze dacă modificările observate ale nivelului apei sunt asociate cu modificări ale suprafeței mării, mișcarea terenului sau ambele.
Acestea sunt aplicații potențiale, nu afirmații că există în prezent o rețea de referință locală completă.
11. Erori obișnuite de referință verticală în proiectele de coastă
Manevrarea incorectă a datelor poate crea probleme serioase în topografie și inginerie.
Amestecarea sistemelor de referință necorelate
Folosirea cotelor de plajă dintr-un punct de referință vertical și adâncimii fundului mării de la un altul fără transformare poate produce un model inconsecvent de teren.
Un nivel de teren inconsistent. depinde de locație și se modifică în timp.
O valoare de la o stație îndepărtată nu ar trebui tratată ca o referință locală fără o conexiune adecvată.
Ignorarea mișcării benchmark-ului
Un benchmark poate fi deteriorat sau deplasat fizic.
Verificări repetate sunt necesare pentru a confirma stabilitatea acestuia.
Usuri nepotrivite.
Un model de geoid care nu este compatibil cu cadrul de referință sau cu regiunea geografică poate produce înălțimi ortometrice incorecte.
Eșecul de a documenta epoca de referință
Datumurile de maree se bazează pe perioade de observare specificate.
Epoca trebuie înregistrată astfel încât referința să poată fi interpretată corect.
O mișcare de incertitudine și de transformareîncertitudine. incertitudine.
Rapoartele de sondaj ar trebui să precizeze incertitudinea relevantă, mai degrabă decât să prezinte toate cotele ca valori exacte.
12. Un cadru de referință vertical propus pentru Insula Saona
Un viitor program de cercetare costieră ar putea stabili un cadru de referință vertical sistematic prin următoarele etape.
Etapa 1: Revizuirea informațiilor de referință existente
Identificați controlul geodezic național disponibil, hărțile hidrografice, informațiile despre maree și monitorizarea documentației de referință verticale publicate.
Selectați documentația adecvată.
locații
Alegeți locații în care pot fi menținute repere stabile și echipamente de monitorizare a nivelului apei.
Etapa 3: Stabiliți controlul benchmark-ului
Instalați sau verificați marcajele de inspecție permanente și conectați-le prin nivelare precisă și observații GNSS.
Etapa 4:
Colectați date fiabile ale nivelului apei. instrumente și sincronizare precisă.
Etapa 5: Estimarea datelor de maree relevante
Utilizați o perioadă de observare adecvată și metode de analiză validate pentru a stabili nivelurile de referință ale mareelor necesare pentru proiect.
Etapa 6: Conectați referințe de maree și geodezice
Determinați relația verticală și la nivel de apă prin sondaj documentat. observații.
Etapa 7: Elaborați documentația de transformare
Pregătiți informații clare care descriu sistemele de referință, cotele de referință, valorile de transformare și incertitudinile.
Etapa 8: Validarea cadrului
Efectuați verificări independente și repetați observațiile pentru a identifica inconsecvențele de mișcare sau de referință la >
aplicație.
cartografiereUtilizați sistemul de referință validat pentru ridicări topografice, ridicări batimetrice, modelare litorală și studii de infrastructură.
13. Importanța coerenței datelor verticale în cercetările viitoare de coastă
Pe măsură ce cartografierea coastelor devine din ce în ce mai integrată, cercetătorii combină din ce în ce mai mult date de la diferite instrumente și platforme.
Un singur proiect poate utiliza observații prin satelit, sondaje GNSS, modele de elevație bazate pe drone, mareometre, sonar multifasci și modele numerice de coastă.
Aceste seturi de date sunt comparabile direct numai atunci când sistemele lor de referință orizontale și verticale sunt bine înțeles.
Un cadru de date vertical coerent poate îmbunătăți:
- Integrarea datelor.
- Repetabilitate sondajului.
- Proiectare de comparație.
- Comparație de comparație. fiabilitate.
- Monitorizarea mediului pe termen lung.
- Interpretarea schimbării nivelului mării.
Pentru insula Saona, stabilirea unei relații de încredere între cotele de pe uscat și adâncimea marine ar fi o bază valoroasă pentru viitoarele cercetări de coastă.
Întrebări frecvente
1. Ce este un datum vertical de coastă?
Este o suprafață de referință utilizată pentru a exprima coerențialitățile terenului și adâncimile apei într-un mod consistent.
2. Nivelul mediu al mării este același cu datele hărții?
Nu. Nivelul mediu al mării este o referință medie a nivelului apei, în timp ce data cartografică este suprafața de referință utilizată pentru adâncimile și înălțimile de uscare graficate.
3. Care este diferența dintre un datum de maree și un datum geodezic?
O data de maree este definită din comportamentul observat la nivelul apei. Un datum vertical geodezic oferă un cadru de referință pentru cotele de teren.
4. Ce este un reper de maree?
Este un reper de inspecție fizică permanentă cu o relație documentată de altitudine cu o stație de maree sau cu un punct de referință de maree.
5. Poate GPS-ul să măsoare direct altitudinea deasupra nivelului mediu al mării?
GNSS oferă de obicei înălțimi elipsoidale. Convertirea acestora în înălțimi ortometrice sau de maree necesită informații adecvate despre geoid și transformări de date.
6. De ce sunt importante datele de referință verticale în topografia batimetrică?
Ele oferă nivelul de referință pentru măsurătorile adâncimii subacvatice și permit compararea datelor batimetrice cu studiile de cotă a terenului.
7. Insula Saona are o rețea locală de date verticală verificată?
Acest articol nu stabilește existența unei astfel de rețele. Ar trebui investigate valorile de referință locale, observațiile la nivelul apei și înregistrările autorizate ale anchetelor.
8. Ce se întâmplă dacă două sondaje utilizează date verticale diferite?
Este posibil ca valorile lor de altitudine și adâncime să nu se alinieze. Este necesară o transformare validată înainte ca seturile de date să poată fi combinate în mod fiabil.
Concluzie
Datumurile verticale de coastă oferă cadrul de referință necesar pentru a măsura în mod consecvent altitudinile solului, nivelul mării și adâncimile subacvatice. Nivelul mediu al mării, datele de maree, datele de hărți, înălțimile ortometrice și înălțimile elipsoidale servesc fiecare la scopuri diferite.
Pentru insula Saona, un viitor proiect de control vertical ar putea conecta observațiile de la nivelul apei de coastă cu repere geodezice stabile. Acest lucru ar ajuta cercetătorii să combine datele topografice și batimetrice, să îmbunătățească hărțile de coastă și să susțină studiile de inginerie și de mediu.
Principiul cel mai important este simplu: fiecare măsurătoare de altitudine și adâncime trebuie să aibă o referință verticală clar identificată. Topografia precisă depinde nu numai de instrumentul utilizat, ci și de cunoașterea exactă a locului unde este zero.
Local explorer & expert guide in Dominikánská Republika Dovolená.
